[发明专利]一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置，其特征在于：包括激光测厚仪(1)、恒温箱(2)、钢槽(4)、高温兰姆波超声传感器(5)、处理器(6)和显示器(7)，所述激光测厚仪(1)设置在恒温箱(2)的上方，在所述恒温箱(2)的上表面设置有散热孔，所述激光测厚仪(1)的激光穿过散热孔到达恒温箱(2)内部，所述钢槽(4)和高温兰姆波超声传感器(5)均设置在恒温箱(2)内部，所述钢槽(4)用于浇注固体火箭发动机衬层(3)，所述高温兰姆波超声传感器(5)设置在钢槽(4)的下表面，所述高温兰姆波超声传感器(5)和激光测厚仪(1)均与处理器(6)电性连接，所述处理器(6)与显示器(7)电性连接，所述处理器(6)用于控制高温兰姆波超声传感器(5)激发并接收兰姆波回波信号，同时控制激光测厚仪(1)测量固体火箭发动机衬层(3)的厚度，并对接收的兰姆波回波信号和固体火箭发动机衬层(3)厚度信号进行存储、处理和分析，计算固体火箭发动机衬层(3)固化反应过程中衬层纵波声速、兰姆波回波峰值和声衰减系数的变化，并输出至显示器(7)进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置，其特征在于：所述高温兰姆波超声传感器(5)由高温发射探头(501)、高温接收探头(502)和高温斜楔(503)组成，所述高温斜楔(503)有两个，对称设置在钢槽(4)的下表面，在所述高温斜楔(503)和钢槽(4)的接触面之间涂覆有高温耦合剂层(504)，所述高温发射探头(501)和高温接收探头(502)分别设置在两个高温斜楔(503)的倾斜面上，所述高温发射探头(501)和高温接收探头(502)均与处理器(6)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置，其特征在于：所述高温发射探头(501)和高温接收探头(502)的频率范围为1MHz～5MHz。

4.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置，其特征在于：所述钢槽(4)的深度为0.5mm～2mm，所述钢槽(4)底板的厚度为1mm～3mm。

5.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机衬层固化状态实时监测装置，其特征在于：所述恒温箱(2)的温度范围为10℃～300℃，控温精度为±1℃。

6.依据权利要求1-5任一项所述装置进行的固体火箭发动机衬层固化状态实时监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将待固化的固体火箭发动机衬层(3)料浆浇注在钢槽(4)内，置于恒温箱(2)中恒温固化；

2)高温兰姆波超声传感器(5)透过钢槽(4)的底板向固体火箭发动机衬层(3)中发射超声波，并接收各个界面反射回来的兰姆波回波信号；同时利用激光测距仪从恒温箱(2)上表面的散热孔向固体火箭发动机衬层(3)上表面发射激光，监测固化反应过程中固体火箭发动机衬层(3)的厚度；

3)通过处理器(6)对接收的兰姆波回波信号和固体火箭发动机衬层(3)厚度信号进行存储、处理和分析，计算固体火箭发动机衬层(3)固化反应过程中的衬层纵波声速、兰姆波回波峰值和声衰减系数，得出衬层纵波声速、兰姆波回波峰值、声衰减系数随固化时间的变化规律，用于表征固体火箭发动机衬层(3)的不同固化状态。