超声检测硝化纤维素中非金属杂质的应用研究

　　硝化纤维素是火药的重要原料,它的特征就是易燃易爆不安全。当其中混入杂质如:石子、玻璃、水泥块、螺钉等时,在加工过程中,这些杂质就会产生摩擦、撞击、发热导致局部升温,引起燃烧和爆炸事故。所以如何检测这些金属、非金属杂质是至关重要的。

　　目前硝化纤维素溶液中的金属杂质的检测问题已经得到解决,但非金属杂质的检测迄今未见相关报道。由于超声无损检测具有检测灵敏度高、穿透力强、费用低、设备简单、对人体无害等一系列优点。在金属、非金属、复合材料等材料科学、医学、生物科学等领域有很大的发展前景,本文拟用超声检测硝化纤维素溶液中的非金属杂质。

　　1　基本原理

　　超声检测方式可分为共振法、透射法、脉冲反射法,脉冲反射法是目前工业上应用最广泛的一种超声检测方法。它是利用超声脉冲入射到两种不同介质交界面上发生反射的原理进行检测的:超声在两个不同声阻抗的交界面发生反射时,反射波的能量大小取决于交界面两边材料声阻抗的大小与交界面的取向和尺寸,根据反射波的声压、声程、声衰减等声特性参量来判断试件内部的情况,如杂质、缺陷的有无、大小以及深度情况。与其它方法相比,脉冲反射法具有缺陷定位精度高、灵敏度高、适用范围广等独特的优点,故本试验采用了脉冲反射法。

　　2　试验设计及结果分析

　　2.1　试验检测系统的方案设计

　　超声脉冲反射试验的工作原理如图1所示。发射电路发射一高频电脉冲加到探头,由探头产生一超声脉冲入射到被测材料内,杂质和底面回波被探头接收,探头将超声脉冲转换成电脉冲,经接收电路放大,由显示器CRT显示,图中的T波,F波和B波分别是始波,杂质波和底面波。根据F波在时间轴上的位置确定杂质距溶液表面的距离,F波的大小还与杂质的大小、性质等有关[2]。

　　2.2　试验方法与步骤

　　2.2.1　试验1:甲基纤维素的超声检测试验

　　甲基纤维素的物理性质与硝化纤维素相近,没有经过硝化处理,在刚性上差一点,但其密度、塑化性能与硝化纤维素相近,用水溶解后与硝化纤维素有相似的声特征,可以作为硝化纤维素在超声检测试验中的代料。

　　A扫描脉冲反射法超声检测的试验步骤:

　　1)溶解代料,经膨润,变成水溶液。

　　2)用0.5 MHz频率的探头对溶液进行了超声扫描测量。

　　3)把1#石子杂质放入溶液里,用0.5 MHz频率的探头测量。

　　4)将水泥、玻璃、石子、硬塑料、陶瓷片等杂质依次放入溶液,进行超声测量。