[发明专利]一种用于药柱应变测量的电涡流传感器及测量方法

说明书

本发明公开了一种用于药柱应变测量的电涡流传感器及测量方法，电涡流传感器埋入药柱内部，包括探头线圈、振荡源、检测电路、供电电源及信号处理电路；供电电源为振荡源、检测电路及信号处理电路供电；振荡源产生交流信号，检测电路检测探头线圈的感抗变化，感抗变化量经过信号处理电路变换放大成相应电压变化信号后输出。本发明能够进行应变的定量测量，且准确性高。

技术领域

本发明涉及药柱应变测量技术领域，具体涉及一种用于药柱应变测量的电涡流传感器及测量方法。

背景技术

固体火箭发动机的寿命主要取决于药柱的寿命，而药柱的寿命主要取决于药柱结构的完整性。药柱被包裹在固体火箭发动机的壳体内部，一种粘弹性材料，当固体火箭发动机内部药柱发生微小应变变化时，药柱表面，或与空气相接处的地方会变硬、发黑，会出现裂纹，经过长时间的储存，在粘接面可能会出现分子迁移的现象，在药柱与衬层之间约10mm厚的地方可能形成空穴。这些问题都将严重影响药柱的结构完整性，进而影响固体火箭发动机的性能和寿命，成为安全隐患。因此，监测固体火箭发动机内部药柱的应变对于保障固体火箭发动机的可靠性具有重要的意义。

对于固体火箭发动机药柱内部应力的分布大小，可以采用冲击响应谱法模拟固体火箭发动机受到的外界冲击载荷，分析内部药柱的受力变形，得到在药柱的中部受力和变形最大，优先对该部分应变变化量进行测量，可以提前对药柱内部的结构完整性做出精确预测，适时地对固体火箭发动机进行维修和保护，大程度减少由于药柱结构问题而引起的固体火箭发动机无法正常工作的问题。

目前针对固体火箭发动机内部药柱移动应变测量的问题，国内某所在盖层(人工脱粘层)附近预埋入压阻应变传感器进行检测，效果不太理想；某高校使用聚合物光纤进行测试，在测试过程中，药柱内部压力过大，将光纤拉断。以上方法大都是对固体火箭发动机在工作状态(承受高过载作用)下的应力分析或者采用表面贴装传感器的测试方法，表面贴装传感器的测试方法只能进行应变的定性测量，无法进行定量测量，即通过比对传感器输出与其初始状态下的输出的区别来判断测试部位是否产生了应变。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于药柱应变测量的电涡流传感器及测量方法，能够进行应变的定量测量，且准确性高。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于药柱应变测量的电涡流传感器，所述电涡流传感器埋入药柱内部，包括探头线圈、振荡源、检测电路、供电电源及信号处理电路；

供电电源为振荡源、检测电路及信号处理电路供电；振荡源产生交流信号，检测电路检测探头线圈的感抗变化，感抗变化量经过信号处理电路变换放大成相应电压变化信号后输出。

进一步地，所述振荡源采用克拉波电容三点式振荡电路。

进一步地，探头线圈与电容组成振荡电路，所述振荡电路与前端的振荡源之间设置电压跟随器与放大器。

进一步地，所述探头线圈为PCB线圈。

进一步地，所述信号处理电路包括滤波电路、放大电路和整流电路；电压信号通过半波整流和反相叠加后输出。

一种药柱应变测量方法，采用上述的电涡流传感器，将电涡流传感器与金属导体分别设置在假药试块的相对两侧面；所述假药试块采用药柱材质；电涡流传感器、金属导体与假药试块一同埋入药柱；所述电涡流传感器将应变量转化为电压输出，得出假药试块的应变量，即药柱应变量。

进一步地，电涡流传感器的探头线圈与金属导体之间的距离设定在10mm以内。

进一步地，使用前对所述电涡流传感器标定，通过调节探头线圈和金属导体之间的距离，测量输出电压值及此时的应变量，记录电涡流传感的输出电压与测量距离的变化曲线，得到输出电压与测量距离的拟合曲线对应函数关系式。