1、丁羥襯層作為固體火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)粘接殼體（或絕熱層）和推進劑的彈性材料，起保護發(fā)動機的重要作用。實時監(jiān)測丁羥襯層的固化過程，判定襯層“半固化狀態(tài)”，指導(dǎo)固體火箭發(fā)動機裝藥時間對于提高固體火箭發(fā)動機質(zhì)量具有重要意義。本文研究丁羥襯層固化過程非線性超聲波實時監(jiān)測技術(shù)，提出了基于脈沖反射法的非線性超聲監(jiān)測方案，設(shè)計了適用于中溫環(huán)境、可以激發(fā)高能量非線性諧波、獲得高能量超聲回波的超聲波監(jiān)測系統(tǒng)，研究了利用非線性超聲特征參數(shù)表征丁羥襯層固化狀態(tài)

2、的方法和相關(guān)信號處理技術(shù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　（1）具體介紹了丁羥襯層的固化反應(yīng)機理和固化工藝，通過研究非線性波動方程，分析了非線性系數(shù)的物理意義和相關(guān)參數(shù)，提出了采用非線性系數(shù)表征丁羥襯層不同固化狀態(tài)的非線性超聲監(jiān)測方法，為非線性超聲監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　?。?）針對固化溫度對普通超聲探頭的影響，設(shè)計了基于緩沖桿結(jié)構(gòu)的適用于丁羥襯層中溫固化環(huán)境實時監(jiān)測的超聲波傳感器。針對緩沖桿超聲回波包含

3、尾隨波影響特征信號提取的問題，采用波導(dǎo)理論分析了超聲波在桿中傳播時的邊界反射、波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象，推導(dǎo)了尾隨信號的間隔與桿直徑和聲速的數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過試驗分析了桿規(guī)格、材料對特征回波信號、尾隨波的影響，結(jié)果表明大直徑的PEEK材料不僅尾隨波幅值較小、間隔較大，而且特征回波信號幅值較大；利用有限差分法對PEEK緩沖桿內(nèi)熱傳導(dǎo)過程進行仿真計算，得出了滿足丁羥襯層80℃固化溫度的PEEK緩沖桿長度。
　?。?）通過理論和試驗分析了影響非線性

4、諧波幅值的相關(guān)參數(shù)，得出了只有激勵脈沖幅度、寬度增大到一定程度，才能在襯層中激勵明顯的非線性諧波信號，而且脈沖幅度越大，脈沖越寬，非線性諧波幅值越大；同時計算和試驗研究了避免超聲回波時域信號混疊的最佳激勵脈沖寬度，解決了如何激發(fā)材料高能量非線性諧波信號問題，為獲取高能量諧波幅值準(zhǔn)確表征非線性系數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）根據(jù)非線性超聲回波信號包含噪聲影響聲學(xué)特征信號提取的特點，建立了包含諧波和白噪聲的非線性超聲回波信號模型，從信號信

5、噪比和諧波幅值誤差兩個方面研究了不同母小波、閾值函數(shù)、閾值選取方式對小波閾值降噪效果的影響，并通過優(yōu)化閾值選取方式和改進閾值函數(shù)，大大提高了信噪比、減小了諧波幅值誤差，解決了在有效保留非線性諧波信號的情況下達(dá)到良好降噪效果的難題，探索了非線性超聲回波信號降噪方法。
　?。?）針對常用窗函數(shù)非周期截斷提取非線性超聲回波中基波、諧波特征信號時頻譜泄露嚴(yán)重和特征提取誤差較大的問題，通過分析不同窗函數(shù)非周期截斷對非線性超聲回波頻譜分析的影

6、響，采用卷積漢寧窗函數(shù)方法進行非周期截斷頻譜分析，同時結(jié)合雙峰譜線插值算法對基波和諧波幅值進行修正，達(dá)到了減小頻譜泄露、準(zhǔn)確提取基波和諧波幅值的目的。
　　（6）根據(jù)基于脈沖反射法的非線性聲學(xué)原理，針對丁羥襯層非線性系數(shù)受緩沖桿非線性及界面反射、透射系數(shù)不斷變化影響的問題，推導(dǎo)了緩沖桿和丁羥襯層的非線性基波、諧波幅值方程，提出了包含緩沖桿非線性的襯層非線性系數(shù)表征方法，去除了緩沖桿非線性特性的影響；并設(shè)計研制了丁羥襯層固化過程非線