相控阵超声水浸C扫描自动检测系统的研制

针对超声C扫描声波信号受噪声等外界因素干扰,使超声成像对被测试件细节展示不足的问题,以及快速扫查中信号处理高效性的要求,提出运用自回归（auto-regressive,AR）模型频谱外推法,提高超声C扫描图像的质量.相对于传统的信号处理方法,可以更加快速、有效地改善超声波信号的信噪比和时间方向的辨识度.AR频谱外推法通过设定频窗宽度,截取一段频谱作为初始值,用Burg算法计算AR模型参数,再经外推构建AR模型,得到递推频谱,最后利用反傅里叶变换得到递推后的时域波形.以处理仿真信号为例,讨论了频窗宽度和起始频率的选取对信号处理结果的影响.分析结果表明,使用AR频谱外推法,显著改善了超声波信号的信噪比和时间方向的辨识度,3~10 dB频窗范围内平均的结果优于其他固定频窗的处理结果.利用该方法对硬币表面及电子芯片成像实验数据进行处理,并对不同处理方法得到的C扫描图像进行对比,结果显示使用AR频谱外推法所得C扫描图像更加清晰、对比度更高、边界更分明,且成像过程耗时更少.研究结果将有效提高超声C扫描的成像质量及工作效率.

     

基于VB的磨辊脱层与表层裂纹超声C扫描系统

将纵波、爬波双晶探头分别用于磨辊脱层与表面裂纹的检测,采用VB设计检测程序,借助机械传动系统和旋转编码器,实现磨辊脱层与表面裂纹的超声波C扫描自动检测.检测结果表明,整套系统工作可靠,可以有效控制磨辊的产品质量.     

复合材料C形梁牺牲层设计分析

复合材料具备优异的力学性能和可设计性，以及远超金属的抗疲劳性能，在飞机结构设计中的应用越来越广泛。然而由于其结构公差难以控制，给制造和装配工艺带来了巨大的挑战，因此实际生产中经常通过牺牲层进行补偿。本文针对大尺寸C形梁进行牺牲层的设计分析，给出了优化的设计方案和计算方法。     

C/C复合材料的摩擦磨损行为研究

利用HIT-1型球盘式摩擦磨损试验台,以C/C复合材料与GCr15钢为配副进行摩擦磨损实验。研究了C/C复合材料的摩擦系数与时间、载荷和速度的关系,分析了工况环境对摩擦系数的影响,获得了磨损量与载荷和速度的相关关系。结果表明:C/C复合材料的摩擦系数在摩擦磨损初期减小,随后在较小区间内平稳波动;摩擦系数在不同载荷条件下随速度变化趋势不同,当载荷为8 N时摩擦特性随速度变化最稳定,速度为0.576 m/s时摩擦特性随载荷变化最稳定;不同试验环境中摩擦性能呈现规律不同;C/C复合材料摩擦磨损过程中磨损率随速度缓慢增大,随载荷缓慢增大。     

白光散斑和超声C扫描用于复合材料缺陷检测

用白光散斑法和超声Ｃ扫描相结合的方法检测复合材料内部缺陷；并用ＧＴＦ－１８２光学图象数字分析系统对白光散斑法所得经付氏变换的图片进行了处理。给出了这两种方法检测／环氧层析分层缺陷的实例。     

国外航天大型复合材料构件高效制造技术发展现状与趋势

轻质、高强、耐极端环境是航天材料应用所需具有的重要性能。先进复合材料具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀、易于实现设计制造一体化,以及适于整体制造大型构件等特点,对于减轻构件质量和提高其可靠性具有重要作用。先进复合材料的这些特点使其在航天领域获得了广泛     

超声波C扫描系统研制及其关键技术

为研究材料的机械性能,设计了一个超声波C扫描系统,首先实现了对超声波换能器的三维运动控制,继而在软件上实现了A、C扫描成像、门内信息提取,以及缺陷回位、缺陷统计,检测中能够任意中断并实时存储系统状态。为了实现高速扫描成像,分析了成像同步的关键技术,消除了在成像过程中延时造成的错位误差,解决了电机加减速过程中C扫描易漏检的问题,实现了对实时成像的多种优化。该C扫描系统及软件已在某研究所材料检测上得到了良好的应用。     

激光超声检测技术在复合材料检测中的应用

针对广泛用于航天器结构的复合材料层压板,建立了激光超声检测实验平台,实验研究了脉冲激光在复合材料中产生超声波的时频域特征,分析了激光超声与复合材料分层缺陷相互作用的声衰减行为,实现了复合材料层压板夹杂、分层缺陷的C型成像检测.研究成果对推动激光超声检测技术在航天飞行器结构快速检测中的应用与发展具有积极作用.     

C/C复合材料的制备设备研究

针对聚丙烯腈基碳纤维原丝预氧化处理、预氧丝连续碳化、化学气相沉积、高温石墨化处理等工艺过程,研究了温度场、流场、副产物回收等C/C复合材料制备过程中的控制技术和设备.实践证明,设备在各工艺环节均发挥着重要作用.湖南顶立科技有限公司所生产的C/C复合材料制备设备具有优良的性能,生产出的C/C复合材料性能优异.     

温度对C/C复合材料表面HAp涂层的影响

采用水热电沉积法在碳／碳（C／C）复合材料表面制备了羟基磷灰石（HAp）涂层，用XRD、SEM等测试手段对涂层进行表征，重点研究了水热温度对HAp涂层晶相和显微结构的影响以及HAp涂层的沉积动力学机理。结果表明：随着温度的升高，HAp衍射峰有所增强，结晶程度变好，涂层更加致密和均匀；涂层的沉积速率随着温度的升高而增加，涂层的沉积活化能为25．89kJ／mol。     

探地雷达C-scan数据中直接目标检测与定位研究

通过分析探地雷达C-scan数据的特点,得出C-scan数据方差与平方和特性包含了目标有无及位置信息,根据这一特点,提出了一种在C-scan数据中直接进行目标检测与定位的方法。通过对实测数据进行处理,结果表明所提方法取得了较好的效果。     

锦纶织物超声波纳米颗粒复合化学镀镍磷

分别使用十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和海藻酸钠分散纳米Al2O3、Si3N4和ZrC颗粒,并将其添加到化学镀镍液中;在超声波辅助条件下对锦纶织物进行纳米颗粒复合化学镀镍磷;借助SEM、EDX、XRD和TG测试技术对镀层表面形貌、成分、结构和织物热性能进行研究,并测试织物阻燃、耐磨和电磁波屏蔽性能.结果表明:与普通化学镀镍磷织物相比,不同纳米颗粒复合化学镀镍磷织物镀层表面形貌有所不同;结晶度增大,当纳米颗粒添加量不大时,晶粒尺寸有所减小;热起始分解温度降低(纳米Si3N4除外),耐高温分解温度升高,燃烧速度有所减慢,没有熔滴现象发生;电磁波屏蔽效能变化不大,随着增重率的增加,平均屏蔽效能逐渐增大,表面电阻减小;耐磨性能增强.     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

表面复合材料的光散射研究

本文研究了一种表面复合材料的光散射问题。运用修改过的有效介质理论及多层膜理论计算了这种表面的反射率谱,并将结果与实测值进行了比较。从而说明了复合材料中各参量是如何影响表面复合层的反射及吸收特性的。     

复合齿轮耐磨性的研究

通过理论分析与实验研究，对渐开线齿形与摆线－渐开线组成的复合齿形进行对比，证明复合齿形为耐磨齿形，其齿面磨性能较渐开线齿形优越。     

超声疲劳拉伸实验装置的设计及实验

为了研究超声对材料力学行为的影响,设计研制了一套超声疲劳拉伸实验装置;该装置主要由超声波发生器、超声波换能器、等组成,同时利用该装置对紫铜进行了疲劳拉伸实验,并得到了一些新的结果,诸如：材料屈服点降低,硬化率降低等。     

基于相位调整的三维超声微操纵技术

为了将超声辐射力应用到微机电系统领域,以达到对微构件进行无损、非接触遥操纵的目的,开展了三维超声辐射力场合成的理论与实验研究,提出了基于相位调整的三维超声微操纵技术.在研究单个圆形平面活塞换能器声场分布以及声场和辐射力关系的基础上,将以相同频率驱动的4个平面活塞换能器呈正四面体放置,利用声波合成原理获得三维超声驻波场,通过调整各个换能器发射信号相位之间的关系实现对微构件在空间范围内的俘获、移动、释放等操纵.实验结果表明,该技术能够有效地实现对微构件的三维操纵,具有响应速度快、定位精度高、易于控制、操纵范围广等优点     

Working principle and design of a double cylinders type traveling wave ultrasonic motor using composite transducer

A double cylinders type traveling wave ultrasonic motor using composite transducer was proposed.The proposed stator contained two cylinders and one composite transducer,and the transducer located on the outer surfaces of cylinders.The composite transducer included two exponential horns located on leading ends,and the horns insected with the cylinders at tip ends.Two degenerated flexural vibration modes spatially and temporally orthogonal to each other were excited in each cylinder by the composite transducer.In this new design,a single transducer could excite two flexural traveling waves in the cylinders.Thus,elliptical motions were achieved at the particles on the teeth.The working principle of the proposed motor was analyzed.The cylinder and transducer were designed with FEM.The resonant frequencies of two vibration modals of the stator were tuned to be the same,and the motion trajectories of nodes on the teeth were analyzed.Transient analysis results show that the motion trajectories of teeth are ellipses.The results of this paper can guide the development of this new type of ultrasonic motor.     

Field measurement method for ultrasonic transducer based on inverse Abel transform

A new reflection approach for field distribution measurement of ultrasonic transducers was investigated. Instead of a point-like reflection target (rigid sphere) or thin wires (line-like targets), a line response function of experimental knife-edge distribution combined with the inverse Abel transforms was used to estimate the lateral beam distributions of ultrasonic transducers. The measurement steps were as follows:① A knife-edge was scanned perpendicularly to acoustic beam axis of the transducer using an ultrasonic C-scan system to obtain its ultrasonic image line response function, ② the transverse beam distribution was solved by the inverse Abel transforms, and ③ experiments were performed to obtain the lateral beam profiles of two transducers, with and without focus, and the results were compared with those from a hydrophone. The results showed that this method was effective for ultrasonic field measurement and could be as a substitute for hydrophone in most cases.