MPT实验系统测控技术研究

【摘要】： 电推进系统具有比冲高、寿命长、可完成多种空间任务而日益受到国内外高度重视。西北工业大学航天学院微波等离子推力器(MPT—Microwave Plasma Thruster)研究需要通过大量的试验探索MPT的各项性能，因此实时、准确、便捷的测控系统将为MPT的研制带来极大的便利，深入开展测控技术的研究十分必要。 本论文研究的主要目的，是采用最新的虚拟仪器技术，组建MPT实验测控系统，提高系统测控的准确度和可信度，并结合理论分析和实验验证，得出各测试环节及系统总体的不确定度。 本文主要工作如下： (1)使用热分布式质量流量控制器和玻璃浮子流量计实现了MPT流量测量，质量流量控制器主要用于流量的测控，其精度为3.8％FS，浮子流量计主要用于流量的监测，精度2.5％FS。 (2)压强的测量采用半导体硅压阻式压强传感器，通过测量MPT进气管路的静压，结合理论分析计算得到MPT谐振腔的总压。使用0.4级精度的压力表和真空表对压强传感器进行了标定，标定结果表明，压强测量精度达到2％FS。 (3)可在真空下稳定工作的新型微波源功率的测量较为方便，通过改变控制电压的大小可以调节输出功率，通过测量衰减检波器的输出电压信号可实现反射功率的测量。对微波源的入射功率和反射功率进行了标定，标定结果表明功率测量比较稳定。 (4)对推力测量系统进行了标定并实现了计算机采集，推力测量系统最大相对误差为2％FS；温度测量目前还只限于对MPT谐振腔壁温的测量，使用E型镍铬—康铜热电偶即可较容易实现，其测量精度为5％FS；真空测量采用ZDF-5427M微机型复合真空计，其由热偶计和热阴极电离计复合而成，该真空计测量控制精度为3％FS。 (5)改进了基于LabVIEW 6.1的虚拟仪器测控系统，使其易用性和直观性得以改善。 经过MPT点火及稳定工作实验验证，MPT实验测控系统在实验过程中操作便利，测试准确、可靠。利用该套测控系统，我们可以实现MPT点火启动及自动关机，同时各参数的数据测量及后处理也基本实现了自动化。该系统已能满足MPT实验的需求，为MPT的性能研究和试验研制奠定了基础。