基于超聲波檢測的汽車防雨密封性試驗研究

摘 要：分析了超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測原理，同時研究了超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統，以期為基于超聲波檢測的汽車防雨密封性試驗提供一些參考，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。

關鍵詞：超聲波檢測；汽車防雨密封性；試驗

汽車性能綜合測試能夠全面、準確地反映汽車整車技術性能。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進行汽車防雨密封性試驗，能夠快速、準確地發現汽車縫隙位置，以便及時采取措施進行修復，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、自動光學檢測法、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，有著檢測時間短、檢測方法和步驟簡單以及檢驗成本低的優勢，廣泛應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過程中或是使用過程中出現一些細微裂縫，從而導致壓力系統發生泄漏。當壓力容器內部壓強超過外部壓強時，密封容器內氣體會從容器的漏孔漏出，一旦容器漏孔尺寸較小且雷諾數較高時，沿容器漏孔漏出的氣體就會形成湍流，同時湍流在漏孔附近會產生一定頻率的聲波，漏空孔尺寸直接決定著該聲波振動的頻率，當容器漏孔較大時人耳能夠直接聽到漏氣聲，當漏孔很小且聲波頻率大于20 kHz時，該聲波便無法被人耳捕捉到，然而該聲波仍然會在控制進行傳播，即空載超聲波。超聲波為一種高頻短波信號，其強度會隨著漏孔距離的增加而迅速衰減，是一種方向性較強的信號，采用超聲波進行汽車防雨密封性檢測能夠簡單、準確地判斷出漏孔位置。

采用超聲波進行汽車防雨密封性能檢測時，應當借助超聲波發生器。在開展超聲波汽車防雨密封性檢測時，應先在汽車車體內安裝超聲波發生器，超聲波發生裝置產生的超聲波會在均勻介質中按直線方向傳播，當其到達界面或者遇到另一種介質時，會發生反射和折射，同時服從幾何光學的反射和折射定律。超聲波的能量和波形會在其反射和折射過程中出現變化，其反射能量和透射能量的變化與兩種介質聲阻抗特性的有關，當兩介質聲阻抗特性差越大，產生的反射波強度越大。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行反射，置于車體內超聲波發生器產生的超聲波會在汽車車體內會發生偏轉，然而若車體存在縫隙，超聲波便能夠穿透縫隙到達車體外。根據這一原理，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、封口處時候有超聲波穿透，同時超聲波檢測裝置接收探頭將接收的超聲振動波轉換成電信號，根據泄漏超聲的聲壓級與泄漏處尺寸相關，檢測出電壓信號判斷車體縫隙的大小，并根據超聲波的束射特性、方向性強及定向傳播，準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

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

所在的位置進行精確定位，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的硬件系統如圖1所示。通過試驗箱進行模擬試驗，建立縫隙大小與輸出電壓數據庫；同時根據等效試驗，建立輸出電壓與淋雨試驗中人工評定結果數據庫，將超聲波檢測試驗結果與淋雨試驗結果對應分析，從而得到汽車防雨密封性評定結果。

同時，超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統的軟件系統主要功能為協調控制系統各個硬件組成部分的工作，并且完成相關數據采集、數據處理及顯示、結果評定等功能。圖2為超聲波檢測的汽車防雨密封性檢測系統的軟件系統。采用采用超聲波進行汽車防雨密封性能檢測，能夠建立超聲波發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系，利用試驗現場采集到的相關試驗數據，利用基于最小二乘法和Matlab軟件，構建能夠描述汽車防雨密封性能的經驗數學模型，以便對入場車輛的防雨密封性進行實時檢測，并將檢測到的信號輸入主控計算機進行分析和處理，得出試驗結果。

3.結束語

在采用聲波檢測技術開展汽車防雨密封性試驗時，可以在汽車車體內安裝超聲波發生器，以發送超聲波信號，同時在出體外采用超聲波檢測裝置將超聲振動波轉換成電壓信號并進行輸出，利用計算機對輸出的電壓信號進行處理分析，便能進行汽車的防雨密封性能的自動檢測。

作者簡介：何永明，男，工程師，本科學歷，從事汽車檢測、汽車工程研究等。