用于检测大型飞机蜂窝构件的超声波穿透法

1.前言 随着飞机使用寿命的延长,对飞机胶接构件的质量也提出了更高的要求。胶接构件的质量主要指两个方面,一是胶接剂与被胶接件表面的粘接质量;一是胶接剂自身的内聚质量。目前国内对胶接结构的层板和蒙皮-蜂窝芯胶接质量的检测方法,主要是敲击、目视、谐振胶接仪、声阻仪等。一般说来这些方法具有原理可靠、轻便等特点。不足之处是多为手工操作,受人为因素影响大,灵敏度和可靠性不够理想。     

多谐振宽频带换能器

通过对传统纵振换能器增加质量块把驱动源分成两部分而形成双谐振振动系统,为了使双谐振之间响应幅值有很小的起伏,在换能器辐射面增加匹配层从而使换能器出现三谐振峰,通过对三个谐振峰的合理调整可以使换能器的通频带超过一个倍频程,根据理论分析与仿真计算设计并制做了发射电压响应大于140 dB、工作带宽21～47 kHz、Q值1.3、起伏在-3 dB以内的换能器.     

金属胶接蜂窝结构面板上小凹坑处的声阻探伤“异常指示”问题

本文以声阻探伤法的“机械振动”理论来解释金属胶接蜂窝结构面板上小凹坑处的讯号“异常”现象，说明小凹坑处的声阻探伤“等效圆板”的弹性模量、泊松比、板厚、板径等都已改变，故决定声阻探伤讯号大小的工件“等效弹簧常数”完全可能与脱粘区的“等效弹簧常数”相等，从而导致二者的声阻探伤讯号相同。对小凹坑处的检测除应辅以其他手段外，建议先试行改变声阻探杆激励频率的办法，因这样有可能区分二者的差别。     

声阻探伤指示“异常”的等效梁动变位原理

引入声阻探伤的等效梁概念,推导出工件的等效弹簧常数不仅是胶接结构几何尺寸和材料性质的函数,而且还是声阻探焊激励频率的函数,由此阐明了金属胶接蜂窝结构面板上小凹坑处声阻探伤“异常指示”的原因,以及遇到这种情况时改变激励频率有可能辨别是否脱粘的理论依据。     

金属胶接蜂窝结构面板上凹坑处的声阻探伤“异常指示”问题

本文以声阻探伤法的“机械振动”理论来解释金属胶接蜂窝结构面板上小凹坑处的讯号“异常”现象，说明了小凹坑处的声阻探伤“等效圆板”的弹性模量，泊松比，板厚，板径等都已改变，故决定声阻探伤讯号大小的工件“等效弹簧常数”完全可能与脱粘区的“等效弹簧常数”相等，从而导致二者的声阻探伤讯号相同。对小凹坑处的检测除应辅以其他手段外，建议先试行改变声阻探杆激励频率的办法，因这样有可能区分二者的差别。     

VII型低频弯张稀土换能器研究

为了进一步提高VII型弯张换能器的工作性能,本文对VII型低频弯张稀土换能器课题研究作了总结:研究了弯张换能器各方向尺寸与其同相振动谐振频率之间的关系;计算了VII型弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时,壳体所需的装配位移的大小,并作了相应的实验验证;对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试,与理论计算相符;测试了VII型弯张换能器的声学性能-水中呼吸模态对应谐振频率为1.16kHz,带宽为680Hz,机械品质因数Qm为1.71,单位电流发射响应在谐振频率处达到186.1dB,电声效率为13.1%;弯张换能器随入水深度的不同, 驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的,计算了换能器入水深度与预应力的关系;利用赫姆霍茨积分方程—有限元结合方法,计算出了换能器辐射声场指向性。在本文最后,指出了今后改进该型换能器性能的方向。     

嵌入式外部驱动IV型弯张换能器设计

为了减小外部驱动IV型弯张换能器长度,提高此类换能器的实用性,提出在弯张壳长轴方向设计一U型凹槽、驱动单元置于凹槽内驱动的方案。利用有限元软件重点分析U型凹槽尺寸对换能器谐振频率和体积位移的作用规律,同时结合水中模型的发射电压响应,设计了一款谐振频率为2.2 k Hz、-3 d B带宽为330 Hz的嵌入式外部驱动IV型弯张换能器。这种结构的换能器不仅吸收了已有外部驱动IV型弯张换能器的优点,还弥补了其长度尺寸过大的缺陷。     

1-3-2压电陶瓷/聚合物复合材料圆柱型换能器制备

改进的1-3(1-3-2)型压电复合材料由1-3压电复合材料与陶瓷基底沿陶瓷极化方向串联而成,其不仅具有与1-3复合材料相同的优点,而且克服了1-3复合材料遇热和受压容易变形等缺点。利用改进的1-3型压电复合材料制作的圆柱型水声换能器在直径为70mm时,其谐振频率为72kHz;发射电压响应为139dB;在20～60kHz频率范围内接受电压灵敏度为-212(起伏±4dB)。换能器水平方向具有基本均匀的指向性,垂直方向波束宽度为12°。     

一种分析非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器性能的方法

非均匀厚度1-3型压电复合材料可用于制作宽带压电换能器,已广泛应用于水浸无损探伤、声波测井以及超声成像等领域。为分析该换能器的振动及其性能,提出了一种并联振子等效电路模型,将非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器看成并联的谐振器阵列,采用三维厚度伸缩振动模型对单个谐振器单元进行理论分析,得出了非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器的阻抗计算公式;为验证该模型的正确性,设计并制作了一个平凹的1-3型压电复合材料换能器;实验结果显示,并联振子等效电路模型能准确的分析非均匀厚度1-3型压电复合材料片的性能。结果表明,非均匀厚度换能器带宽的主要是由压电片的厚度差异决定,研究结果可为非均匀厚度宽带换能器的设计提供参考。     

铝合金胶接表面的磷酸阳极化

前言 胶接作为一种连接技术,在航空工业及其它部门正获得日益广泛的应用。胶接结构在应用中最重要的问题是提高胶接接头的耐久性,以及建立迅速、可靠的耐久性评定方法。 实践表明,惯用的硫酸一重铬酸钠法(FPL法)和铬酸阳极化法制备的铝合金胶接表面耐久性较差。为了解决胶接结构的脱胶和腐蚀两大问题,改进胶接表面制备方法具有重要意义。七十年代以来,国外发表了铝合金的磷酸阳极化等一些新的胶接表面制备方法。     

超声点焊机的频率自动控制及其换能器

一、引言 超声波点焊工序(亦称超声波键合或超声压焊),是微电子工业不可少的工艺之一。在焊接中,如要获得可靠的焊点,除了微电子工业产品自身工艺质量外,超声波发生器的输出和换能器谐振频率的匹配就起着决定作用。但换能器的谐振频率不但取决于自身的几何形状,它还将随着温度变化及负载变化而变化。前者,是因换能器机电转换效率而形成的热积累、以及照明灯的热辐射和环境温度变化造成;后者,是换能器上劈刀安装位置不同及焊接时所加压力不同而形成的负载变化造成。如果当换能器工作的谐振频率发生微小变化时,整个系统的工作频率也能随之变化…     

Ⅶ型低频弯张稀土换能器研究

为了进一步提高Ⅶ型弯张换能器的工作性能，本文对Ⅶ型低频弯张稀土换能器课题研究作了总结：研究了弯张换能器各方向尺寸与其同相振动谐振频率之间的关系；计算了Ⅶ型弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时，壳体所需的装配位移的大小，并作了相应的实验验证；对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试，与理论计算相符：测试了Ⅶ型弯张换能器的声学性能．水中呼吸模态对应谐振频率为1．16kHz,带宽为680Hz，机械品质因数Qm为1．71，单位电流发射响应在谐振频率处达到186．1dB，电声效率为13．1％；弯张换能器随入水深度的不同，驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的，计算了换能器入水深度与预应力的关系；利用赫姆霍茨积分方程一有限元结合方法，计算出了换能器辐射声场指向性。在本文最后，指出了今后改进该型换能器性能的方向。     

8 mm厚钛板的超声板波探伤方法研究

运用英国声纳公司生产的SONTEST MASTERSCAN340数字型探伤仪和2.5 MHz的0°～80°可变角探头,对自行设计制作的8 mm厚TA1材质的人工伤试板(通孔型试板、平底槽型试板)和自然伤试板(自然分层型试板)进行了板波探伤的实验研究.研究结果表明,对8 mm厚钛板采用板波法探伤是可行的,也是可靠的,且具有探伤工作量小,探伤效率高的优点,值得推广.该方法已在8 mm厚ASME SB265 Gr17钛板(约10t)的探伤检验中得到了应用,并得到了用户的认可.同时该试验的成功也表明目前使用的超声波探伤教材中的"小于6 mm厚的金属板材可采用板波法探伤"的提法值得商榷.     

一种有效减小换能器温飘的反声材料

由于受水温变化影响，换能器的谐振频率、电导等会产生飘移。这主要是由于换能器中使用的无源高分子材料受温度变化的影响，引起材料的弹性模量和密度变化，导致了材料的特性阻抗等声学性能发生变化而造成的。因此，减小无源高分子材料对温度的敏感性是解决换能器温飘问题的关键方法之一。本文通过分析水声换能器温飘主要产生的原因，对橡胶、纤维素质(软木)材料特性分析，软木复合材料电声性能测试以及两种材料制作的换能器在不同水温下谐振频率、电导性能试验对比，说明软木复合反声材料在减小换能器温飘、提高换能器性能稳定性方面有明显效果。     

一种确定换能器参数的方法

一、前言 大家知道,换能器工作在谐振频率时,可以用集总参数来表示换能器等效线路中的各元件。这对于分析换能器在谐振点的性能是有用的。但仅仅知道谐振点的等效线路是不够的。如果能够在谐振频率以外的其他频率也用等效线路的方法来描述换能器,这对于分析换能器和换能器阵的性能是很有用的。这样做的前提是承认等效线路的各参数是频率的函数,并且能够确定在各个频率下的等效线路的参数。知道了不同频率下各参数的值,就可分析和计算换能器的带宽,不同频率工作时的效率,换能器的相位变化、互辐射阻抗的大小和随频率的变化、互辐射对换能器和…     

一款高频弧形换能器

多波束图像声纳广泛应用于水下工程实施、浅海地貌测绘、蛙人和水雷等水下小目标的探测识别,高频弧形换能器是多波束图像声纳的重要组成部分,用于发射高频宽波束声波.通过理论公式计算了宽波束高频弧形换能器的指向性图,分析了指向性特征：主波束内存在连续的震荡起伏,震荡幅度由中心向两侧逐渐增大,在波束边缘处出现最大值,波束中心幅值比最大值减小1~2 dB左右.采用1-3型压电复合材料,研制了一款宽波束发射的高频弧形换能器,换能器谐振频率为440 kHz,最大发送电压响应为162 dB,-5 dB水平开角为107o,-3 dB垂直开角为26o,可应用于多波束图像声纳.     

基于多普勒激光测振仪的Ⅲ型弯张换能器振动模态分析

为了测量和验证Ⅲ型弯张换能器在工作状态时辐射面的振动情况,采用多普勒激光测振仪对Ⅲ型弯张换能器的振动模态进行了测量,并与有限元软件仿真结果进行了对比。测量得到换能器壳体的一阶振动模态的谐振频率为1729 Hz,换能器一阶振动模态的谐振频率为2 065 Hz,与有限元模态仿真结果吻合较好。研究结果表明,多普勒激光测振仪能较好地对换能器的振动模态进行测量,可用于换能器的辅助设计。     

环氧胶接接头在酸介质中的老化行为研究

研究了环氧胶接接头在酸性介质中的老化行为,并用傅立叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析了其失效的机理.结果表明,环氧胶接接头在酸性介质中老化后,其剪切强度明显降低;胶粘剂分子链的降解是环氧胶接接头胶接性能降低的主要原因;盐酸溶液对环氧胶接接头的破坏作用要比硫酸溶液强.     

环氧胶接接头在水中的老化行为研究

主要研究了环氧胶接接头在不同温度水中的老化行为,并用扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱仪(FTIR)分析了其失效的机理.结果表明,提高温度可以加速环氧胶接接头在水中的老化;环氧胶接接头在水中破坏失效的原因主要是渗入到胶接层的水分子取代了胶粘剂分子在金属表面的粘附.     

碳纤维-铝多层结构胶接质量的超声检测

采用宽带窄脉冲超声换能器对树脂基碳纤维与铝板胶接质量进行检测,通过对采集的回波信号幅值、声时以及相位等因素的分析,找出回波信号与胶接缺陷形态的对应关系,提出针对树脂基碳纤维与铝多层结构胶接结构的超声检测方法。本文还通过对试块上预埋缺陷的检测确定了该检测方法的准确性,并运用红外热成像检测技术对检测结果的可靠性予以验证。