本申请涉及航空航天，尤其是涉及贮箱中液面形态检测系统。
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。在地面环境下，受到重力的影响，贮箱中的液体形态较为稳定，液面基本水平无波动，不会随时间产生较大的变化。而在火箭、卫星等航天飞行器实际贮箱应用时，贮箱都处于太空微重力环境中。在太空微重力环境下，推进剂贮箱中的液体由于重力较小，导致液体推进剂会在贮箱中自由浮动。飞行器有微小的机动运行，就会对液体推进剂产生机动方向的加速度，而由于重力较为微弱，导致液体推进剂几乎没有在地面阶段的静止“惯性”，从而在贮箱中自由漂浮。这将直接导致液体推进剂在输送的过程中无法连续供应，而燃料的短缺对于正在运作的发动机而言是致命问题，将直接导致发动机烧蚀、破损，甚至产生爆炸，造成严重的后果。此外，由于液体推进剂的漂浮，还会导致贮箱内余量难以测量，无法准确得知贮箱中推进剂的剩余量。
2、目前，在液面检测方面，存在一些装置可以进行液面高度测量。这些装置大多是基于漂浮液位计、激光测距、超声波测距等进行测量，只能得到液面高度的信息，且精度较低。针对液面形态的测量尚缺乏有效的技术手段。这使得航天飞行器在运行过程中无法准确掌握贮箱内推进剂的实际状态，更难以精确测量液面高度，确定推进剂余量。
3、因此，亟需一种贮箱中液面形态检测系统，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、本申请的目的在于提供贮箱中液面形态检测系统，能够在一定程度上提高了测试速度和数据采集的精准率。
2、本申请提供一种贮箱中液面形态检测系统，包括贮箱、超声波换能器组件以及数据处理组件；
3、所述超声波换能器组件套设于所述贮箱，且与所述数据处理组件通讯连接；
4、所述超声波换能器组件能够向所述贮箱内的液面发射超声波信号且能够接收到由液面反射回来的反射超声波信号；
5、所述数据处理组件能够获取所述发射超声波信号的波形图以及能够获取所述反射超声波信号的波形图。
6、在上述技术方案中，进一步地，所述超声波换能器组件包括固定环以及超声波换能器；
7、所述固定环套设于所述贮箱，且所述固定环上形成有多个等间隔排布的固定位；
8、所述超声波换能器设置有多个，多个所述超声波换能器与多个所述固定位一一对应，利用所述固定位将所述超声波换能器固定于所述贮箱。
9、在上述技术方案中，进一步地，多个所述超声波换能器中的其中一个所述超声波换能器能够发射信号，其余所述超声波换能器能够接收信号，以使多个所述超声波换能器构成一发多收的模式。
10、在上述技术方案中，进一步地，所述贮箱中气液界面监测系统还包括移动组件；
11、所述移动组件包括夹持部以及平行于所述贮箱的轴线的导轨部；
12、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贮箱的轴线方向移动能够带动所述固定环沿所述贮箱的轴线方向移动，以调节所述超声波换能器于所述贮箱上的位置。
13、在上述技术方案中，进一步地，贮箱中气液界面监测系统还包括拍摄组件；
14、所述拍摄组件包括三个拍摄相机，三个所述拍摄相机的拍摄端均朝向所述贮箱且呈空间直角坐标系排布；
15、所述拍摄相机能够拍摄所述贮箱内的液面形态。
16、在上述技术方案中，进一步地，所述数据处理组件包括数据处理仪器以及与所述数据处理仪器通讯连接的显示仪器；
17、所述数据处理仪器分别与所述超声波换能器组件和所述拍摄组件通讯连接，以使由所述数据处理仪器从所述拍摄组件获取的液面形态能够传递给所述显示仪器，由所述数据处理仪器从所述超声波换能器组件获取的所述发射超声波信号的波形图以及所述反射超声波信号的波形图传递给所述显示仪器。
18、在上述技术方案中，进一步地，根据所述发射超声波信号和所述反射超声波信号，采用互相关算法确定所述发射超声波信号和所述反射超声波信号之间的关联度rxy(τ)，如公式(1)所示：
19、
20、根据rxy(τ)确定所述反射超声波信号最大值k值的位置，如公式(2)所示：
21、k ＝ argmax(rxy(k)) (2)；
22、根据k值计算时间偏移量如公式(3)所示：
23、
24、根据时延计算发出超声波换能器到液面的距离l，如公式(4)所示：
25、
26、其中，x(t)和y(t)分别表示发射超声波信号与所述反射超声波信号在时刻t的取值；k表示滑动窗口的位移量，ts表示采样周期，表示时间偏移量，rxy(τ)表示相关函数。
27、与现有技术相比，本申请的有益效果为：
28、本申请提供一种贮箱中液面形态检测系统，包括贮箱、超声波换能器组件以及数据处理组件；
29、所述超声波换能器组件套设于所述贮箱，且与所述数据处理组件通讯连接；
30、所述超声波换能器组件能够向所述贮箱内的液面发射超声波信号且能够接收到由液面反射回来的反射超声波信号；
31、所述数据处理组件能够获取所述发射超声波信号的波形图以及能够获取所述反射超声波信号的波形图。
32、综上，本申请与传统的液面测量技术如光学窗口监测、簿记法、气体定律法、气体注入法、体积激励法等相比，本申请采用超声波换能器阵列技术(这里面的阵列技术是指采用多个超声波换能器的方式)以其结构的简洁性和操作的便捷性，显著提高了测试速度和数据采集的效率。
1.一种贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，包括贮箱、超声波换能器组件以及数据处理组件；
2.根据权利要求1所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，所述超声波换能器组件包括固定环以及超声波换能器；
3.根据权利要求2所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，多个所述超声波换能器中的其中一个所述超声波换能器能够发射超声波信号以作为超声波发射换能器，其余所述超声波换能器能够接收超声波信号以作为超声波接收换能器，以使多个所述超声波换能器构成一发多收的模式。
4.根据权利要求2所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，所述贮箱中气液界面监测系统还包括移动组件；
5.根据权利要求1所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，贮箱中气液界面监测系统还包括拍摄组件；
6.根据权利要求5所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，所述数据处理组件包括数据处理仪器以及与所述数据处理仪器通讯连接的显示仪器；
7.根据权利要求6所述的贮箱中液面形态检测系统，其特征在于，根据所述发射超声波信号和所述反射超声波信号，采用互相关算法确定所述发射超声波信号和所述反射超声波信号之间的关联度rxy(τ)，如公式(1)所示：
