基于超聲波檢測的汽車防雨密封性試驗(yàn)研究

摘 要：分析了超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測原理，同時(shí)研究了超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統(tǒng)，以期為基于超聲波檢測的汽車防雨密封性試驗(yàn)提供一些參考，提升汽車的防雨密封性，提高汽車在行駛過程中的安全性和舒適性。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測；汽車防雨密封性；試驗(yàn)

汽車性能綜合測試能夠全面、準(zhǔn)確地反映汽車整車技術(shù)性能。在汽車綜合性能測試中，汽車防雨密封性能檢測占有著重要位置。采用超聲波檢測技術(shù)進(jìn)行汽車防雨密封性試驗(yàn)，能夠快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)汽車縫隙位置，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)，確保汽車的防雨密封性。

1.超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測原理

目前，射線檢測法、自動(dòng)光學(xué)檢測法、超聲檢測法以及紅外檢測法等檢測法是汽車防雨密封性檢測的主要方法，其中超聲波檢測檢測方法在汽車密封性檢測中占有著重要位置，有著檢測時(shí)間短、檢測方法和步驟簡單以及檢驗(yàn)成本低的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于目前的汽車防雨密封性檢測中。通常情況下，氣壓密封容器和液壓密封容器在生產(chǎn)過程中或是使用過程中出現(xiàn)一些細(xì)微裂縫，從而導(dǎo)致壓力系統(tǒng)發(fā)生泄漏。當(dāng)壓力容器內(nèi)部壓強(qiáng)超過外部壓強(qiáng)時(shí)，密封容器內(nèi)氣體會(huì)從容器的漏孔漏出，一旦容器漏孔尺寸較小且雷諾數(shù)較高時(shí)，沿容器漏孔漏出的氣體就會(huì)形成湍流，同時(shí)湍流在漏孔附近會(huì)產(chǎn)生一定頻率的聲波，漏空孔尺寸直接決定著該聲波振動(dòng)的頻率，當(dāng)容器漏孔較大時(shí)人耳能夠直接聽到漏氣聲，當(dāng)漏孔很小且聲波頻率大于20 kHz時(shí)，該聲波便無法被人耳捕捉到，然而該聲波仍然會(huì)在控制進(jìn)行傳播，即空載超聲波。超聲波為一種高頻短波信號，其強(qiáng)度會(huì)隨著漏孔距離的增加而迅速衰減，是一種方向性較強(qiáng)的信號，采用超聲波進(jìn)行汽車防雨密封性檢測能夠簡單、準(zhǔn)確地判斷出漏孔位置。

采用超聲波進(jìn)行汽車防雨密封性能檢測時(shí)，應(yīng)當(dāng)借助超聲波發(fā)生器。在開展超聲波汽車防雨密封性檢測時(shí)，應(yīng)先在汽車車體內(nèi)安裝超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生裝置產(chǎn)生的超聲波會(huì)在均勻介質(zhì)中按直線方向傳播，當(dāng)其到達(dá)界面或者遇到另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射，同時(shí)服從幾何光學(xué)的反射和折射定律。超聲波的能量和波形會(huì)在其反射和折射過程中出現(xiàn)變化，其反射能量和透射能量的變化與兩種介質(zhì)聲阻抗特性的有關(guān)，當(dāng)兩介質(zhì)聲阻抗特性差越大，產(chǎn)生的反射波強(qiáng)度越大。然而，鋼的聲阻抗特性大約為空氣的10萬倍，超聲波難以通過空氣與鋼的介面全部進(jìn)行反射，置于車體內(nèi)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波會(huì)在汽車車體內(nèi)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然而若車體存在縫隙，超聲波便能夠穿透縫隙到達(dá)車體外。根據(jù)這一原理，可以在汽車在車體外采用超聲波檢測裝置檢測汽車車門、車窗、地板、封口處時(shí)候有超聲波穿透，同時(shí)超聲波檢測裝置接收探頭將接收的超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)泄漏超聲的聲壓級與泄漏處尺寸相關(guān)，檢測出電壓信號判斷車體縫隙的大小，并根據(jù)超聲波的束射特性、方向性強(qiáng)及定向傳播，準(zhǔn)確判斷汽車縫隙位置。

2.超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統(tǒng)

采用超聲波進(jìn)行汽車防雨密封性能檢測時(shí)，置于汽車車體內(nèi)的超聲波發(fā)生裝置會(huì)產(chǎn)生頻率為40kHz的超聲波信號，超聲波發(fā)生器電源為9V電池，電源消耗為0.75 mA。在進(jìn)行試驗(yàn)過程中，打開超聲波發(fā)生器電源，傳送頭將發(fā)出超聲波，在車體外使用超聲波檢測裝置能夠有效檢測時(shí)從縫隙傳出的超聲波，從而對縫隙

所在的位置進(jìn)行精確定位，其中超聲波的泄露程度可由輸出電壓的大小表示。超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)如圖1所示。通過試驗(yàn)箱進(jìn)行模擬試驗(yàn)，建立縫隙大小與輸出電壓數(shù)據(jù)庫；同時(shí)根據(jù)等效試驗(yàn)，建立輸出電壓與淋雨試驗(yàn)中人工評定結(jié)果數(shù)據(jù)庫，將超聲波檢測試驗(yàn)結(jié)果與淋雨試驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)分析，從而得到汽車防雨密封性評定結(jié)果。

同時(shí)，超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要功能為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)各個(gè)硬件組成部分的工作，并且完成相關(guān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及顯示、結(jié)果評定等功能。圖2為超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。采用采用超聲波進(jìn)行汽車防雨密封性能檢測，能夠建立超聲波發(fā)生器與接收器距離以及汽車車體縫隙尺寸與最大接收電壓的關(guān)系，利用試驗(yàn)現(xiàn)場采集到的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用基于最小二乘法和Matlab軟件，構(gòu)建能夠描述汽車防雨密封性能的經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型，以便對入場車輛的防雨密封性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將檢測到的信號輸入主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和處理，得出試驗(yàn)結(jié)果。

3.結(jié)束語

在采用聲波檢測技術(shù)開展汽車防雨密封性試驗(yàn)時(shí)，可以在汽車車體內(nèi)安裝超聲波發(fā)生器，以發(fā)送超聲波信號，同時(shí)在出體外采用超聲波檢測裝置將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓信號并進(jìn)行輸出，利用計(jì)算機(jī)對輸出的電壓信號進(jìn)行處理分析，便能進(jìn)行汽車的防雨密封性能的自動(dòng)檢測。

作者簡介：何永明，男，工程師，本科學(xué)歷，從事汽車檢測、汽車工程研究等。