彈藥質(zhì)量檢測(cè)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用分析

(海軍裝備部，陜西 西安 710043)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種武器系統(tǒng)對(duì)彈藥的要求越來(lái)越高，尤其是各種大口徑炮彈要求更是非常嚴(yán)格。在彈藥裝藥時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)氣泡、裂紋、縮孔、裂隙等情況的出現(xiàn)，因?yàn)檫@些情況都嚴(yán)重制約著武器的使用性能（安全性能、爆炸性能、貯存性能、力學(xué)性能等）。而這些缺陷與武器的裝藥密度有著直接關(guān)系，彈藥內(nèi)部裝藥密度不僅直接影響著彈藥的殺傷能力，而且其裝藥情況還影響著武器使用時(shí)的安全性。因此對(duì)武器的裝藥密度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)就變得很重要了，基于此本文對(duì)一些彈藥檢測(cè)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了分析。

1 工業(yè)CT技術(shù)

1.1 工業(yè)CT技術(shù)簡(jiǎn)介

工業(yè) CT(Industrial Computerized Tomgraphy.)是CT的一個(gè)分支，其主要作用為對(duì)一些工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行檢查檢測(cè)。工業(yè)CT技術(shù)屬于無(wú)損技術(shù)中的一種重要技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)掃描技術(shù)與X射線照射技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物。其主要是采用X射線環(huán)繞物體某個(gè)斷面進(jìn)行掃描拍照而生成的二維灰度圖像，其在不改變物體外部形態(tài)及物體內(nèi)部性能的前提下，得到了物體內(nèi)部的二維灰度圖像，多次進(jìn)行二維灰度照相之后，再借助一些計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)出物體內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)圖像。其真實(shí)展現(xiàn)了物體內(nèi)部的情況，在無(wú)損檢測(cè)以及無(wú)損評(píng)價(jià)方面均具有這極大的優(yōu)良性，因此在彈藥檢測(cè)時(shí)有必要借助工業(yè)CT技術(shù)以實(shí)現(xiàn)彈藥內(nèi)部情況的無(wú)損檢測(cè)，充實(shí)和完善以前彈藥檢測(cè)中存在的不足，進(jìn)而對(duì)彈藥進(jìn)行全面有效的檢測(cè)。

1.2 工業(yè)CT的基本構(gòu)成單位

工業(yè)CT系統(tǒng)是由探測(cè)器系統(tǒng)、射線源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)作系統(tǒng)、圖像拷貝傳輸設(shè)備及控制系統(tǒng)構(gòu)成，其運(yùn)作方式為，首先由射線源提供以供CT機(jī)掃描使用的X光能量線束，讓該線束穿透所要檢測(cè)的物體，按照線束在穿透物體是線束自身產(chǎn)生的衰減狀況，呈現(xiàn)出的以各點(diǎn)衰減系數(shù)為主的CT圖像。然后機(jī)械掃描系統(tǒng)完成在掃描過(guò)程對(duì)物體的平移、旋轉(zhuǎn)，以及在物體—射線—探測(cè)器之間的調(diào)整，移動(dòng)設(shè)備包括了機(jī)械驅(qū)動(dòng)軸、各種支架、底座、試件轉(zhuǎn)臺(tái)以及移動(dòng)控制系統(tǒng)（編碼器、電機(jī)組、控制板等），而探測(cè)器系統(tǒng)則是用于對(duì)射線信號(hào)的探測(cè)，探測(cè)之后導(dǎo)入傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換放大之后，傳導(dǎo)到計(jì)算機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過(guò)專業(yè)人員進(jìn)行圖像的模擬，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬圖像之后，可以清晰的顯示出被測(cè)物體某個(gè)截面的實(shí)際情況，如果將物體沿著該截面進(jìn)行橫向移動(dòng)，那么就可重新獲得另一個(gè)截面圖層，經(jīng)過(guò)大量的二維圖層模擬。就會(huì)得到物體的三維圖像，這樣就真實(shí)的反映出了物體內(nèi)部的情況，在這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體的無(wú)損檢測(cè)。

2 目前彈藥內(nèi)部檢測(cè)常見(jiàn)困難

在對(duì)彈藥的所有要求當(dāng)中，安全性和可靠性是其中的重點(diǎn)。其主要表現(xiàn)為：彈丸發(fā)射時(shí)的強(qiáng)度，藥筒功能是否可靠，引信、保險(xiǎn)是否安全可靠等，這些均屬于彈藥監(jiān)測(cè)的范圍，其主要的困難為以下幾點(diǎn)：

2.1 引信檢測(cè)

彈體引信作為引爆結(jié)構(gòu)，其安全性與可靠性不言而喻，一些長(zhǎng)期放置的引信，因?yàn)楸９懿划?dāng)、受到空氣影響等客觀因素影響，很容易導(dǎo)致引信中的延裝藥、保險(xiǎn)藥柱、雷管裝藥、火帽激發(fā)管、時(shí)間藥劑等失效，導(dǎo)致在使用時(shí)產(chǎn)生未爆彈或者發(fā)生事故。后勤對(duì)這些情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般采用實(shí)彈射擊檢驗(yàn)彈藥的安全性和可靠性，這種方式出現(xiàn)的問(wèn)題是，如果引信存在異常，而在隨機(jī)檢測(cè)時(shí)，正好沒(méi)有發(fā)生異常情況，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果則認(rèn)定為引信正常，而如果出現(xiàn)引信存在問(wèn)題，而正好檢測(cè)時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)認(rèn)為引信不存在問(wèn)題，且檢測(cè)時(shí)即使檢測(cè)出有問(wèn)題，也無(wú)法確定問(wèn)題原因，因此該種檢測(cè)方式局限性極大。

2.2 藥筒壁質(zhì)量、彈體鑄造質(zhì)量以及彈丸強(qiáng)度的檢測(cè)

（1）彈體表面不能出現(xiàn)規(guī)定以外的砂眼、氣孔、裂紋等，另外在進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)之后，應(yīng)該檢測(cè)彈體是否有新的裂紋出現(xiàn)，原來(lái)的檢測(cè)方式為目測(cè)，這樣僅能監(jiān)測(cè)到彈體表面，且由于檢測(cè)人員視力、經(jīng)驗(yàn)等的限制，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不客觀、不準(zhǔn)確。

（2）彈壁厚度一致性，由于沒(méi)有相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，因此一直沒(méi)有得到檢測(cè)。

（3）炸藥可靠性測(cè)量，一般是直接將引信拆下，用深度尺直接測(cè)量出廠與存放之后的深度差，這種方式為接觸式測(cè)量，其操作不但很難完成，且穩(wěn)定性很低，容易造成彈藥的損壞。

（4）藥筒質(zhì)量，對(duì)于藥筒質(zhì)量的檢測(cè)，一般對(duì)環(huán)焊接縫進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其各個(gè)裂縫是否存在裂隙，一般藥筒生產(chǎn)廠家通常采用射線照相進(jìn)行檢測(cè)，而這種照相方式對(duì)于定裝式炮彈在裝藥后的藥筒則無(wú)法檢測(cè)。

2.3 一體化彈藥的檢測(cè)

對(duì)于一些特殊彈藥，如反坦克導(dǎo)彈、多用途彈藥、炮射擊彈藥等，這些彈藥與普通彈藥所不同的是，其大部分均采用一體化設(shè)計(jì)，這些彈藥種類繁多且參數(shù)各異，由于信息量龐大，因此在檢驗(yàn)檢查時(shí)難度很大?？傊?，為了在彈藥檢測(cè)時(shí)盡量做到安全可靠，且適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)高精度、高準(zhǔn)確性的要求，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和無(wú)損評(píng)價(jià)技術(shù)勢(shì)在必行，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要求在不改變武器外在形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)武器彈藥完成有效檢測(cè)，以清晰準(zhǔn)確的反映出彈藥的準(zhǔn)確情況。

2.4 彈體內(nèi)部裝藥檢測(cè)

隨著武器裝備的進(jìn)一步發(fā)展，彈藥的一體化已經(jīng)成為彈藥發(fā)展的主體形式，這些一體化彈藥雖然在生產(chǎn)時(shí)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)及檢測(cè)，但是往往在貯存、運(yùn)輸或者經(jīng)受一些意外情況后，就很可能引起彈藥的質(zhì)量下降。例如對(duì)于122mm火箭彈，火箭彈藥柱設(shè)計(jì)為長(zhǎng)藥柱，在檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)該確定裝藥柱是否出現(xiàn)斷裂，點(diǎn)火器是否處在彈體底部中心位置等；還有穿甲彈，其內(nèi)部為炸藥隔熱層與烈性壓緊炸藥，檢測(cè)其內(nèi)部引信與底螺之間是否存在間隙等問(wèn)題是彈藥質(zhì)量檢測(cè)的基礎(chǔ)。而以上這些均為制約彈藥安全、可靠的重點(diǎn)，后勤必須對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)。目前，對(duì)于這些問(wèn)題一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素非常多，因此僅僅依靠彈藥的隨機(jī)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)于彈藥檢測(cè)來(lái)說(shuō)，其局限性毋庸置疑。

3 工業(yè)CT技術(shù)在彈藥檢測(cè)中的運(yùn)用分析

3.1 工業(yè)CT安全性極高

工業(yè)CT技術(shù)與一般的靜態(tài)檢測(cè)相比較，屬于非接觸且無(wú)損檢測(cè)，但是由于其工作環(huán)境特點(diǎn)，一定要注意以下幾種常見(jiàn)問(wèn)題。

3.1.1 一定要對(duì)工作人員進(jìn)行防輻射保護(hù)

在工業(yè)CT無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，不論是采用X射線源還是C射線源均會(huì)產(chǎn)生很大的放射性輻射，因此在采用該技術(shù)時(shí)就一定要盡量多的采用半自動(dòng)化工作形式和遙控模式，以盡可能的保證工作人員免受輻射的傷害。

3.1.2 被測(cè)物體的輻射防護(hù)

一般來(lái)說(shuō)，如火工品、炸藥都有著一定的摩擦感度、熱感度、靜電火花感度等；彈藥引信要防磁、防止靜電；對(duì)于配備有壓電引信的火箭彈，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該避免高壓電源，以防止發(fā)生電感應(yīng)而出現(xiàn)事故；對(duì)于安裝有近炸引信的一些特殊榴彈，要注意其電磁感應(yīng)。因此怎樣在保證物體檢測(cè)安全的前提下，對(duì)彈藥進(jìn)行有效的檢測(cè)就是工作的重點(diǎn)，這些內(nèi)容包括電磁感應(yīng)、靜電防護(hù)、各個(gè)設(shè)備的運(yùn)作速度等，所以在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致分析，以保證設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中被測(cè)物體的受輻射程度在要求范圍內(nèi)。

3.2 工業(yè)CT檢測(cè)物體種類很多

工業(yè)CT技術(shù)一般監(jiān)測(cè)的物體是一些工業(yè)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在外部形狀、大小、組成成分、重量等方面存在極大的差異性，其中在靶場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)額的彈丸種類就有大概二百多種，各種彈體結(jié)構(gòu)差異性極大，監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同導(dǎo)致了CT系統(tǒng)必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，例如被測(cè)彈藥壁厚的大小就與射線的參數(shù)、強(qiáng)度、大小及活動(dòng)范圍等要求不同，因此為了保證檢測(cè)的有效性，對(duì)于系統(tǒng)的空間分辨率、機(jī)械掃描構(gòu)件、探測(cè)器的大小及探測(cè)范圍要求就很高了，這樣以來(lái)系統(tǒng)成本必然很高，而未來(lái)武器彈藥種類一定會(huì)更加多，因此為了達(dá)到測(cè)量的準(zhǔn)確性，檢測(cè)系統(tǒng)的成本將會(huì)很高。

3.3 必須構(gòu)建數(shù)據(jù)圖像庫(kù)

工業(yè)CT技術(shù)是X射線掃描技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，它是以圖像的形式反應(yīng)被測(cè)物體內(nèi)部斷面的一些情況，其借助大量的物體內(nèi)部二維斷面圖像來(lái)構(gòu)建物體內(nèi)部的三維灰度圖像，而一副三維圖像往往需要幾兆的內(nèi)存來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)，因此所使用的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能就需要非常大。而人們比較熟悉的醫(yī)學(xué)常用CT成像技術(shù)其監(jiān)測(cè)對(duì)象大多特征均相同，僅僅是改變內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)而已，使用存儲(chǔ)不是很大，而在彈藥的無(wú)損檢測(cè)時(shí)，由于監(jiān)測(cè)對(duì)象的多樣性，使得各種數(shù)據(jù)極多，因此上必須建立專門(mén)的數(shù)據(jù)圖像收集庫(kù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，采用工業(yè)CT技術(shù)作為彈藥的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是完全可行的，其技術(shù)也是完全可以達(dá)到彈藥檢測(cè)的要求的。只是在整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)必須對(duì)需要檢測(cè)的彈藥的特殊性進(jìn)行考慮，以保證系統(tǒng)的適應(yīng)性達(dá)標(biāo)，另外也要隨著各種先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)不斷的完善及優(yōu)化，這樣才能保證工業(yè)CT技術(shù)能夠得到更全面的應(yīng)用。

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[2]徐連勝.炸藥裝藥密度及裝藥力學(xué)性能對(duì)炸藥發(fā)射安全性的影響[D].北京理工大學(xué)，2000.