基于CCD固体火箭发动机羽焰温度场测试技术研究

摘要

在对固体火箭发动机的研究中，温度指标的准确测量是十分重要的。而从温度（场）的信息中，可以得出发动机的工况和燃烧的反应进行情况，对推进剂的选择也有一定的帮助和指导意义。不仅如此，对于羽焰温度的精准观察，也成为集中讨论的焦点。随着CCD电荷耦合器件的发展越来越成熟，将CCD图像传感器应用于对高温目标的检测的技术得到了很好的发展。
　　本课题来自于中国航天六院，其研究内容是进行固体火箭发动机羽焰温度场信息的测试工作。本论文设计了一套高速温度场测量装置，将CCD图像传感器所获得的图像送至上位机，并利用专门编写的软件进行后续的数据处理。
　　本文通过对相关设备的各种性能参数进行详细的调研和对比，并采用业内常用CCD比色法进行了对比实验，最终明确了该系统的最终设计思路，同时在软件和硬件上都规划了具体的设计方案。不仅如此，在对软件的设计中，本文使用了MATLAB软件进行了代码的相关修订工作，从而保证了系统的顺畅运行和错误冗余的减少。
　　最后，对本文的系统的运行的调试和系统的标定都给予了最大可能的完善。标定时，选用了标准的高温黑体炉。从800K至2000K，每100K取一个温度点，选择不同的曝光时间得到大量的数据。从中选取固定的曝光时间进行温度拟合。这样就保证了系统运行的可靠性，同时在技术层次也保证了相关技术指标能够正常、顺利的使用，同时还对代码进行了最大限度的优化，从而保证了系统可以实时快速的对羽焰温度场的信息采集分析。并给出了系统的下一步改进方案。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题的背景及意义

1.2 测温方法介绍

1.3 CCD测温的国内外现状

1.4 本课题主要研究内容

第2章 基于 CCD 技术的测温方法

2.1 CCD 的成像原理及测温方法

2.2 热辐射基本概念及基本定律

2.3 固体火箭发动机羽焰的辐射特性

2.4 本章小结

第3章 CCD测温系统的硬件平台

3.1 系统总体结构

3.2 系统总体指标

3.3成像系统

3.4 图像传感及采集系统

3.5 本章小结

第4章 CCD测温系统软件设计

4.1 图像采集软件设计

4.2 图像分析软件设计

4.3 本章小结

第5章 系统的标定与测温实验

5.1 标定实验

5.2 测温实验

5.3 误差及不确定度分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢