飛機(jī)復(fù)雜零件的超聲檢測分析與無損檢測

高福亮

摘 要：飛機(jī)的制造過程中，設(shè)計(jì)人員越來越關(guān)注飛機(jī)零件的質(zhì)量，需要對飛機(jī)關(guān)鍵零件進(jìn)行無損檢測，判定零件的質(zhì)量，在無損檢測技術(shù)中，最普遍也最適用的檢測技術(shù)就是超聲波檢測技術(shù)，本文研究分析了飛機(jī)復(fù)雜零件超聲檢測原理，復(fù)雜零件超聲檢測系統(tǒng)、超聲無損檢測與試驗(yàn)研究，從中判定零件的有效性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜零件超聲檢測原理；復(fù)雜零件超聲檢測系統(tǒng)；超聲無損檢測與試驗(yàn)研究

中圖分類號：TB553 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 復(fù)雜零件超聲檢測原理

飛機(jī)復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)有層壓板、夾心結(jié)構(gòu)、纏繞結(jié)構(gòu)等，一般不是單一的零件，是通過復(fù)雜的加工得到的，例如圖1所示就是帶有蜂窩夾層的飛機(jī)復(fù)雜零件。

在航空制造中，飛機(jī)復(fù)雜零件的復(fù)雜程度高，零件的加工效率也在要求提升，零件制造出來會出現(xiàn)很多缺陷，外部和內(nèi)部缺陷是影響零件性能的，利用超聲檢測技術(shù)對零件進(jìn)行檢測，對超聲電子檢測系統(tǒng)的要求是：

（1）增益范圍，由于零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測的時(shí)候?qū)π盘柨梢詫?shí)現(xiàn)阻擋，所以要求信號增益要充分。

（2）信噪比高，由于飛機(jī)零件外形巨大，在檢測的時(shí)候設(shè)備的噪聲會大，要求信噪比要好，避免誤判。

（3）檢測精度高，對飛機(jī)兩件內(nèi)部和小缺陷都要能檢測到。

飛機(jī)復(fù)雜零件的檢測方法有以下兩種（如圖2所示）：

脈沖回波法是通過超聲檢測裝置的探頭發(fā)出信號之后，檢測射入零件后，信號反波數(shù)據(jù)，從而檢測零件的缺陷；穿透法是檢測裝置有兩個(gè)探頭，一個(gè)是發(fā)出的，另一個(gè)是接收的，通過這個(gè)過程中的超聲波檢測零件的缺陷。

2 復(fù)雜零件超聲檢測系統(tǒng)

飛機(jī)復(fù)雜零件的超聲檢測系統(tǒng)在功能上要實(shí)現(xiàn)自動化和半自動化的操作，同時(shí)還要能實(shí)現(xiàn)不同零件和不同材質(zhì)的檢測；可以對檢測零件進(jìn)行管理并生成檢測；檢測效率要高，對簡單零件實(shí)現(xiàn)快速檢測。

對超聲檢測系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解，可以分為以下幾個(gè)模塊：

（1）電子硬件模塊，這個(gè)是超聲檢測系統(tǒng)的組成，包括發(fā)射接收捕捉和處理信號的裝置。

（2）軟件模塊，該部分就是超聲檢測系統(tǒng)的大腦，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)檢測過程的控制，怎樣實(shí)現(xiàn)檢測，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等。

（3）機(jī)電子系統(tǒng)，這個(gè)部分是系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括控制、電機(jī)、減速器等機(jī)械電子部分。

（4）輔助電子系統(tǒng)，如耦合液控制和超聲換能器以及各種板卡的定征模塊等。

對超聲系統(tǒng)的總體框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以包括以下這些內(nèi)容，如圖3所示。

對上邊這個(gè)組成進(jìn)行歸類，可以分為3個(gè)系統(tǒng)，分別為信號采集控制系統(tǒng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)。

3 超聲無損檢測與試驗(yàn)研究

飛機(jī)大型復(fù)雜零件的無損檢測步驟是將被檢測零件加工完成后進(jìn)行工件定位，保證零件在檢測過程中的固定，然后對零件進(jìn)行仿形測量、運(yùn)動學(xué)變換；再通過探頭測量軌跡數(shù)學(xué)模型生產(chǎn)、逆運(yùn)動學(xué)變換、多軸運(yùn)動控制器，最后實(shí)現(xiàn)受控超聲檢測，如圖4所示。

對飛機(jī)零件超聲檢測軌跡生產(chǎn)的試驗(yàn)研究分析方法可以通過以下幾種進(jìn)行：

（1）截面線法，這種方法是通過平行平面與檢測曲面相交，通過這些交線生產(chǎn)檢測點(diǎn)。

（2）等參數(shù)線法，是通過被檢測曲面的等參數(shù)線生產(chǎn)檢測軌跡，這種方法是最基本的檢測方法，計(jì)算簡單，計(jì)算量也少。

（3）非等參數(shù)法，該方法也叫近似等弧長法，該法可以將相鄰檢測點(diǎn)之間的距離與檢測間距進(jìn)行一致設(shè)計(jì)，最終取最小檢測點(diǎn)。

結(jié)論

在對飛機(jī)零件進(jìn)行檢測的時(shí)候，首先需要對復(fù)雜零件進(jìn)行先期研究分析它的無損檢測方法，再通過一些超聲測量、曲面建模和數(shù)據(jù)分析等，針對飛機(jī)零件進(jìn)行缺陷檢測，在零件的缺陷研究中可以通過對零件主元分析和模糊推理，利用這些檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷定量研究，只有對飛機(jī)零件的缺陷進(jìn)行屏蔽，再通過高精度加工，才能得到最優(yōu)的零件。

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