[发明专利]基于非线性声腔共振的贮箱剩余体积测量方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于非线性声腔共振的贮箱剩余体积测量方法和装置，在盛装有推进剂的贮箱的开口处设置与开口连通的管道，贮箱内推进剂的液面与贮箱的内壁围成声腔；该测量方法包括以下步骤：在管道的出口处提供具有第一强度的声波激励信号，以对声腔内气体形成线性扰动；检测声腔内回声信号的频谱，初步获得声腔的共振频率f₁；提供具有第二强度的声波激励信号，其中，第二强度大于第一强度，进而激励出声腔共振系统的非线性特征；检测声腔内相应回声信号的频谱，获得共振频率信号的谐波频率f₂；根据谐波频率f₂获得精确共振频率f₀；根据精确共振频率f₀获得贮箱内推进剂剩余体积V_liquid。本发明利用非线性共振引起的谐波倍频信号测量共振频率，可有效提高测量精度。

主权项

1.一种基于非线性声腔共振的贮箱剩余体积测量方法，其特征在于，在盛装有推进剂的贮箱(10)的开口处设置与所述开口连通的管道(20)，所述贮箱(10)内推进剂的液面与所述贮箱(10)的内壁围成声腔(11)，所述贮箱(10)与所述管道(20)构成声腔共振系统；所述测量方法包括以下步骤：/n在所述管道(20)的出口处提供具有第一强度的声波激励信号，以对所述声腔(11)内气体形成线性扰动；/n检测所述声腔(11)内回声信号的频谱，初步获得所述声腔(11)的共振频率f₁；/n提供具有第二强度的声波激励信号，其中，所述第二强度大于所述第一强度，使得声腔共振系统的非线性特征表征明显；/n检测所述声腔(11)内相应回声信号的频谱，获得共振频率信号的谐波频率f₂，/n根据所述谐波频率f₂获得精确共振频率f₀；/n根据所述精确共振频率f₀获得所述贮箱(10)内推进剂剩余体积V_liquid；/n所述检测所述声腔(11)内相应回声信号的频谱，获得共振频率信号的谐波频率f₂的步骤包括：通过扫描声腔(11)内相应回声信号在共振频率f₁的N倍附近的频谱，将频谱突变处对应的频率值作为共振频率信号的谐波频率f₂；/n所述根据所述谐波频率f₂获得精确共振频率f₀的步骤包括：根据所述谐波频率f₂以及公式获得所述精确共振频率f₀；/n所述管道(20)的两端呈开放式，所述管道(20)的长度为l，开口面积为S_n；/n所述根据所述精确共振频率f₀获得所述贮箱(10)内推进剂剩余体积V_liquid的步骤包括：/n由所述精确共振频率f₀结合所述精确共振频率f₀与推进剂剩余体积V_liquid的关系：/n /n其中，V_total为贮箱(10)总体积，δ为末端修正系数，c为声波传播速度，获得推进剂剩余体积V_liquid。/n