随着航空航天与武器装备的不断发展,固体推进剂作为一种高效能燃料被广泛应用于火箭、导弹以及飞行器等方面。为了保证燃烧效率和安全性能,燃料仓中的推进剂必须被限制在一定的范围内,需要提前对固体推进剂进行成型浇注,在浇注过程中对固体推进剂的浇注料位面进行精确监测。针对料位高精度测量的实际问题,提出了一种基于双准直中子辐射探测法的固体推进剂料位监测方案,能够有效提高料位测量精度以及料位准确度。本文引入中子与物质之间的相互作用原理,采用双准直辐射测量方法,使用MCNP模拟软件构建火箭固体推进剂浇注仓模型,对料位测量进行模拟标定与优化。设计火箭固体推进剂数字化协同控制料位监测系统,硬件部分主要有:脉冲中子辐射数据采集模块与处理模块,采集模块主要包括BGO探测器、光电倍增管、信号预处理与放大电路,处理模块主要由以AD9226为核心的A/D转换电路和以FPGA+DSP为核心的主控电路组成。软件部分涉及A/D采样时序控制、脉冲信号数据存储以及显示等功能,并引入扩展Kalman滤波算法,在估计中子辐射脉冲预测值的同时,判断系统本身的参数值是否发生变化,对非线性中子辐射脉冲信号进行估计和修正,使其自动改进滤波设计、缩小滤波的实际误差,优化校正产生偏差的中子脉冲数据。采用Matlab-simulink工具对扩展Kalman滤波算法进行建模。模拟实验与测试结果表明,双准直辐射探测法的中子料位计可以满足于火箭固体推进剂燃料浇注的料位高度监测。通过输入50ns中子辐射脉冲经过扩展Kalman滤波算法处理后能够有效估计其中的非线性信号,系统误差一直保持在2%以下,能够满足系统最初设计的误差指标。