QJ 3036-1998 固体火箭发动机静止试验 空间温度和噪声测量方法.pdf

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1、中国航天工业总公司航天工业行业标准1范围1.1 主题内容固体火箭发动机静止试验空间温度和噪声测量方法QJ 3036-98 本标准规定了E体火箭发动机（以下简称发动机）静止试验时，空间温度和环境噪声赞j量系统的组成、技术要求、操作程草和数据处理方法。1.2 适屠范围本标准适用于发动机工作过程中空间温度和环境噪声的瓣量。横i量莲围为：空前温度：401200； 环境噪声声压级：120170dB;频率响应：20Hz20kHz。2 51周文件GB 3102.7-93 声学的量和基本单位QT 1088-86 火箭发动机试验居热电偶温度传感器技术条件QT 1275- 94 国体火箭发动机瓣量不确定度的评定3

2、 定义本章无条文。4 一般要求4.1 仪器、设备4.1.1 测量所用仪器、设备必须在周捡或校验合格有效期内，对计算机应进行定期检查，工作状态应满是使用要求。4.1.2 日才标精度及记录方式应保证数据处理中的时间分辨率要求。4.2 环境要求记录系统中所勇仪器、设备所处的环境条件应满足其工作环境的要求。4.3供电供电应满是以下要求：中国脏天工业总公琶1998-02-06挂准1998-08-01实施QJ 3036-98 a. 记录系统应由交流稳压电源或不间断电漂专门供电，电嚣的稳压精度应高于1%, 正常负荷应在其栋栋佳范雷内；b. 供电系统必旗鼓置保护接地。4.4 撞地记录系统的信号接地、逻辑接地、

3、电漂接地等均应按照仪器、设备的技术要求实施。4.5 操作人员试验操作人员应经过专业培训，并经考核合梅持证上岗。s 详细要求详见方法100和方法200。2 QJ 3036-98 方法100 空间温度到量方法目的1 以数字量方式记录发动就静止试撞对空间温度，井作为分析发动扭试验环境温度的依据。系统组成及技术要求2.1 系统组成本方法采用数字割量系统，2 计算机模数转换器一般组成如图100-1所示：放大器I 电压校准I 传输线恒温籍补偿导线温度传感器固定支架数字瓣量系统框图2.2 技术要求测量数据不确定度值为：温度在40600范匿不确定度锺小于0.015t十2t; ( t为被捕温度，单因100-1a

4、. 位；b. 温度在一401200范围不确定度值小于0.02t+ 2。3 系统配置E定支架3 3.1 QJ 3036-98 噩定支架应满足以下要求：a. 固定支架的凡何尺寸满是连接要求；b. 选用具有一定醋热及力学强度的金震材料进行制造。3.2 传感器本标准推荐使用满足以下要求的热电偶温度传感器：a. 传感器的熬电极材来斗、分度值、精度等级、使房温度在围及允许误差符合测量要求；b. 传感器的时间常数符合QT1088的要求；c. 当室温为20主5、梧对温度为30%80%时，传感器保护管与热电摄之前的绝缘电盟大于lOM!l;d. 补告主导线应与热电偶相匹配。3.3 传输线传输线应满足以下要求：a.

5、 采用多般绞合屏蔽电缆；b. 使用封闭接插件进行转接，接插件的接她电盟小于0.020;c. 各芯线之间、芯线与屏蔽之前、传输线与接插件外壳之间的绝缘电阻大于lOOM!lo 3.4 恒温箱将补摆导线的参考端敌人恒温箱内，使参考端温度恒定，其偏差为主103.5 放大器敢大器应满足以下要求：a. 增益可谓，稳定度高于0.1% ; b. 增益非线性误差小于0.1%;c. 共摸拇章tl比大于120dB。3.6 模数转换器模数转换器应满足以下要求：a. 分辨率多于或等于12住（包括符号位；b. 采祥速率多于每秒10个点，有特殊要求的按试验任务苦的规定。3.7 计算棍计算凯应具备显示、打印和绘图等功能，外存

6、应满足实时记录的要求。4试验操作4.1 安装固定支架固定支架安装应满足以下要求：a. 按黑试验任务书中给出的翻温点确定固定支架的安装位置；b. 固定支架与固定体之间采用螺栓国定，确保留定支架稳匾。4.2 安装传感器4 QJ 3036-98 安装传惑器应满足以下要求：a. 将传感器两极分到套入长度大于或等于热电偶与吕定支架压接长度的瓷管；b. 热电偶与嚣定支架压接部分采期绝热材料包复；c. 传惑器顶端置于提温点处，传感器顶端与支架之i司应留有11.Scm的自由部分，其余部分固定在支架上；d. 传感器与医定支架的绝缘电阻大于100MO;e. 传感器连接的补偿导线引入但温箱内；f. f专惑器的寻i线

7、、补偿导线必须有王、负摄性标志；g. 进行高空模拟试验时，在真空舱内的导线采犀密封接插件连接；h. 对传感器、电缆及接插件采取齿热、防气流冲鹏等措施；i. 传感器的内盟应和说明书一致，绝缘电盟符合本方法3.2c条的要求。4.3 试验前按准一般情况下可使后热电偶的分度蜜计算电压温度转换系数，有条件的单位可采用班场电校准法。4.3.1 校准前准备校准前应做以下准备：a. 将热电鸽与模i量系统连接；b. 按技术要求对费量系统供电、预热；c. 断开传感器，后电压校准器模拟传感器的输出垣；d. 栓查零点，然后加载至试验要求的最大校准值，调节放大器的增益，使模数转换器工作在校准满量程的60%70%左右。4

8、.3.2 校准时，从零逐点却到最大校准温度对应的电压值，再逐点退医到零。校准点应多子或等于6个，进行三个裙环，每个校准点采集20次萝每次采祥对i哥大于SOms，取其算术平均值作为校准点的记录值。4.3.3按QT1275的规定计算静态校准不确定度，该锺IE.小于或等于1%FScal。如有超过，应查明原因，重薪校准。4.3.4 校准记景费准记录一般应包括以下内容：a. 发动机名称、代号；b. 被授准记录系统代号；c. 被校准通道号；d. 校准环境；e. 技准时间；f. 校准数据结果及结论；g. 记录、校对人签名。4.4 试验4.4.1 试验前检查5 QJ 3036-98 试验前应检查以下内容：a.

9、 测量恒温箱内温度；b. 敢大器增益、采样速率、果样时间应满足任务书要求；c. 系统零位及系统状态应符合试验要求。4.4.l 正式试验发动机试验时，记录系统应以发动机点火信号to作为计时起点，并按规定记录试蓝数据。4.4.3 试验后桂查试验后应检查以下内容：a. 试垂现场有无异常；b. 测量传感器的内阻，并作记录。4.5 数据处理4.5.1 校准数据处理4.5.1.1 直接使用热电鹊分度表时，按以r步骤处理技准数据：a. 用折线法将热电偶的热电特性曲线分段取点，分段的原贝报才是保证各段的非线性均小于1%;b. 接黑该瓣量系统瓣量通道的鼓大器增益系统校验值，计算热电鹊的热电特性曲线分段取点的相应

10、筐，并计算各段系数。4.5.1.l 使居电费准时，直接应用技准结果计算各段系数。4.5.l 将各段系数按照对应的电压范围编制程序，存入计算机中形成系数表。4.5.3 用各段系数处理对应的试验记录电压值，再以此求出温度值。当武撞参考端温度不是摄民零度，丽是一个垣定曲温度tn时，温度应根据公式100-1算出的结果，经换算后进行补偿。V AB= EAB(t, tn) Am+ EAB(tn, to) Am (100-1) 式中：VAB一一补撞温度所摆得的热电势，v;EAB(t,tn）一一割量所得热电势，即酒量端温度为t，参考端温度为tn时对应的热电势，v;EAB（儿，to）一一参考端温度为tn肘，对应

11、子。的熬电势，v;Am一一测量系统敢大器增益的系统检验值。4.5.4处理项目一般给出被测量点的温度一时间数值衰，如有特殊要求时，应接试验任务书的要求进行处理。s 酒量报告5.1 报告内容6 测量摄告应包括以下内容：a. 发动机名稀、代号；b. 试验日期； 试验环境条件； 测试系统组成；e. 测温点的位置说费； 试验数据结果；g. 试塾操作人；QJ 3036-98 h. 试验中出现的异常现象与说明。S.2 那量结果的评定对于测量全过程是否在可控状态下进有的、翻量结果是否可信，可信程度如伺等，应给自评定意觅。7 1 的QJ 3036-98 方法200 噪声谢量方法提供发动机在静止试验时，由高速高军

12、喷气流所产生的噪声声压级的测量方法，以分析发动机工作过程中的噪声特性。2 系统组成与不确定重2.1 酒量系统组或测量系统分为模报测量系统租数字测量系统商种。模拟酒量系统根据采用传感器类型不同又分为压电式传感器割量系统和电容式传感器溃i量系统。数字测量系统由于动态量程的限制，不适居于直接对固体火箭发动机试驻费量，本标准推荐使m模在l测量系统。2.1.1 压电式传感器模拟测量系统的一般组成如图200-1E牙示。; 发动机H 传感器1-1 1-1 时1-1 I 图200-1压电式费惑器模报捕量系统框图2.1.2 电容式传感器模撒满量系统的组成如图200-2E吁示。生J 前置放大器斗卡斗问器图200-

13、2电容式传惑器模拟掘量系统框图2.2 技准系统组成8 带通滤波器QJ 3036-98 校准可采用电校准或直接校准两种方法进行。2.2.1 压电式电技准系统的组成如图200-3所示。信号发生器！呵！一！时图200-3压电式屯较准系统框图2.2.2 直接校准系统的组成如雷200-4！斤示。I 标准装置1-1 传感器1-1 放大器1-11-1町图200-4直接校准系统框圈2.3 数据处理系统组成数据处理系统可采后模掠处理系统和数字处理系统。2.3.1 模拟处理系统组成如图200-5所示。I 时1-1 一1-1 有效值M1-1 图200-5模拟处理系统框图2.3.2 数字处理系统的组成如雪200-6所

14、示。录器1-1 动态信号分析仪图200-6数字处理系统框图2.4 挺重系统不确定度翻量系统不确定度道小于或等于15%。3 系统配置3.1 传感器3.1.1 Z宅式传感器绘图仪9 QJ 3036-98 ffi电式传感器应满足以下要求：a. 传惑器应使撰j量系统信噪比满足测量要求；b. 旗率确应上跟大于20kHz;c. 辐璧非线性度在其动态量程内小子2%;d. 等效声茧级小于110dB。3.1.2 电容式传感器电容式传感器应满足以下要求：a. 频率响应的上限应大于20kHz;b. 动态量程应大子或等于被费l声压级的1.5结；c. 传惑器的选择应符合声场类型。3.1.3 安装传感器的支架安装传感器的

15、支架应满足试验任务书要求。3.2 磁记录器磁记录器应满足以下要求：也频率上醒大于20kHz;b. 具有多挡输入输出量程并满足使用要求；c. 信噪比大于40dB;d. 零点漂移小于0.5%（预热20min后；e. 磁记录器工作环境应符合说萌书要求。3.3 校准襄置用于校准传感器的活塞式发生器应满足以下要求：a. 声压不确定度值小子或等于士0.2dB;b. 产生124dB（参考声压20卢a，频率251.2士2.5Hz）辑出；c. 在251.2Hz时，失真小子或等于3%;d. 提供3.175mm( 1/8英寸）、6.35mm( 1/4英寸）、12.70mm ( 1/2英寸和25.40mm (1英寸的

16、麦克风配合器；e. 对于参考声压不是标准大气压强（101. 325kPa）时，活塞发声器应假照说萌书进行修正。3.4信号发生器信号发生器应满足就下要求：a. 额率范围应在20日z10kHz内连续可谓；b. 输出蝠盖在0sv内连续可谓；c. 精度高于1% （预热20min后）。3.S 监提仪器监视仪器应满足以下要求：a. 具有监视蜂值、有效值的功能；b. 电压量程0.0110v;10 c. 精度高于2%。3.6 攘豁处理仪器3.6.1 带通温边器带通滤波器应满足以下要求：QJ 3036-98 a. 带外衰减特性大于每倍频程36dB;b. 中心频率点按1/3倍频程分布，具有垣带宽或垣百分比带宽。3

17、.6.2 电罕记录伎电平记录仪应满足以下要求：a. 费要率响应大于lOkHz;b. 具有对数变换功能；c. 精度高于1%。3.6.3 有效僵减撞嚣可在0.11.0s范匿内选择有效平均时间。3.7 传输电缆测量中使用的传赣电缆应符合以下要求：a. 传输电缆来肃同轴电缆；b. f专输电缆芯线与屏蔽之间的绝缘电盟大于SOOMO。3.8 动态信号分析佳动态信号分析仪基本费能及技术插标应满足以下要求：a. 最大测量额率大于20kHz;b. 动态输入量程大于lOV;c. 割量通道数多于2个；d. 动态信号分析仪系统精度高于1%; 具有直接输入功能；f. 具有时域、频域、自梧关、互相关、三维分析功能。3.9

18、放大嚣压电式传感器需配接电荷放大器，商电容式传感器翻使用前置放大器进行信号放大。3.9.1 电荷撞大器电荷敢大器应满足以下要求：a. 频率上醒大于20kHz;b. 输入电荷灵敏度分裆可谓；c. 输出电E分挡可谓；d. 仪器精度高于1.5%FScalo3.9.2 前置放大器前置鼓大器应满足以下要求：a. 频率上限应大于20kHz;b. 能为传感器提供合适的极化电压；11 QJ 3036-98 c. 精度高于1%o3.10 精密声级计精密声级计应满是以下要求：a. 频率盖自20Hz20kHz;b. 动态量程大子或等于lSOdB;c. 具有错颜程、1/3倍频程分析功能；d. 具有方均根佳（RMS）快

19、、慢及踪冲和埠值响在；e. 显示位数多于4位。4试撞前准备4.1 那量系统校准测量系统校准分棋下两类：a. 现场直接投准；b. 系统电校准。4.1.1 现场直接校准模i量系统应在测量工作的开始或结束时，接以下要求进行校准：a. 将系统按图200-4连接；b. 检查电荷放大器灵敏度旋钮、频率范围，磕记录器量程、带速设置并作录音；c. 将压电式传感器与适当尺寸的配合器连接，捡查其配合是否良好；将配合器连同传感器安装在活塞式发声器上，打开发声器电露，调节电荷放大器灵敏度旋钮，并从监视仪器上班察使其达到额定输出；5s; d. 开启磁记录器记录键，进行曲线校准记录，每一次校准记录时间应大于或等于e. 将

20、传感器相对配合器沿顶时针方向旋转120，校准、记录一次，重复操悖三次；仁求三次校准的平均值。4.1.2 系统电校准系统电校准接以下步辑进行：a. 根据图200-3连接系统；b. 栓查电荷故大器灵敏度旋钮、接率莲围，磁记录器量程、带速设置并作录音；c. 检查电缆及转接头连接情况，开启系统各部分电源，预热时间应大于或等于20min; d. 根据试验任务要求及工作传感器的灵敏度确定系统量程的设置及校准量级；e. 打开信号发生器，渭整其频率及疆值，使输出达到预定谊，若是多通道同时校准，应将各遥道并联接在信号发生器的输出后，将信号发生器蝠值调整至预定值；f. 在磁记录器上记录校准蛋。4.2 按准记录校准

21、记录卡包括以下内容：12 QJ 3036-98 a. 按准装置型号、编号：b. 传感器型号、编号；c. 电荷敢大器型号、编号、通道号、灵敏度董；d. 记录仪器型号、编号、通道号、量程；e. 桂准自期；f. 操作人员签名。4.3 系统准备4.3.1 传感嚣的安装传感器应按12,下步骤进行安装：a. 摄据试蓝任务书要求，将固定支架安装在插定位置；b. 固定支架各部件之间连接应牢固可靠；c. 将传感器安装在支果上，按试验任务书调节传感器方向并加以固定；d. 若试拴在露天环境中进行，根据天气因素影响及传感器要求对其进行防护；e. 避免传感器及安装支架的摄动，有特殊要求的应将传感器安装在戚振支架上。4.

22、3.2 系统准备系统准备接12,下要求进行：a. 摄据图200-1连接系统；b. 撞查费量系统各部分是否处于正常校态。5试验5.1 试验前检查试验前应作割下检查：a. 栓查电荷敢大器灵敏度值与校准时是否一致；b. 捡查仪器设置，传输线及各通道连接是否与技准状态一致，如有变动应将变动逼道重新技准；c. 系统子扰应在允许的范围之内；d. 检查系统零佳状态，应符合技术要求。5.2 试验数据记录根据指挥员口令启动糖量系统，接以下要求进仔：a. 自动磁记录器并打开麦克风开关，用监视仪器蓝视测量记录情况；b. 割量系统应以发动机点火信号to作为计时起点，并按任务书要求记录试挂数据。5.3 试撞后的现场处理

23、试验后现场处理包括以下内容：a. 检查记录信号，并对其状态进行记录；b. 检查试验现场如传输电缆、传感器等有无异常现象。5.4 试验现场记录试验现场记录应包括以下内容：13 QJ 3036-98 a. 吉普量日期；b. 环境条件例如声场类型、气象条件）；c. 有关被揭发君主挠的情况如型号、跨段号、尺寸等；d. 试验现场潮点位置，禄注适当的尺寸（如传感器与被割物体的相对位置等）； 所用仪器的型号；r. 异常情况记录；g. 操作人员签名。6 数据处理本标准建议采后数字处理系统。按黑留20-6连接系统，检查系统中各仪器的状态是否良好。6.1 试验数据的初始化通过对数据模报采棒，检查其时间历程前信号是

24、否正常。在数据处理时应剔除由于严重的电漂干扰、信号割波、零线漂移和哥电缆连接松动、传感器失效或割量通道故障等原因造成的信号畸变和虚假信号。6.1.1 虚假信号的副肆通过对原始数据模拟采棒，分析其对前历程，结合实践经验和物理特性判断信号的真出性，对虚假信号进行剔除。6.1.2 E弦分量与随扭，分量的分离若在原始数据窍一频带内同对包含有正弦分量和菌机分量，且爵者均不能忽略不计时，则应将它们分离开来。可用下列方法进行：a. 对数据做功率谱密度分析，分离出分析带宽内的正弦分量；b. 对原始数据的频率细化，直到在频谱图上的正弦谱峰十分密集，而随凯分量可近f!U看成局部的电干扰，就可分离出正弦分量。6.1

25、.3 低频畸聋的处理做功率谱密度分析时应做以下处理：a. 用适当截止频率的高通撞撞器法掉甚纸额率分量；b. 分离出信号中的甚低频周期分量；c. 根据经验，舍弃低频畸变部分的数据。6.2 滤波器的选取撞撞器的选取应遵循以下原则：a. 当信号所含频率成份高于分新蟹率上限对，应进行证逼撞撞；低通攘攘器的截止频率应选取为等于或稍小于分析援率上眼；b. 当信号有惩藏干拔时应进行离通撞撞。6.3 数据处理系统的初始化6.3.1 根据信号的频带租数据处理的具体目的选择分析频率上摄06.3.2 根据本方法6.2条选票滤波器。14 QJ 3036-98 6.3.3 采样频率f霉的选取应满足：采样援率fs大于或等

26、于中心频率Jc的2.56倍。6.4 校准系数的确定利用按准曲线，确定系统输入租输出特性之哥的变换对应关系。6.5 试验数据处理6.5.1 时域分析根据试挂任务书要求，分别进行时间历程的数据处理。6.5.2 频域分析6.5.2.1 根据测量系统的频率范围和处理的用途选取分析带宽及相应的中，心赞率。中心频率的选取参克表1、表2a 6.5.2.2 依据试验任务书要求提中心频率，设置分析仪，进行功率谱密度分析。6.5.2.3 每个频段内的声压级按公式200-1计算：SPL = 20lg(P/Po）（200一1)式中：SPL一一声压级，dB;P一一传感器暗应声压，Pa;Po一一参考声压，敢20Pa。6.

27、5.3 总声压级的计算总声压级按公式200-2计算：SPLT = lOlg( SPLk）. ( 200-2) 式中：SPLT一一总声压级，dB;SpLK一一单个颜段的声压级，dB;n一一频段数。-1 表1辖藏程分析的中心频率和频带上、下眼序号中心频率le频率下限1 1岳.o11.0 2 31.5 22.0 3 63.0 44.0 4 125 88.0 5 250 177 6 500 355 7 1000 710 8 2000 1420 9 4000 2840 10 8000 5岳8011 16000 11360 Hz 频率上限22.0 44.0 88.0 177 355 710 1420 28

28、40 5岳8011360 22720 15 QJ 3036-98 表21月倍频程分析的中心频率和频带上、下黑江z序号中心频率天频率下限1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 7 酒量报告及结果的评定7.1 黯量报告的内容测量摄告应包括以下内容：a.费i量S期；10.0 12.5 1岳.o20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0 80.0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 125

29、0 1岳002000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000 b. 发动机的情况如型号、阶段号、尺寸等）；16 8.9 11.2 14.1 17.8 22.4 28.2 35.5 44.7 56.2 70.8 89.1 112 141 178 224 282 355 447 562 708 891 1122 1413 1778 2239 2818 3548 4467 5623 7079 8吉1311220 14130 17780 频率上限11.1 14.0 17.8 22.4 28.2 35.5 44.7 56.2 70.8

30、89.1 112 141 178 224 282 355 447 562 708 891 1122 1413 1778 2239 2818 3548 4467 5623 7079 8913 11220 14130 17780 22390 QJ 3036-98 c. 试撞现场费i点位置，标注适当的尺寸（如传感器与被捕物体的相对位置等）；d. 测试系统组成；e. 测量数据和曲线。其中曲线中应挥注出取值点，并在图上注明对应数锺；仁操作人签名。7.2 测量结果的评定割量结果的评定按方法”。中5.2条的规定进行。商却说明：本标准串中国航天工业总公司七0人新提出。本标准由中国航天工业总公司四院图。一所负责起草。本标准主要起草人：霍江源、陶俊强、施广富。本舔准主要审查人：黄坚定、门举先、潘永德、周峰、赵万明、王志浩、洪涛、邢一红、蒋家荣、李素芝。17