[发明专利]一种高精度快响应的总温模拟装置

说明书

本发明属于气动传动领域，并具体公开了一种高精度快响应的总温模拟装置。该总温模拟装置包括供气单元、测量单元和控制单元，其中：供气单元中气源组件的一组气路与混合容腔连接，另一组气路通过加热组件与混合容腔连接；加热组件利用等离子加热器对气体进行加热，冷气和热气在混合容腔中混合获得待测气体；测量单元中测量容腔与混合容腔连接，同时温度传感器设置在测量容腔的内部，利用温度传感器测量待测气体的温度；控制单元与温度传感器连接，用于根据温度传感器测量的温度调整气源组件中两组气路的流量。该总温模拟装置采用等离子加热器加热气体，能够快速调整待测气体的温度，提高总温模拟装置的响应速度，实现高精度快响应的总温模拟。

技术领域

本发明属于气动传动领域，更具体地，涉及一种高精度快响应的总温模拟装置。

背景技术

空间飞行器的飞行过程中，总温是飞行器导航系统输入的基本大气参数，以便能够得到真正的空速，而总温值直接受到飞行速度和飞行高度的影响。总温又称滞止温度，它是当空气气流流过飞行器受到阻滞，动能完全转化为内能反映出来的温度。采用气动伺服技术和热力学相关理论设计飞行器半实物仿真总温模拟装置，通过空间飞行器总温信号半实物仿真，将真实气体总温信号引入飞行器研制过程中，可以有效缩短研制周期、降低研制成本，消除产品隐患，确保飞行稳定控制。

近年来，世界各航空航天大国竞相发展以高马赫数作巡航飞行的各类高超声速飞行器(Ma≥5)，目前国外高超声速飞行器已取得突破性进展，而国内高超声速飞行器技术还处于关键技术攻关和验证阶段。随着空间飞行器飞行速度不断提升，空间飞行器总温值随飞行马赫数增加呈平方关系变化。飞行器马赫数大于5，其总温将大于1300K，这使得产生温度更高、响应更快的总温模拟信号成为一种迫切需求。而现有气体温度模拟装置温度控制范围窄，控制精度低和响应速度慢。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高精度快响应的总温模拟装置，其中该总温模拟装置采用等离子加热器加热气体，能够快速调整待测气体的温度，提高总温模拟装置的响应速度，实现高精度快响应的总温模拟。

为实现上述目的，本发明提出了一种高精度快响应的总温模拟装置，该总温模拟装置包括供气单元、测量单元和控制单元，其中：

所述供气单元包括气源组件、加热组件和混合容腔，所述气源组件包括两组气路，一组气路与所述混合容腔连接，用于向其提供冷气；另一组气路通过所述加热组件与所述混合容腔连接，用于向其提供热气；所述加热组件利用等离子加热器对气体进行加热；所述冷气和热气在所述混合容腔中混合获得待测气体；

所述测量单元包括测量容腔和温度传感器，所述测量容腔与所述混合容腔连接，同时所述温度传感器设置在所述测量容腔的内部，工作时所述待测气体进入所述测量容腔，利用所述温度传感器测量所述待测气体的温度；

所述控制单元与所述温度传感器连接，用于根据所述温度传感器测量的温度调整所述气源组件中两组气路的流量，以此实现高精度快响应的总温模拟。

作为进一步优选地，所述气源组件包括减压阀、气瓶、冷气流控制伺服阀和热气流控制伺服阀，所述减压阀的入口与所述气瓶连接，同时该减压阀的出口分别与所述冷气流控制伺服阀和热气流控制伺服阀连接，以此将所述气瓶提供的气体分为两组气路；一组气路通过所述冷气流控制伺服阀与所述混合容腔连接，另一组气路通过所述热气流控制伺服阀与所述等离子加热器连接。

作为进一步优选地，所述控制单元包括采集卡和计算机，所述采集卡分别通过信号线缆与温度传感器和计算机相连，通过所述采集卡将温度信号传输到所述计算机，并由计算机计算所述冷气流控制伺服阀和热气流控制伺服阀的开度。

作为进一步优选地，采用氮气作为气源。

作为进一步优选地，所述混合容腔和测量容腔采用氧化铝陶瓷。