固体药柱包覆层脱粘的激光错位散斑检测

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1、试验研究固体药柱包覆层脱粘的激光错位散斑检测吴文军１，瞿军２，周昊１（１．海军航空工程学院研究生管理大队，烟台２６４００１；２．海军航空工程学院飞行器工程系，烟台２６４００１）摘要：研究了激光错位散斑技术在自由装填药柱包覆层脱粘检测中的应用。分析了检测的基本原理和过程，通过试验和对各型药柱的检测，对存在的问题提出了改进措施，进一步提高了检测效率。改进后的系统能检测出直径＞３ｍｍ的脱粘缺陷，可作为装填药柱生产和使用过程中必要的质量检测手段。关键词：自由装填药柱；脱粘；激光错位散斑干涉检测中图分类号：Ｖ５１２；ＴＧ１１５．２８文献标志码：Ａ文章编号：１０００６６５６（２０１０）０

2、５０３７３０３犔犪狊犲狉犛犺犲犪狉狅犵狉犪狆犺狔犜犲狊狋犻狀犵犳狅狉犐狀狋犲狉犳犪犮犲犇犲犫狅狀犱犅犲狋狑犲犲狀犌狉犪犻狀犪狀犱犔犻狀犲狉犠犝犠犲狀犑狌狀１，犙犝犑狌狀２，犣犎犗犝犎犪狅１（１．ＧｒａｄｕａｔｅＳｔｕｄｅｎｔｓ，Ｂｒｉｇａｄｅ，ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｉｒｂｏｒｎｅＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００１，Ｃｈｉｎａ）

3、犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬａｓｅｒＳｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙｉｎｔｅｓｔｉｎｇｂｏｎｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｇｒａｉｎａｎｄｌｉｎｅｒ，ｍａｉｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｏｕｒｓｅｏｆＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＴｅｓｔｉｎｇ（ＮＤＴ）ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｉｎｓ，ｓｏｍｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅａｒｅｇｉｖｅｎｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｅｆｆｉ

4、ｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅｄｅｂｏｎｄｉｎｇａｒｅａｄｉａｍｅｔｅｒ＞３ｍｍｃｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｆｒｅｅｌｏａｄｉｎｇｇｒａｉｎｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｕｓｉｎｇｃｏｕｒｓｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｆｒｅｅｌｏａｄｉｎｇｇｒａｉｎ；Ｄｅｂｏｎｄ；Ｌａｓｅｒｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙｔｅｓｔｉｎｇ为了满足自由装填式固体火箭发动机内弹道性填药柱检测存在一定的局限性。能的设计要求，需要对装药表面的某些部分用阻燃激光错位散斑干涉技术是在激光、电子及数字材料进行包覆。研制和生产的经验

5、表明，包覆层和图像处理等基础上发展起来的一种精密检测新技药柱之间的粘接质量是影响药柱能否按预期规律燃术。与其它检测手段相比，具有非接触、光路简单、烧的关键［１］。如果装药出现脱粘，发动机工作时燃实时快速、方便高效以及不需特殊防震的优点，其精气可能会进入脱粘腔内，扩大燃面，导致燃烧室压力度能达到激光的波长级别；检测结果数字化保存，便增大，发动机的内弹道性能偏离设计方案，严重时甚于后续处理分析等，非常适合检测装填药柱包覆层至引起爆炸［２－３］。因此，必须对药柱界面粘接质量脱粘。文献［４］研究了激光错位散斑技术对包覆药柱的检测能力。笔者根据多种型号药柱包覆层脱粘进行检测。检测的应用现

6、状，提出了相应的改进措施。在生产和使用现场，一般通过超声、微波、红外、激光全息、Ｘ射线照相、工业ＣＴ和电子散斑干涉等１激光错位散斑干涉检测原理无损检测方法来确定药柱粘接界面是否有脱粘以及脱粘区域的大小和位置。但这些方法对小型自由装１．１基本原理激光错位散斑干涉法利用单光束实现干涉，其［５］收稿日期：２００９０６２３启蒙思路是由ＨｕｎｇＹＹ提出。光线经过剪切装作者简介：吴文军（１９８２－），男，硕士研究生，研究方向为兵器发置时将发生偏折，产生两个错位的像，这两个像互相射理论与技术。干涉而形成散斑图像。通过真空加载、热加载等适２０１０年第３２卷第５期３７３吴文军等：固体药柱包覆

7、层脱粘的激光错位散斑检测当方式，使被测物体表面产生微小的形变，散斑场也而突出了由于物体变形引起相位变化Δφ狓的结果。随之变化。物体加载变形前后的散斑图像由ＣＣＤ当Δφ狓＝２狀π时，犐＝０，即为暗条纹；当Δφ狓＝（２狀＋摄像机接收，并经图像采集卡实时采集数字化，存入１）π时，犐为极大值，即为亮条纹，狀＝０，±１，±２，计算机。利用数字图像处理软件进行计算和处理，…。从式（６）可以看出，通过计算机可以直接快速地形成有关位移或位移梯度的实时干涉条纹图，并在获得表示物体位移导数的明暗相间的散斑干涉条