运载火箭总装管路系统的连接处(含管接头和法兰连接界面)进行气密性检测是在火箭总装工艺中极重要的一个环节,而在管道连接处常因装配问题而存在泄漏的情况。目前应用于总装管道气密性检测的方法为“皂泡法”,而此方法在人工刷涂肥皂水的过程中因环境和人为视觉影响存在耗时长、容易发生误判和漏判问题。为解决传统“皂泡法”的问题,研究旨在提高运载火箭总装管道连接处气密性检测效率的新设备,并提供新的检测工艺。基于上述问题,本文在国防基础科研计划,子课题(XXX管路气密性检测技术与设备开发)项目的支持下,以运载火箭管道连接处(管接头与法兰连接)为研究对象,在实验平台的搭建、设备硬件各部分的选取设计与制造、实验室实验分析研究、火箭总装现场实验分析研究几方面开展研究:(1)管道微泄漏声发射检测系统实验设计研究。为完成现场火箭管道有无泄漏的判别,应先对管接头/法兰连接管道泄漏诊断机理进行探究。在实验室搭建的管道微泄漏实验台(标定与测漏平台)上开展实验研究,确定泄漏的单位与标定方法,比较分析不同泄漏率下管道微泄漏声发射信号时域、频域现象,提取管道在不同泄漏率下能用于管道微泄漏诊断的指标,进而为下一步火箭总装现场实验中奠定理论基础。(2)管道微泄漏声发射检测系统硬件测试与实现研究。前期实验室通过商用PAC设备对火箭管道模拟泄漏工况的检测,确定了其不同泄漏率与泄漏信号之间的联系,确定可用拟合特征频域段作为判定泄漏等级的核心算法,随着泄漏的增大其拟合频域面积也就愈大。在此基础上,接着选择与设计制造传感器、放大器、单片机等各部件,例如根据测得的特征信号选取在特征频段敏感的传感器,根据采样频域选取适用的单片机模块等等,并进行硬件调试以满足对性能的要求。(3)微泄漏声发射检测系统实验室现象与分析研究。先对运载火箭管接头连接管道进行实验分析,发现时域信号若以信号幅值最大值或方差为特征能判别不同的泄漏等级,然而却受环境噪音的影响容易造成误判。后进一步将信号进行快速傅里叶变换,剔除不需要的频谱后,经试验验证发现50 KHz~70 KHz频段进行面积包络对判别泄漏等级具有高度的抗干扰性、可行性与可靠性。最后对运载火箭法兰连接管道进行了简单的分析,与管接头得到的结论一致,只是频带稍移至60 KHz~70 KHz。在实验室实验中得到初步的结论,为接下来火箭总装现场的实验研究打下实验室研究基础。(4)运载火箭管道总装现场实验现象与分析研究。使用宽频传感器对环境噪音检测进行研究,发现工厂中复杂的环境对专用微泄漏声发射检测设备的检测时域上有很大的影响,而在频谱上仅有开头5KHz的一个波峰,之后的频段乃是平滑的曲线,在有泄漏时发现在60~85KHz有两个“波包”。环境噪音虽对开发板的检测会造成影响,导致整体幅值升高,但没有频域上的“波包”情况,而检出泄漏时在特征频域段则有明显的“波包”现象。故若是以50~125KHz发现有无“波包”为依据,可以很好地判别有无泄漏。研究表明,本文旨在解决“皂泡法”误判与漏判的实际问题,对满足工厂的需求有实际意义,对国内航天企业运载火箭总对接管路系统气密性能检测有借鉴意义。