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高速转台环境下发动机压力测量系统研究

郭睿  
【摘要】:高速旋转固体火箭发动机试验中,发动机点火产生的压力是研究发动机旋转效应下性能的重要参数之一。如何获取准确的压力数据是构建可靠测量系统的重点和难点。以往的压力测量方案都有着系统庞大,数据准确度不高,无法实时监控等不足。为了解决以上问题,本文设计出了一种可扩展测量转台上其它物理量、能进行大容量数据存储的高速转台环境下发动机压力测量系统。本课题在综合比较国内外旋转发动机地面测试系统的基础上,根据现有的旋转试验台,分析项目需求,确定了电池供电,测试仓存储,无线实时传输的方案,选择了薄膜溅射式压力传感器,研究了旋转对压力测量和无线传输的影响,设计了相应的硬件平台和软件实现。系统硬件以嵌入式处理器STM32F407IG为核心搭建主控模块,配合通用的信号调理模块、射频模块、共形天线。信号调理模块支持传感器输出4-20mA或0-5V标准工业信号以及毫伏级小信号。主控模块,完成模数转换,将数据存入128Gbit大容量NANDFlash中并通过射频模块发送出去,由监控终端实现数据存储。这两种数据管理方式,可以适应不同环境下的试验要求。射频模块选用ZigBee片上系统解决方案,并配备射频前端放大器,在网内广播通信。使用HFSS软件仿真设计的圆柱微带共形全向天线,能够确保试验台旋转过程中,接收和发送的连续性。在此硬件基础上,本文编写了嵌入式系统相关软件和射频通讯软件。本文最后介绍了硬件平台和整体性能测试。结果表明,各模块可以实现基本功能,对未来获取更加精准的压力数据具有工程参考价值和应用前景。


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