一种固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及固体火箭检测技术领域，尤其是一种固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置及检测方法。


背景技术：

2.固体火箭发动机在制造过程中，灌胶粘接的界面往往是质量风险较高的区域，如果出现胶液空洞，将降低界面粘接强度、拉高界面应力，直接威胁界面长期粘接可靠性，甚至出现脱粘、异常变形等严重后果，破坏火箭发动机结构完整性。因此，避免粘胶界面的质量缺陷是固体火箭发动机检测领域的关键问题。但是，由于界面空间狭小，在灌胶过程中无法观测，导致界面最终的胶液分布状态和是否存在空洞不得而知，埋下了质量风险隐患。工业ct是固体火箭发动机检测的主流手段，但是，为了使用工业ct，需要对固体火箭发动机进行复杂的吊装、移动、调整工作，效率低、人力物力消耗大，并且还伴有磕碰的安全风险。因此，亟需发展方便、快捷的新型界面胶液检测技术，提升固体火箭发动机制造质量检测水平。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明提出了一种固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置及检测方法，该检测装置以分布式光纤为基础进行检测，检测精度高，结构简单，实施成本低，通过灌胶界面与空洞界面处分布式光纤的降温差来建立整个灌胶界面的胶液分布云图，可以直接观察到粘接界面的胶液灌注质量。
4.一种固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置，包括分布式光纤、加热电阻丝、测温仪、供电单元及数据处理单元，所述加热电阻丝与分布式光纤同步设置，加热电阻丝用于将分布式光纤加热至指定温度，所述加热电阻丝和分布式光纤组合成胶液检测光缆，胶液检测光缆在胶液灌注之前铺设于界面间隙内，能够检测界面内任意一点的胶液状态，所述供电单元用于给加热电阻丝供电，所述分布式光纤与测温仪连通，所述测温仪用于检测界面内整段分布式光纤的温度，通过数据处理单元分析后获取整个灌胶界面的胶液分布云图。
5.作为上述技术方案的优选，所述加热电阻丝紧贴分布式光纤并列设置或者均匀缠绕在分布式光纤上。
6.作为上述技术方案的优选，所述胶液检测光缆呈迂回型布设于检测界面内。
7.作为上述技术方案的优选，所述测温仪采用基于差分脉冲对原理的布里渊光纤测量仪、基于脉冲预泵浦原理的布里渊光纤测量仪及基于瑞利散射光原理的光纤测量仪中的任意一种。
8.一种用于上述固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置的检测方法，数据处理单元的具体工作流程为：
9.步骤一，在加热电阻丝加热之前，数据处理单元与测温仪连接，获取分布式光纤的原始数据；
10.步骤二，获取分布式光纤基准温度数据，加热电阻丝通电加热分布式光纤至恒定温度，数据处理单元将此时分布式光纤的检测数据设定为基准数据，表示为d0＝[l0,t0]，l0代表分布式光纤长度，表达式为l0＝(l
1 l2ꢀ…ꢀ
ln),li代表分布式光纤第i(i＝1,2,
…
,n)个测点对应的光纤长度，t0代表光纤温度测量值，表达式为t0＝(t
1 t2ꢀ…ꢀ
tn),ti代表分布式光纤在长度li位置对应的温度测量值；
[0011]
步骤三，建立空间位置对应关系，建立分布式光纤长度l0＝(l
1 l2ꢀ…ꢀ
ln)与灌胶界面空间位置对应关系，具体空间位置对应关系为p0＝((x1,y1)(x2,y2)
…
(xn,yn))，其中，(xi,yi)为光纤长度li对应的界面位置坐标；
[0012]
步骤四，定位界面胶液位置，选取界面灌注胶液过程中的分布式光纤测试数据di＝[l0,ti]，di代表界面灌注胶液过程中第i次光纤测试结果，l0为光纤长度数据，与基准数据d0相同，ti代表第i次光纤温度测量值，利用胶液包裹分布式光纤导致的降温效应，将di与d0做差，设定降温阈值φ，提取满足阈值条件δt＝(t
i-t0)≤φ的光纤降温点li，并根据界面光纤空间位置数据，定位界面胶液位置(xi,yi)；
[0013]
步骤五，生成界面胶液分布云图，将识别出的胶液位置点集合ω＝{(xi,yi)|δt＝(t
i-t0)≤φ}显示为胶液分布云图，未识别到胶液的位置显示即为空洞区域，并发出警告信息。
[0014]
本发明的有益效果在于：
[0015]
1、检测精度高，传感光纤布设于界面上，与胶液直接接触，识别准确，定位精准。
[0016]
2、应用范围广，传感光纤可以灵活布设，适用于不同类型、不同尺寸固体火箭发动机。
[0017]
3、安全快捷，检测装置可以灵活移动至发动机旁进行现场检测，无需吊装、移动发动机，避免了碰撞的风险，节省检测时间。
附图说明
[0018]
图1为本发明的结构示意图。
[0019]
图2为本发明的工作流程图。
[0020]
附图标记如下：1-分布式光纤、2-加热电阻丝、3-测温仪、4-供电单元、5-数据处理单元、6-胶液检测光缆。
具体实施方式
[0021]
下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
如图1所示的一种固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置，包括分布式光纤1、加热电阻丝2、测温仪3、供电单元4及数据处理单元5，所述加热电阻丝2与分布式光纤1同步设置，加热电阻丝2用于将分布式光纤1加热至指定温度，所述加热电阻丝2和分布式光纤1组合成胶液检测光缆6，胶液检测光缆6在胶液灌注之前铺设于界面间隙内，能够检测界面内任意一点的胶液状态，所述供电单元4用于给加热电阻丝2供电，所述分布式光纤1与测温仪3连通，所述测温仪3用于检测界面内整段分布式光纤1的温度，通过数据处理单元5分析后
获取整个灌胶界面的胶液分布云图。
[0023]
在本实施例中，所述加热电阻丝2紧贴分布式光纤1并列设置或者均匀缠绕在分布式光纤1上。
[0024]
在本实施例中，所述胶液检测光缆6呈迂回型布设于检测界面内。
[0025]
在本实施例中，所述测温仪3采用基于差分脉冲对原理的布里渊光纤测量仪、基于脉冲预泵浦原理的布里渊光纤测量仪及基于瑞利散射光原理的光纤测量仪中的任意一种。
[0026]
如图2所示，一种用于上述固体火箭发动机界面粘接胶液检测装置的检测方法，数据处理单元的具体工作流程为：
[0027]
步骤一，在加热电阻丝2加热之前，数据处理单元5与测温仪3连接，获取分布式光纤1的原始数据；
[0028]
步骤二，获取分布式光纤1基准温度数据，加热电阻丝2通电加热分布式光纤1至恒定温度，数据处理单元5将此时分布式光纤1的检测数据设定为基准数据，表示为d0＝[l0,t0]，l0代表分布式光纤1长度，表达式为l0＝(l
1 l2ꢀ…ꢀ
ln),li代表分布式光纤1第i(i＝1,2,
…
,n)个测点对应的光纤长度，t0代表光纤温度测量值，表达式为t0＝(t
1 t2ꢀ…ꢀ
tn),ti代表分布式光纤在长度li位置对应的温度测量值；
[0029]
步骤三，建立空间位置对应关系，建立分布式光纤1长度l0＝(l
1 l2ꢀ…ꢀ
ln)与灌胶界面空间位置对应关系，具体空间位置对应关系为p0＝((x1,y1)(x2,y2)
…
(xn,yn))，其中，(xi,yi)为光纤长度li对应的界面位置坐标；
[0030]
步骤四，定位界面胶液位置，选取界面灌注胶液过程中的分布式光纤1测试数据di＝[l0,ti]，di代表界面灌注胶液过程中第i次光纤测试结果，l0为光纤长度数据，与基准数据d0相同，ti代表第i次光纤温度测量值，利用胶液包裹分布式光纤1导致的降温效应，将di与d0做差，设定降温阈值φ，提取满足阈值条件δt＝(t
i-t0)≤φ的光纤降温点li，并根据界面光纤空间位置数据，定位界面胶液位置(xi,yi)；
[0031]
步骤五，生成界面胶液分布云图，将识别出的胶液位置点集合ω＝{(xi,yi)|δt＝(t
i-t0)≤φ}显示为胶液分布云图，未识别到胶液的位置显示即为空洞区域，并发出警告信息。
[0032]
本实施例相较于几种现有的固体发动机粘接界面的检测手段具有以下几个明显的优势：1、实施成本极低，检测设备的所有组件购买成本都不高且比较轻便，线缆铺设、设别组装及转运都非常的简单；2、检测精度高，胶液检测光缆与胶液直接接触，通过灌胶界面与空洞界面处分布式光纤的降温差来建立整个灌胶界面的胶液分布云图，可以直接观察到粘接界面的胶液灌注质量；3、应用范围广泛，传感光纤可以灵活布设，适用于不同类型、不同尺寸固体火箭发动机。
[0033]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。