【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体瞬态检测系统，具体涉及一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统及方法。
技术介绍
1、与常温推进剂比，低温推进剂具有高比冲，无毒，无污染等优势。随着航天技术的不断发展以及发动机大推力，高比冲的性能需求，液氧、甲烷等低温推进剂在新型运载中得到了广泛应用。新一代运载为了减轻自重，常通过低温液体自生增压的方式完成低温液体推进剂的增压输送，其中运载液氧贮箱的增压方式主要为：富氧燃气增压与液氧加热气化增压。无论何种自生增压方式，增压气体中均会含有少量的水蒸气与二氧化碳。通常水的凝固点为0℃，二氧化碳为-78.5℃，在液氧-183℃的低温环境下均以固体形式存在，从而影响了液氧的纯度和性能，如果含量过高，形成的颗粒物便会聚集并堵塞阀门、过滤器等重要部件，最终对整个发动机系统造成严重损害。因此为确保低温推进剂的纯度和性能从而对自生增压方案的可行性提供依据，必须对其中的杂质气体含量进行在线检测和控制。
2、现有的阻容式水分仪和红外线二氧化碳检测仪，其检测范围存在一定的局限性，无法在高温、高压和低温环境下进行检测，并且检测精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有的阻容式水分仪和红外线二氧化碳检测仪检测精度较低的技术问题，而提供一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特殊之处在于：
4、包括观测取样
5、观测取样筒的输入端和输出端分别用于与外部的液氧输送装置和液氧接收装置连接；观测取样筒靠近其输入端的侧壁上设置有观察窗，靠近其输出端的侧壁上设置有取样口；
6、高速相机设置于观察窗处，用于捕捉液氧在观测取样筒内流动至观察窗处的图像，获取观察窗处液氧的杂质含量信息、液氧的流速信息以及杂质到来时间；
7、气化装置的输入端与观测取样筒的取样口连接，输出端与检测装置的输入端连接，用于将液氧输送装置输出的低温高压液氧转变为常温常压气氧；
8、tdlas检测装置用于检测气氧中的杂质含量信息；
9、上位机分别与高速相机和tdlas检测装置电连接，用于根据杂质到来时间、液氧的流速信息和预设的观察窗和取样口之间的间距，获取观察窗与取样口位置杂质出现的时间差，从而根据时间差匹配对应的液氧中杂质含量信息和气氧中杂质含量信息，并计算对应液氧中杂质含量信息和气氧中杂质含量信息的平均值，获取最终的杂质含量信息。
10、进一步地，还包括吹扫装置；
11、吹扫装置的输入端用于与外部气源连接，输出端与tdlas检测装置连接，用于在检测前对tdlas检测装置的检测光路进行吹扫。
12、进一步地，吹扫装置为n2吹扫装置。
13、进一步地，tdlas检测装置包括检测筒，以及相对设置于检测筒外周面上的检测器和激光光源；
14、检测筒与气化装置的输出端连接；
15、激光光源用于向检测筒内出射激光光束，与检测筒内气氧中的杂质进行耦合；检测器用于接收与检测筒内气氧中的杂质耦合后的激光光束，获取气氧中的杂质含量信息，其输出端与上位机电连接；
16、吹扫装置的输出端与检测筒连接，用于在检测前对检测筒内的检测光路进行吹扫。
17、同时，本专利技术还提供了一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测方法，基于前述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：
18、步骤1、通过高速相机捕捉液氧在观测取样筒内流动至观察窗处的图像，获取观察窗处液氧的杂质含量信息、液氧的流速信息以及杂质到来时间；
19、步骤2、通过上位机接收液氧的杂质含量信息、液氧的流速信息以及杂质到来时间，并根据杂质到来时间、液氧的流速信息和预设的观察窗和取样口间距，获取观察窗与取样口位置杂质出现的时间差；
20、步骤3、通过tdlas检测装置检测经气化装置气化后气氧中的杂质含量信息；
21、步骤4、通过上位机接收气氧的杂质含量信息，根据时间差匹配对应的液氧杂质含量信息，再计算对应液氧杂质含量信息和气氧杂质含量信息的平均值，从而获取最终的杂质含量信息，完成杂质气体瞬态检测。
22、进一步地，在步骤1之前还包括以下步骤：
23、步骤0、通过吹扫装置对tdlas检测装置的检测光路进行吹扫，去除tdlas检测装置内的杂质。
24、本专利技术的有益效果是：
25、1、本专利技术通过可视化高速摄影技术，首先对液氧中的杂质含量进行检测；再通过tdlas检测装置对气氧中的杂质含量进行检测，最后通过结合两个检测结果，获取最终的杂质含量结果，从而提升了检测的准确度。
26、2、本专利技术通过设置的吹扫装置，能够对tdlas检测装置中的杂质进行吹扫，从而防止空气中的杂质进入tdlas检测装置中，影响检测结果的准确度。
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1.一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
4.根据权利要求1-3任一所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
5.一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测方法，基于权利要求1-4任一所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测方法，其特征在于，在步骤1之前还包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种高低温环境下非接触式杂质气体瞬态检测系统，其特征在于：
4.根据权利要求1-3任一所述的一种高低温环境下非接触式...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁仕杰，唐斌运，杜彬，李寒，薛宁，张萌，马琛，吴彤，王照晴，崔鼎男，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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