火藥柱中的包覆層用于保護殼體，防止推進劑燃燒過程中殼體融化，包覆層與推進劑脫粘會使推進劑藥柱燃燒表面增大，導致發(fā)動機因壓力劇增而爆炸。脫粘是發(fā)動機報廢的主要原因，因此是包覆層與推進劑研究的中心內容之一，其安全性至關重要[1]。目前，國內外對于粘貼質量的無損檢測方法主要有X射線檢測、紅外檢測、超聲波檢測等[2]，其中超聲波檢測法因其檢測能力強、缺陷定位準確、性價比高等優(yōu)點得到了廣泛應用。而脈沖回波法是利用超聲波在粘貼界面上的反射和投射來檢測缺陷的一種特殊超聲波檢測方法，其檢測效果明顯且精度較高。結合實際應用情況，本文采用該方法實現(xiàn)對火藥柱包覆層與推進劑粘貼質量的檢測。

1 檢測原理及方法
    采用超聲波進行檢測時，需要實現(xiàn)聲能從探頭向工件的傳遞。按照超聲波的耦合方式，可以分為直接接觸式和液浸式[3]。由于系統(tǒng)檢測對象為圓筒狀試件，直接接觸法對試件外形尺寸要求較高，通用性較差，且容易對探頭造成磨損，不便于自動檢測的實現(xiàn)。本系統(tǒng)選用通用性強、超聲波的發(fā)射和接收都較為穩(wěn)定，且易于實現(xiàn)自動化檢測的液浸式超聲耦合方法，如圖1所示。

    根據上述超聲波檢測原理設計檢測方案，選取脫粘情況已知的試件比較檢測效果，選用超聲探頭的頻率為2.5 MHz。整個檢測系統(tǒng)包括：工控一體化工作站作為整個系統(tǒng)的控制核心；動力及驅動部分的功能是控制超聲探頭的軸向移動及試件的圓周旋轉，試件的圓周旋轉通過變頻電機帶動主動支撐輪轉動實現(xiàn)，軸向移動由伺服電機帶動絲杠螺母實現(xiàn)；超聲波模塊由超聲波發(fā)射卡和超聲波傳感器組成，發(fā)射卡根據數據采集間隔發(fā)射超聲波信號，超聲波傳感器接收回波信號，并將信號傳輸到工控機進行數據處理；得到缺陷的位置和面積信息。
    超聲探頭選用聚焦探頭，探頭與試件之間通過流動噴水耦合。探頭發(fā)射超聲波入水后，在水與包覆層、包覆層與推進劑界面都有超聲波返回，當包覆層與推進劑界面發(fā)生脫粘時，該界面處的回波比粘貼時的能量大，基于這一原理可以根據該界面回波的幅值判定檢測處是否脫粘。檢測時的超聲回波信號如圖2所示。

    本文基于超聲波的檢測原理，針對火藥柱包覆層與推進劑缺陷檢測的特殊要求，設計了水浸式超聲脈沖回波法缺陷檢測系統(tǒng)。通過對制作人工缺陷的火藥柱進行整體檢測表明，本系統(tǒng)較為準確地計算出人工缺陷的位置及面積，同時該檢測系統(tǒng)具有檢測通用性好、檢測過程高效、檢測精度高等優(yōu)點，可以縮短采樣間距進一步提高檢測精度。缺點是不適合厚度要求一致的殼體，對一些異形試件的檢測還需要進一步研究。
參考文獻
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