标准编号:	QJ 1816-1989
中文名称:	固体火箭发动机位移测量方法
英文名称:	Displacement measurement method for solid rocket motors
行业分类:	QJ    航天工业行业标准
发布日期:	1989-12-12
实施日期:	1990-6-12
标准状态:	superseded
被新标准替代:	GJB 2365-1995
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	9000 字
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QJ 1816-1989 Displacement measurement method for solid rocket motors 1 Subject content and application scope This standard specifies the composition, technical requirements, calibration, installation, operation and data processing and analysis methods of the displacement measurement system during the test run of solid rocket motors. This standard is applicable to linear displacement measurement of deformation of motor components during the ground test run of solid rocket motors, with the measurement range of 0 to 60mm. 2 Composition and uncertainty requirements of displacement measurement system 2.1 The composition of the digital measurement system is shown in Figure 1. The excitation power supply is generally included in the signal conditioner. Figure 1 Block diagram for digital measurement system 2.2 The composition of the analog measurement system is shown in Figure 2. 2.3 The digital measurement system is recommended in this standard. 2.4 The uncertainty of the measurement results shall meet the following requirements: a. the uncertainty of measurement results of digital measurement system shall be less than 2%; b. the uncertainty of measurement results of analog measurement system shall be less than 3%.

1 Subject content and application scope 2 Composition and uncertainty requirements of displacement measurement system 3 Requirements for measuring instruments and equipment 4 Operating method 5 Test run 6 Calibration and inspection after test run 7 Data processing Annex A (Supplement) Displacement measurement record sheet Additional explanation

固体火箭发动机位移测量方法 1 主题内容与适用范围 本标准规定了固体火箭发动机试车过程中，位移测量系统的组成、技术要求、校准、安装操作以及数据处理与分析方法。 本标准适用于固体火箭发动机地面试车时，发动机部件变形的直线位移测量，测量范围0～60mm。 2 位移测量系统的组成及不确定度要求 2.1 数字测量系统的组成如图1所示。激励电源一般包括在信号调节器内。 试验发动机 位移传感器 信号调节器 放大器 滤波器 计算机 位移校准装置 打印 显示 图1 数字测量系统方框图 2.2 模拟测量系统的组成如图2所示。 2.3 本标准推荐使用数字测量系统。 2.4 测量结果的不确定度应符合以下规定： a.数字测量系统测量结果不确定度小于2％； b.模拟测量系统测量结果不确定度小于3％。 试验发动机 位移传感器 信号调节器 放大器 示波器 位移校准装置 图2 模拟测量系统方框图 3 测量仪器、设备及对其要求 3.1 位移传感器应符合以下要求： a.使用电阻应变式位移传感器； b.使用环境应符合传感器说明书规定的条件； c.传感器阻抗一般选120Ω，350Ω； d.性能指标： 基本误差小于0.5％FS； 初始零点小于3％FS； 热零点漂移小于0.05％FS/℃； 热灵敏度漂移小于0.05％FS/℃； e.传感器每次使用前校验一次。 3.2 激励电源应符合以下要求： a.用直流恒压源，电压值按传感器标称值提供； b.电压不稳定度小于0.01％，纹波电压小于满量程0.01％(p－p)； c.每个传感器必须单独供电。 3.3 平衡装置中的电阻元件和调节电位器应选用稳定性好的元件，并采取屏蔽措施。 3.4 放大器应符合以下要求： a.数字测量系统中配置的放大器，增益不稳定度小于0.05％； b.模拟测量系统中配置的放大器，增益不稳定度小于0.1％； c.差分型输入放大器交直流共模抑制比大于120dB。 3.5 滤波器应符合以下要求： a.低通滤波器的截止频率可选为被测信号频率上限的2倍： b.对市电干扰进行抑制时，可加用带阻滤波器； c.如果两种以上干扰信号存在，应滤掉主要干扰信号。 3.6 A/D变换器应符合以下要求： a.变换速率大于或等于20kHz； b.分辨率大于或等于12位(包括符号位)； c.满量程的不稳定度小于0.05％。 3.7 采样率的选择应符合以下要求： 采样率根据位移信号变化速率确定，同时考虑发动机工作时间的长短和计算机内存容量。一般可选信号最高频率的5～10倍。 3.8 时标选择要求： 3.8.1 数字测量系统时标记录间隔Δt按下式计算： Δt＝1/fs (1) 式中：Δt——时标记录间隔，s； fs——采样率，Hz。 3.8.2 模拟测量系统时标应符合以下要求： a.时标误差小于10－5； b.时标频率按下式计算： ft＝v/u (2) 式中：ft——时标频率，Hz； v——相纸速度，mm/s； u——相纸分辨率(一般可选择1mm)，mm。 3.9 光线示波器应符合以下要求： a.振子误差小于1％； b.振子固有频率为信号频率上限的2.5～3倍； c.相纸速度v根据相纸感光度以及信号幅值、频率决定。 3.10 位移传感器校准设备应符合以下要求： a.标准位移值由校准千分表或量块给出； b.校准千分表或量块的误差应是被校传感器基本误差的1/3～1/5。 c.记录设备的误差应是被校传感器基本误差的1/5～1/10； d.激励电源的误差应是被校传感器基本误差的1/5～1/10； e.若用校准千分表提供标准位移值，校准架活动板与基准面之间的平行度应小于0.02mm。 3.11 测量仪器及设备的接地和工作环境应按仪器，设备厂家规定执行。 3.12 供电配置及其设备应符合以下要求： 3.12.1 测量系统的供电网路应和其它动力设备供电网路分开配置，供电系统必须设置保护接地。 3.12.2 测量系统的周围严禁存在强电磁场干扰。 3.12.3 同一数字测量系统的各部分应由同一台交流稳压电源集中供电。模拟测量系统可由前后两台交流稳压电源供电，电源的负载配置必须保证在系统校准和发动机试车过程中不存在其它间歇性负载。 3.12.4 交流稳压电源的不稳定度小于0.5％，电压调整率小于满量程的1％，正常负荷在其标称值的50％～70％之间。 3.13 电缆应满足以下要求： 3.13.1 传输线采用多芯屏蔽电缆，屏蔽层在记录设备一端单端接地。 3.13.2 信号传输线应和动力线以及其它大功率、高频传输线分开敷设，距离应大于1m。 3.13.3 传输线必须用封闭式接插件进行转接，不允许采用压接和绞接方式，接插件与芯线接触电阻应小于0.02Ω。 3.13.4 传输线一般采用六线制，条件不具备时可配置四线制。 3.13.5 电缆敷设要防潮、防鼠。 3.14 本标准所提到的各种仪器仪表、量块以及稳压电源须在周检之内使用(位移传感器除外)。位移校准架每年校准一次。 4 操作方法 4.1 传感器的选择及安装 4.1.1 按试车任务书要求对传感器型号、量程、规格进行选择，原则如下： a.工作范围在满量程的60％～90％之间； b.多路测量时，尽量选择性能相近的传感器； c.传感器动杆在活动过程中，要灵活，不能有卡杆现象。 4.1.2 传感器的安装必须满足以下要求： a.传感器安装后，传感器动杆轴线和被测面法线之间夹角小于5°； b.传感器安装后，同4.1.1条的c； c.传感器安装后，应有初始预位移值作为测量系统测量零点。 4.2 数字测量系统的准备工作 4.2.1 将传感器通过传输线与记录测量装置选定的通道相连接。 4.2.2 测量装置按说明书规定的时间进行预热。 4.2.3 按传感器激励电压的标称值调节激励电源。 4.2.4 选择放大器增益，使A/D变换器工作在其满量程的80％左右。 4.2.5 待测试系统通电预热满足要求后，进行零点平衡调节，在A/D变换器输入端观测到的系统零点不应超过A/D变换器满量程的1％。 4.3 模拟测量系统的准备工作 4.3.1 传感器与测量仪器连接同4.2.1条。 4.3.2 测量装置预热同4.2.2条。 4.3.3 激励电压调节同4.2.3条。 4.3.4 根据传感器输出信号幅值、频率来选择相应的振子和放大器增益，并使振子工作在其线性范围内来调节信号光点的最大幅值，以适应相纸的宽度。 4.3.5 示波器记录纸速度按3.9条中c的规定进行选择。 4.4 系统的预校准 位移测量系统的预校准数据不作为试车数据处理的依据。 4.4.1 系统的预校准在试车前一天进行。 4.4.2 待传感器温度与环境温度平衡后，进行预校准。 4.4.3 调整校准装置，使传感器位移值从零直接到最大标定值，然后直接退回到零，按这个过程进行三次，并记录传感器零点输出。 4.4.4 调节标准位移输入，从零级到传感器位移最大值，再逐级退回到零，每级待稳定后，记录被校传感器输出值，按这个过程进行三次。进程中不得出现回程，回程中不得出现进程。 4.4.5 校准级数应多于或等于5级，数据多于30个。 4.4.6 按QJ 1275《固体火箭发动机测量不确定度的评定》规定的方法计算出系统的不确定度。如果数字测量系统不确定度大于1％，模拟系统大于2.5％，需查找原因，采取措施，然后重新校准。 4.5 试车前正式校准 4.5.1 经过预校准合格的测量系统，必须于试车的当天进行正式校准，校准数据作为试车数据处理的依据。 4.5.2 校准顺序按4.4条进行。 5 试车 5.1 测量系统须保持与试车前校准状态一致(传感器零点平衡调节除外)。 5.2 测量系统均以发动机点火信号发出时刻t0作为记时起点。 5.3 记录完整的试车数据或曲线。 6 试车后的校准、检查 在试车中，如果测量系统的某个环节出现了故障无法判断或记录曲线(数据)出现无法解释的现象，则需对测量系统进行试车后的校准、检查，以便找出异常现象的原因。 6.1 测量系统保持试车终止时的状态。 6.2 校准、检查须在试车后两小时内进行。 6.3 校准方法同4.4条。 7 数据处理 7.1 数字测量系统校准数据 在每一级校准中采点数多于或等于20个，记录值是它们的算术平均值。 7.2 模拟测量系统校准数据 7.2.1 每一级校准取点数大于或等于6个，记录值是它们的算术平均值。 7.2.2 按校准级数，求出各级的校准系数Ki： Ki＋1＝(li＋1－li)/(hi＋1－hi) (3) 式中：Ki——第i级校准系数(i＝0，1，2，3，……n)； li——第i级校准位移值，mm； hi——第i级校准位移值对应曲线的平均绝对高度，mm。 7.2.3 曲线处理用的卡尺最小刻度小于0.02mm，判读误差小于0.04mm。 7.3 填写记录表 将以下内容按位移测量记录表(见附录A)的规定填写、处理： a.发动机代号； b.校准类型(预校准、试车前、试车后)； e.被校准或试车记录通道号； d.数据名称； e.传感器名称、代号、编号、量程、桥压； f.测量仪器名称； g.系统增益； h.示波器的时标频率，相纸速度； i.校准原始数据、校准系数； j.试车曲线或数据； k.校准或试车中出现的异常现象及原因； l.操作员签名； m.校准日期或试车日期。 7.4 试车数据处理 试车数据处理项目按试车任务书要求进行。 7.4.1 数字测量系统数据处理 试车记录的起始零线和终止零线之差不超过试车前最大校准值的1％时，应以起始零线和终止零线的算术平均值作为试车数据处理的零线；如果不满足该条件，必须根据具体情况分析处理。 7.4.2 模拟测量系统曲线处理 该系统曲线处理应符合以下要求： a.记录曲线零点处理方法同7.4.1条； b.用内插值法进行计算； c.测量曲线高度时，要垂直于基线； d.曲线呈有规律波动时，取其中线测量；当曲线出现为无规律波动时，取其最大点； e.记录曲线较粗时，取其中线为测量基准点； f.除特征点外，取点应尽量取在时标线上。 7.4.3 计算不确定度 按QJ 1275的规定计算出测量结果的不确定度。 7.4.4 数据分析 7.4.4.1 如果试车数据出现异常，应从试验现场情况以及发动机工作情况进行分析、判断，查明原因，按QJ 1275中的方法剔除异常数据。