聚焦探头应用于固体火箭发动机超声检测技术研究

摘要

固体火箭发动机钢壳体/绝热层界面粘接质量的无损检测一直是发动机制造过程中的一项重要研究内容。采用超声波检测发动机界面粘接质量在国内有近三十年的历史，西安航天化学动力厂基于脉冲多次反射法用直径为Φ20mm的直探头进行钢壳体/绝热层界面的无损检测，分辨力可达到Φ20mm。由于战略导弹用固体火箭发动机结构的特殊要求，其前、后封头为变厚度、变曲率钢壳体，采用直探头脉冲多次反射法难以检测该部位直径小于Φ20mm的缺陷。此外，由于通常的超声检测受到发动机钢壳体材料和壳体变厚度、变曲率结构、绝热层材料和厚度、外表面涂层材料和厚度等因素的影响，难以对缺陷的包络线进行准确的界定。 本课题研究采用了接触式及水浸式聚焦探头，根据某型号发动机封头和筒体设计制作了变厚度试件和平板试件，开展了基于计算机图形分割计算法的脱粘面积精确定量和计算方法的研究。在此基础上理论上研究了接触式聚焦探头的设计，重点研究了接触式聚焦探头对无涂层变厚度、变曲率试件的检测能力、对喷涂发动机深绿色漆层和天蓝色漆层后的变厚度试件的检测能力。研究了接触式聚焦探头对无涂层平板试件的面积型缺陷的边界判定能力，以及在喷涂发动机深绿色漆层和天蓝色漆层后对缺陷边界判定能力的影响。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1粘接与粘接质量检测方法概述

1.2课题研究背景

1.3课题研究相关领域的国内外现况

1.4课题的研究内容

第二章试验试件的设计

第三章聚焦探头的设计

3.1浸液式聚焦探头的设计原理概述

3.1.1声透镜材料的选择

3.1.2聚焦探头在水中的焦点位置(焦距)计算公式

3.1.3聚焦探头在水中的焦柱长度和焦柱直径

3.1.4聚焦探头在钢工件中的焦柱长度和焦柱直径

3.1.5聚焦探头在水、钢介质中的焦点的位置

3.2浸液式聚焦探头主要参数确定

3.3浸液式聚集探头方案可行性试验和探头筛选

3.4接触式聚焦探头的声场计算及设计原理概述

3.4.1接触式透镜聚焦探头的声场计算

3.4.2接触式透镜聚焦探头的设计原理

3.4.2接触式联合双晶片聚焦探头

第四章脱粘面积精确定量方法及算法

4.1研究目的

4.2试验试件

4.3脱粘面积精确判读的计算机处理方法及验证结果

4.3.1处理方法概述

4.3.2算法及具体计算步骤

4.3.3试验验证

4.3.4结论

4.4检测系统设计

4.4.1试验仪器选用

4.4.2检测系统组成

第五章接触式聚焦探头试验及分析

5.1分辨力试验

5.1.1试验目的和方法

5.1.2无涂层变厚度试件检测

5.1.3有涂层变厚度试件试验

5.1.4喷涂前脱粘面积精确定量试验

5.1.5有涂层平板试件试验

5.2试验结论及异常情况分析

5.2.1主要结论

5.2.2异常情况的总结

5.2.3异常情况的分析

5.2.4拟采取的解决方案

结束语

致 谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明