● 摘要
固体火箭发动机包覆层胶接状态直接关系到火箭发动机性能的好坏和质量的高低，是国内外无损检测领域研究的重点。本文分析了包覆层质量检测的研究现状和存在的主要问题，研究了聚焦探头双模式检测技术，并在此基础上研制了一套固体火箭发动机包覆层质量超声C扫描自动检测系统。本文论证和设计了系统总体方案，开发了以工控机+四轴运动控制卡+单片机延时板为核心控制器的自动检测系统，并分别用汇编和Visual C++语言编写了系统下位机和上位机软件。在上位机软件设计中，主要介绍了主框架、运动控制模块、数据采集和存储模块、信号处理模块的设计思想，并对Windows下多线程串口通讯编程进行了探讨。在运动轨迹控制中，本文采用了圆柱外表面沿母线展开法求螺旋线与凸起物边缘的交点，实现了被检发动机和探头间相对位置的精确控制，避免了自动检测过程中探头与被检发动机壳体外凸起物的碰撞；同时，巧妙地利用多轴运动控制卡两个轴的输出脉冲作为单片机延时板触发AD采集卡开始/停止采数的控制信号，在不影响检测速度的前提下，实现了AD采集卡触发延迟时间的微秒级控制；在上位机信号处理模块，提出了三次能量倒谱求包覆层厚度的方法，并用实验验证了该方法的有效性。本文研制的固体火箭发动机包覆层自动检测系统，对发展我国火箭、导弹发动机装药技术，保证发射安全、可靠性和增强国防实力都具有重要的意义。