無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

孫曉云

【摘 要】本文針對(duì)應(yīng)用激光、超聲和射線等方法的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，分別對(duì)其概念、檢測(cè)方法、優(yōu)缺點(diǎn)做了詳細(xì)闡述。在跟蹤和預(yù)測(cè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，說(shuō)明了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在未來(lái)的工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中的重大意義。

【關(guān)鍵詞】激光無(wú)損檢測(cè) 超聲無(wú)損檢測(cè) 射線無(wú)損檢測(cè)

【中圖分類號(hào)】TN24【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0133-01

一、激光技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用

激光技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用始于七十年代初期，由于激光本身所具有的獨(dú)特性能，使其在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，并逐漸形成了激光全息、激光超聲等無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)，這些技術(shù)由于其在現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)方面具有獨(dú)特能力而無(wú)可爭(zhēng)議地成為無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的新成員。

1.激光全息無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

激光全息術(shù)是激光技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最早、用得最多的方法。激光全息無(wú)損檢測(cè)約占激光全息術(shù)總應(yīng)用的25%。其檢測(cè)的基本原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體加外加載荷，利用有缺陷部位的形變量與其它部位不同的特點(diǎn)，通過(guò)加載前后所形成的全息圖像的疊加來(lái)反映材料、結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在缺陷。

激光全息無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下幾方面。

（1）將全息圖記錄在非線性記錄材料上，以實(shí)現(xiàn)干涉圖像的實(shí)時(shí)顯現(xiàn)。

（2）利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)獲取干涉條紋的實(shí)時(shí)定量數(shù)據(jù)。

（3）采用新的干涉技術(shù)，如相移干涉技術(shù)。在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高全息技術(shù)的分辨率和準(zhǔn)確性。

二、超聲檢測(cè)技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（UT）是五大常規(guī)檢測(cè)技術(shù)之一，與其它常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相比，它具有被測(cè)對(duì)象范圍廣。檢測(cè)深度大；缺陷定位準(zhǔn)確，檢測(cè)靈敏度高；成本低，使用方便；速度快，對(duì)人體無(wú)害以及便于現(xiàn)場(chǎng)使用等特點(diǎn)。

1.超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

（1）目前大量應(yīng)用于金屬材料和構(gòu)件質(zhì)量在線監(jiān)控和產(chǎn)品的在投檢查。如鋼板、管道、焊鞋、堆焊層、復(fù)合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機(jī)車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測(cè)等。

（2）各種新材料的檢測(cè)。如有機(jī)基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)陶瓷材料、陶瓷基復(fù)合材料等，超聲檢測(cè)技術(shù)已成為復(fù)合材料的支柱。

（3）非金屬的檢測(cè)。如混凝土、巖石、樁基和路面等質(zhì)量檢驗(yàn)，包括對(duì)其內(nèi)部缺陷、內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)度的檢測(cè)應(yīng)用也逐漸增多。

（4）大型結(jié)構(gòu)、壓力容器和復(fù)雜設(shè)備的檢測(cè)。由于超聲成像直觀易懂，檢測(cè)精度較高。因此，近幾年我國(guó)集超聲成像技術(shù)及超聲信號(hào)處理技術(shù)等多學(xué)科前沿成果于一體的超聲機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)已研制成功，為復(fù)雜形狀構(gòu)件的自動(dòng)掃描超聲成像檢測(cè)提供了有效手段。

（5）核電工業(yè)的超聲檢測(cè)。

（6）其它方面的超聲檢測(cè)。如醫(yī)學(xué)診斷廣泛應(yīng)用超聲檢測(cè)技術(shù)；目前人們正試圖將超聲檢測(cè)技術(shù)用于開(kāi)辟其它新領(lǐng)域和行業(yè)，如人們正努力將超聲檢測(cè)技術(shù)用于血壓控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)作非接觸檢測(cè)、辨識(shí)。性能分析和故障診斷等。

三、射線技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

1.射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

射線檢測(cè)技術(shù)是利用射線（X射線、射線、中子射線等）穿過(guò)材料或工件時(shí)的強(qiáng)度衰減，檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。穿過(guò)材料或工件的射線由于強(qiáng)度不同在X射線膠片上的感光程度也不同，由此生成內(nèi)部不連續(xù)的圖像。

（1）早期使用在石油工業(yè).分析鉆井巖芯。

（2）在航空工業(yè)用于檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)復(fù)合材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)某些復(fù)合件的制造過(guò)程。也用于一系列情況下樣件的評(píng)價(jià)；這種檢測(cè)與評(píng)價(jià)過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了取樣破壞分析過(guò)程。

（3）檢測(cè)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣的射線系統(tǒng)使用電子直線加速器X射線源，能量高迭25MeV，可檢驗(yàn)直徑達(dá)3m的大型同體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

（4）檢驗(yàn)小型、復(fù)雜、精密的鑄件和鍛件，進(jìn)行缺陷檢驗(yàn)和尺寸測(cè)量。

（5）檢查工程陶瓷和粉末冶金產(chǎn)品制造過(guò)程發(fā)生的材料或成分變化，特別是對(duì)高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。

（6）組件結(jié)構(gòu)檢查。

四、無(wú)損檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

1.超聲相控陣技術(shù)

超聲檢測(cè)是應(yīng)用最廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有許多優(yōu)點(diǎn)，但需要耦合劑和換能器接近被檢材料，因此，超聲換能、電磁超聲、超聲相控陣技術(shù)得到快速發(fā)展。其中，超聲相控陣技術(shù)是近年來(lái)超聲檢測(cè)中的一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)。

超聲相控陣技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器來(lái)產(chǎn)生和接收超聲波波束，通過(guò)控制換能器陣列中各陣元發(fā)射（或接收）脈沖的時(shí)間延遲，改變聲波到達(dá)（或來(lái)自）物體內(nèi)某點(diǎn)時(shí)的相位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)聚焦點(diǎn)和聲束方向的變化，然后采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像成像。與傳統(tǒng)超聲檢測(cè)相比，由于聲束角度可控和可動(dòng)態(tài)聚焦，超聲相控陣技術(shù)具有可檢測(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和盲區(qū)位置缺陷和較高的檢測(cè)頻率等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速、全方位和多角度檢測(cè)。對(duì)于一些規(guī)則的被檢測(cè)對(duì)象，如管形焊縫、板材和管材等，超聲相控陣技術(shù)可提高檢測(cè)效率、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低技術(shù)成本。特別是在焊縫檢測(cè)中，采用合理的相控陣檢測(cè)技術(shù)，只需將換能器沿焊縫方向掃描即可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的覆蓋掃查檢測(cè)。

2.微波無(wú)損檢測(cè)

微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)將在330～3300 MHz中某段頻率的電磁波照射到被測(cè)物體上，通過(guò)分折反射波和透射波的振幅和相位變化以及波的模式變化，了解被測(cè)樣品中的裂紋、裂縫、氣孔等缺陷，確定分層媒質(zhì)的脫粘、夾雜等的位置和尺寸，檢測(cè)復(fù)合材料內(nèi)部密度的不均勻程度。

微波的波長(zhǎng)短、頻帶寬、方向性好、貫穿介電材料的能力強(qiáng)，類似于超聲波。微波也可以同時(shí)在透射或反射模式中使用，但是微波不需要耦合劑，避免了耦合劑對(duì)材料的污染。由于微波能穿透對(duì)聲波衰減很大的非金屬材料，因此該技術(shù)最顯著的特點(diǎn)在于可以進(jìn)行最有效的無(wú)損掃描。微波的極比特性使材料纖維束方向的確定和生產(chǎn)過(guò)程中非直線性的監(jiān)控成為可能。它還可提供精確的數(shù)據(jù)，使缺陷區(qū)域的大小和范圍得以準(zhǔn)確測(cè)定。此外，無(wú)需做特別的分析處理，采用該技術(shù)就可隨時(shí)獲得缺陷區(qū)域的三維實(shí)時(shí)圖像。微波無(wú)損檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉、易于操作、便于攜帶.但是由于微波不能穿透金屬和導(dǎo)電性能較好的復(fù)合材料，因而不能檢測(cè)此類復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷，只能檢測(cè)金屬表面裂紋缺陷及粗糙度。

近年來(lái)，隨著軍事工業(yè)和航空航天工業(yè)中各種高性能的復(fù)合材料、陶瓷材料的應(yīng)用，微波無(wú)損檢測(cè)的理論、技術(shù)和硬件系統(tǒng)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，從而大大推動(dòng)了微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱建堂；激光、紅外和微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]；無(wú)損檢測(cè)；1997年11期

[2] 陳積懋；無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的進(jìn)展[J]；無(wú)損檢測(cè)；1994年08期