本技术涉及航空航天，尤其是涉及待测贮箱中液体气泡含量测量方法以及待测贮箱中液体气泡含量测量系统。
背景技术：
1、在航天领域，火箭和卫星发动机的设计和应用过程中，推进剂的贮存、管理以及输送始终是一个至关重要的环节。在推进剂的待测贮箱中，推进剂在输送过程中不可避免地会产生气泡。这些气泡的存在，对于推进剂向发动机燃烧室的稳定供应构成了严重威胁，可能导致供应不足、燃料浓度的间歇性急剧变化等问题。这些问题的产生，将直接影响发动机的正常运行，甚至可能引发喷嘴烧蚀、壁面烧蚀等严重损害，进而导致发动机损坏或爆炸，造成不可估量的严重后果。此外，气泡的存在还会导致待测贮箱内余量测量的显著误差，从而降低余量监测的精度。
2、气泡作为自然界中的一种普遍物理现象，常见于两相流动系统中。两相流系统在航空、航天、化工、石油、能源、冶金、环保和轻工业等多个工业领域都有广泛的应用，例如在航天飞行器的推进剂运输和工业运输中的管道输油等环节。
3、在现代航天工程中，对于待测贮箱推进剂中的气泡含量测量，传统的光学测量方法由于其依赖于光学窗口和相机等设备，存在一定的局限性和不便。在太空环境中，这些设备不仅增加了航天器的负载，而且光学窗口的设置可能会对待测贮箱的完整性和安全性造成破坏。
4、因此，亟需一种待测贮箱中液体气泡含量测量方法以及待测贮箱中液体气泡含量测量系统，在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供待测贮箱中液体气泡含量测量方法以及待测贮箱中液体气泡含量测量系统，能够测量在一定程度上测量出待测贮箱内气泡含量。
2、本技术提供一种待测贮箱中液体气泡含量系统方法，用于测量待测贮箱内的气泡含量；包括如下步骤：
3、建立模型：基于超声波反射以及散射原理分别建立单气泡声散射模型以及多气泡声散射模型；
4、固定步骤：将超声波组件套设于待测贮箱；
5、判断步骤：利用超声波组件向待测贮箱发生超声波，通过超声波组件接收到的数据判断气泡属于单气泡声散射模型或多气泡声散射模型；
6、确定气泡含量步骤：如果满足单气泡声散射模型，则利用单气泡声散射模型确定气泡含量，如果是多气泡声散射模型，则利用多气泡声散射模型确定气泡含量。
7、在上述技术方案中，进一步地，建立单气泡声散射模型包括如下步骤：
8、第一安装步骤：将第一超声波探头安装于已知待测贮箱的侧壁；
9、单气泡制造步骤：利用气泡发生器向具有液体的已知待测贮箱内创建具有预设直径的且具有第一预设气体含量的单个气泡，该单个气泡具有n1个数值；
10、第一接收步骤：利用第一超声波探头向单个气泡发射超声信号，并能够接收到由单个气泡从不同角度反射回来的多个声压信号；
11、第一数据整理步骤：根据单个气泡直径、反射角度以及第一超声波探头接收到的声压信号绘制单气泡二维散射声场分布图，并获得单气泡的二维散射声场数据库。
12、在上述技术方案中，进一步地，建立多气泡声散模型包括如下步骤：
13、第二安装步骤：将第二超声波探头安装于已知待测贮箱的侧壁；
14、多气泡制造定骤：利用气泡发生器在具有液体的已知待测贮箱内创建具有第二预设气体含量的多气泡并拟定已知待测贮箱内具有第三预设气体含量的液体；所述第二预设气体含量的多气泡具有n2个数值，所述第三预设气体含量的液体具有n3个数值；
15、第二接收步骤：利用第二超声波探头获取在第二预设气体含量的多气泡及第三预设气体含量的液体的情形下的声压值和声强值；
16、计算步骤：根据声压值计算超声波衰减率；
17、第二数据整理步骤：第二超声波探头根据n2个数值的第二预设气体含量的多气泡与n3个数值的第三预设气体含量的液体能够获取到n2*n3个声压值和声强值；通过计算能够获取到由n2*n3个衰减率构成的衰减率数据库。
18、在上述技术方案中，进一步地，根据公式(1)计算所述计算步骤中的超声波衰减率；
19、
20、其中，d表示衰减率，s为平面测量区域的面积；z是指平面测量区域的厚度；为无气泡时第二超声波探头获取到的声压值；p(x,y,z)为含气泡时的声压值。
21、在上述技术方案中，进一步地，所述固定步骤中的所述超声波组件包括第三超声波探头以及固定所述第三超声波探头的固定环；
22、所述固定环套设于所述待测贮箱，且所述固定环上形成有多个等间隔排布的固定位；
23、所述第三超声波探头设置有多个，多个所述第三超声波探头与多个所述固定位一一对应。
24、在上述技术方案中，进一步地，所述超声波组件还包括移动构件；
25、移动构件包括夹持部以及平行于所述待测贮箱的轴线的导轨部；
26、所述夹持部的一端滑动设置于所述导轨部，且另一端夹持于所述固定环，所述夹持部在所述导轨部上沿所述待测贮箱的轴线方向移动能够带动所述固定环沿所述待测贮箱的轴线方向移动，以调节所述第三超声波探头在所述待测贮箱的轴线方向上的位置。
27、在上述技术方案中，进一步地，所述判断步骤包括：
28、利用第三超声波探头向待测贮箱发射超声波信号，并接收反射回来的信号，如果接收到的信号数据落在单气泡的二维散射声场数据库中，则判断符合单气泡声散射模型，否则判断符合多气泡声散射模型。
29、在上述技术方案中，进一步地，当通过判断步骤判断满足单气泡声散射模型时，通过如下计算能够得出单气泡半径，并通过单气泡的二维散射声场数据库能够确定单气泡的气体含量；
30、pp＝paej(ωt-kz)＝paej(ωt-kr cosθ) (2)
31、
32、
33、式中c为声速,式中r为气泡半径，pp是指声压，pa是指初始声压，ej(ωt-kz)是指时间变化项，ω是指变化频率，k是指波数，z是指沿z方向距离，t是指时间；al是指勒让德展开系数，pl是指勒让德多项式，jl是指贝塞尔函数，l是指展开阶数；利用z＝rcosθ化为极坐标形式。
34、在上述技术方案中，进一步地，当通过判断步骤判断满足多气泡声散射模型时，将多个第三超声波探头获取的超声波信号分别代入公式(1)中，并分别得出衰减率，通过衰减率数据库能够确定多气泡气体含量。
35、本技术还提供一种待测贮箱中液体气泡含量测量系统，基于上述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法。
36、与现有技术相比，本技术的有益效果为：
37、一种待测贮箱中液体气泡含量测量方法，用于测量待测贮箱内的气泡含量；包括如下步骤：
38、建立模型：基于超声波反射以及散射原理分别建立单气泡声散射模型以及多气泡声散射模型；
39、固定步骤：将超声波组件套设于待测贮箱；
40、判断步骤：利用超声波组件向待测贮箱发生超声波，通过超声波组件接收到的数据判断气泡属于单气泡声散射模型或多气泡声散射模型；
41、确定气泡含量步骤：如果满足单气泡声散射模型，则利用单气泡声散射模型确定气泡含量，如果是多气泡声散射模型，则利用多气泡声散射模型确定气泡含量。
42、综上，本技术通过超声波探头发出超声波信号，声波信号在传播过程中，由于液体和气体的声阻抗差异较大，因而在经过液体推进剂和气泡构成的气液界面时，超声波信号会发生相对较强的衰减，相反，如果没有气泡的存在，则超声波信号几乎无衰减。除此之外，气泡含量也会显著影响衰减，气液界面的存在是发生超声波信号衰减的主要原因，故在气泡含量较高，即气泡数量较多时，超声波在传播路径上会经过更多的气液界面，每次经过都会发生衰减。由此，气泡含量的不同也会造成超声波信号衰减的不同。根据上述测量方法，可以通过不同方向的超声波信号衰减程度，来判断该方向上气泡的含量。
43、本技术还提供一种待测贮箱中液体气泡含量测量系统，基于上述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法。因此具有待测贮箱中液体气泡含量系统方法的所有有益效果，在此不做过多阐述。
1.一种待测贮箱中液体气泡含量测量方法，用于测量待测贮箱内的气泡含量；其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，建立单气泡声散射模型包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，建立多气泡声散模型包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，根据公式(1)计算所述计算步骤中的超声波衰减率；
5.根据权利要求1所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，所述固定步骤中的所述超声波组件包括第三超声波探头以及固定所述第三超声波探头的固定环；
6.根据权利要求5所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，所述超声波组件还包括移动构件；
7.根据权利要求5所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，所述判断步骤包括：
8.根据权利要求2所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，当通过判断步骤判断满足单气泡声散射模型时，通过如下计算能够得出单气泡半径，并通过单气泡的二维散射声场数据库能够确定单气泡的气体含量；
9.根据权利要求7所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法，其特征在于，当通过判断步骤判断满足多气泡声散射模型时，将多个第三超声波探头获取的超声波信号分别代入公式(1)中，并分别得出衰减率，通过衰减率数据库能够确定多气泡气体含量。
10.一种待测贮箱中液体气泡含量测量系统，其特征在于，基于权利要求1-9中任意一项所述的待测贮箱中液体气泡含量测量方法。
