淺談無損光電檢測技術(shù)原理及應(yīng)用

李海龍

摘 要 筆者通過對無損光電檢測技術(shù)原理與特點(diǎn)的分析，提出了無損光電檢測技術(shù)相對于有損檢測技術(shù)的優(yōu)勢，其后對無損光電檢測技術(shù)中的紅外成像無損檢測技術(shù)、超聲無損檢測技術(shù)以及射線無損檢測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期可以實(shí)現(xiàn)無損光電檢測技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 無損光電檢測技術(shù) 原理 應(yīng)用

中圖分類號：S339.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

無損光電檢測技術(shù)是一門集材料學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械工程、人體智能學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等眾多學(xué)科為一體的應(yīng)用型工程技術(shù)。在現(xiàn)代化工業(yè)以及科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，無損光電檢測技術(shù)已經(jīng)在眾多的科學(xué)與工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的重視與應(yīng)用。因此，對無損光電檢測技術(shù)的原理以及其應(yīng)用進(jìn)行研究，進(jìn)而使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)寬，已經(jīng)成為當(dāng)前研究人員的一個(gè)重要研究方向。

1無損光電檢測技術(shù)的原理

無損光電檢測技術(shù)是利用物質(zhì)的光、電磁、聲等特性，在不影響或不損害被檢測物品的使用性能的前提下，對物品進(jìn)行檢測，查看其是否存在缺陷或者不均勻的地方，并給出缺陷的位置、大小、數(shù)量以及性質(zhì)等信息。與破壞性檢測相比，無損光電檢測技術(shù)具有以下的特點(diǎn)：第一，非破壞性。運(yùn)用光電無損檢測技術(shù)對被檢測物品進(jìn)行檢測時(shí)，不會對被檢測物品的使用性能造成損害；第二，全面性。由于光電無損檢測屬于非破壞性檢測，因此，在必要時(shí)，可以100%的對被檢測物品進(jìn)行檢測，這是破壞性檢測無法實(shí)現(xiàn)的；第三，全程性。破壞性檢測只適用于在原材料方面的檢測，而光電無損檢測則不僅能夠?qū)χ圃煊迷牧线M(jìn)行檢測，還能夠?qū)Ξa(chǎn)成品以及服役中的設(shè)備進(jìn)行檢測。

2光電無損檢測的分類與應(yīng)用

2.1紅外成像無損檢測技術(shù)

紅外成像無損檢測技術(shù)是利用紅外探測器將物體所輻射出的紅外線功率信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而運(yùn)用成像裝置中的輸出信號對掃描物體表面的溫度空間分布進(jìn)行一一對應(yīng)模擬，通過電子系統(tǒng)的處理，傳輸至顯示屏上，從而得到與物體表面溫度分布相對應(yīng)的熱像圖。如今，紅外熱成像無損檢測技術(shù)已經(jīng)在眾多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，比如電力設(shè)備的紅外檢測與診斷、石油化工設(shè)備的紅外檢測與診斷、工業(yè)熱設(shè)備及建筑物的紅外檢測與診斷、材料與構(gòu)件的紅外檢測與診斷、電子線路板紅外檢測與診斷、大型石質(zhì)文物病害的紅外檢測與診斷技術(shù)等。此外，紅外成像無損檢測技術(shù)雖然在建筑方面的起步較晚，但是其發(fā)展速度較快，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于建筑物外墻飾面粘貼質(zhì)量檢測、建筑物滲漏的檢測以及建筑結(jié)構(gòu)混凝土火災(zāi)受損、受凍融的檢測等方面。

2.2超聲無損檢測技術(shù)

超聲無損檢測技術(shù)的超聲波具有極強(qiáng)的穿透力，其可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量有問題的產(chǎn)品可以及時(shí)的精準(zhǔn)定位并做出相應(yīng)的處理。由于超聲檢測可以在線進(jìn)行、超聲波對人體無害又不改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，因此其在機(jī)車檢測、建筑與土木工程檢測以及金屬焊接方面得到了廣泛的應(yīng)用。筆者對其在機(jī)車中的車輪缺陷檢測的應(yīng)用進(jìn)行了分析：電磁超聲探傷系統(tǒng)利用超聲表面波的脈沖反射原理進(jìn)行缺陷檢測。當(dāng)輪對沿鋼軌運(yùn)行到探頭位置，輪對踏面接觸探頭的瞬間，EMAT（電磁超聲探傷技術(shù)）在車輪踏面表面及近表面激發(fā)出電磁超聲表面波脈沖，超聲表面波將沿踏面表面及近表面圓周以很小的損耗傳播。如圖1所示，超聲表面波在踏面雙向傳播（順時(shí)針和逆時(shí)針），沿車輪表面及近表面?zhèn)鞑?周后回到探頭位置，EMAT探頭檢測到返回的超聲表面波后形成第1次周期回波；未衰減的超聲波繼續(xù)沿踏面?zhèn)鞑?，依次形成?次、第3次周期回波，直到能量衰減到設(shè)備無法檢測為止。

圖1：探頭在踏面激發(fā)的超聲表面波

2.3射線無損檢測技術(shù)

射線無損檢測技術(shù)具有對被檢驗(yàn)工件無特殊要求，幾乎適用于所有材料；可以直觀地顯示缺陷影像，便于對缺陷進(jìn)行定量、定性和定位等；射線底片能夠長期保存，便于日后追溯查找原因等優(yōu)點(diǎn)，是許多工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手段，而且隨著射線在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，射線檢測技術(shù)更是呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展勢頭。射線無損檢測技術(shù)可以分為四種應(yīng)用類型：一是質(zhì)量檢測，用于焊接、鑄造工藝缺陷檢測；二是物品檢測，可用于機(jī)場、車站、海關(guān)檢查，對結(jié)構(gòu)、尺寸測定；三是測量厚度，用于在線、實(shí)時(shí)、非接觸厚度測量；四是動(dòng)態(tài)研究，用于彈道、爆炸、核技術(shù)、鑄造工藝等動(dòng)態(tài)過程研究。其具體的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：航空航天工業(yè)中，無損檢測技術(shù)用來檢測精密鑄件以及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)等；核工業(yè)無損檢測技術(shù)用來檢測反應(yīng)堆燃料元件的密度和缺陷，確定包殼管內(nèi)芯體的位置，核動(dòng)力裝置的零部件及組件等；鋼鐵工業(yè)CT技術(shù)用來檢測鋼材的質(zhì)量，如管子的外徑、內(nèi)徑、壁厚、偏心率和橢圓度；機(jī)械工業(yè)中可檢測鑄件和焊縫中的微小氣孔、夾雜和裂紋等缺陷。

3結(jié)束語

綜上所述，隨著當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)、圖像識別技術(shù)、電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等的不斷發(fā)展，無損檢測技術(shù)已經(jīng)與更多的技術(shù)相結(jié)合，以期能夠應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，進(jìn)而為不同行業(yè)提供更好的服務(wù)，有效減少了由于被檢測對象損失而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

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