刘岳鹏,蔡 睿,敖春芳

(北京航天试验技术研究所，北京 100074)

0 引言

随着航天技术的发展和人类对宇宙的探索不断深入，确保航天器能够长期在轨运行显得至关重要。尤其是在我国未来规划中的载人登月、空间站建设、深空探索、天基补给站等长周期任务，对推进剂和燃料的高效利用提出了较高的要求。目前，火箭和航天器所使用的低温推进剂(如液氢、液氧、液态甲烷等)在贮存、运输和使用过程中，会受其自身物理特性[1-2](如沸点低、易汽化)和绝热条件等因素影响，且贮箱又会频繁进行增压、泄压等操作，这使得实时准确了解贮箱内推进剂余量十分困难。因此，实现对低温介质的高精度液位测量，是对低温推进剂进行管控，以及确保后续型号在轨应用任务顺利进行的基础条件[3-4]。

在液位测量领域，国内外最常用的技术有电容法、差压法、浮子法、超声波法、光纤法、雷达法、射频导纳法、热式测量法等[5-8]。经过对相关文献调研，每种方法都因各自的优劣势在不同领域中有较广泛的应用。但对于航天试验领域的低温介质液位测量，又都相对存在一定的问题。例如，压差法在存在温度分层情况时，测量误差较大，需要其他数据进行补偿和修正；浮子法适用于静态测量，在需要加注、泄出等过程时精度较差；电阻热式测量仅适用于关键点位测量，不能实现连续液位监测；超声波测量技术受低温推进剂的温度、密度等因素影响，测量精度不高，对温度的响应较差[5]。……