材料缺陷检测综述

材料缺陷检测综述学号：xxxxxxxx姓名：某某某指导教师：某老师材料缺陷检测综述某某某（xx大学xx系，xx xx，xxxxxx）摘要：材料缺陷检测的主要目的就是检测物体表面及内部的缺陷，从而对材料的等级作出评价或对健康状况进行检测。

随着光学、声学以及计算机图形学的发展，材料检测已经由传统的人工作业转变为现代的高效的机器流水作业。

各种检测技术各有所长，广泛应用于混凝土、钢材和木材等材料的检测上。

本文将分别对这三种材料的缺陷检测方法做以分析，介绍缺陷检测的方法和发展趋势。

关键字：材料缺陷检测、混凝土、钢材、木材Summary of Material Defect InspectionXXXXX-Xxxxxx(Department of Mechanics of X University,Xx Xx xxxxxx,China) Abstract：The main purpose of Material Defect Inspection is to inspect surface and internal defects,so as to evaluate the level of the material and detect the state of health.With the development of opticics,acoustic,and computer graphics,method of inspection has changed from traditional manual operations into a mordem and efficient machine flowshop.Various inspection techniques have their own strengths,and is widely used in the inspection of concrete,steel and wood.In this paper,I will analyze inspection method of the four material listed above,and introduce the development trend of defect inspection.Keywords:Material Defect Inspection,concrete,steel,wood一、材料缺陷检测总论1.材料缺陷检测的意义材料的缺陷总体上来分有材料表面的缺陷和材料内部的缺陷。

其中，材料表面的缺陷会使产品等级下降;更为重要的是，缺陷，无论是表面缺陷还是内部缺陷，都将会给材料、结构带来严重的力学性能下降，其中应力集中现象会非常严重地影响材料的力学性能。

因而，对材料进行缺陷检测就显得十分必要。

一方面，我们可以对产品进行合格检定或者性能分级，更重要的一方面，我们可以对在用材料进行健康检测，这在现代的高层建筑和桥梁中应用尤为广泛。

2.缺陷检测的一般方法传统的检测大多是用人工的方法，使用肉眼（或在放大镜下）观测材料，凭借经验来对缺陷进行检测。

但肉眼识别有一定的局限性，尤其在面对多种缺陷的时候，缺陷的尺寸和形状变化很大，人工分类比较困难；而且肉眼很难检测到材料内部的缺陷。

因而，传统的检测方法已经不能适应现代工业生产和检测对快速检测和实时检测的要求。

随着光学、声学以及特别是以计算机图形学为代表的计算机科学的发展，材料检测已经由传统的人工作业转变为现代的高效的机器流水作业。

现在有着超声波检测、冲击——回波检测、激光检测、电子散斑、剪切散斑、相移检测、涡流检测等多种技术。

检测方法五花八门，广泛应用于各种检测实践，能够满足对快速检测和实时检测的要求。

3.缺陷检测的使用范围混凝土作为一种来源广泛的建材，在土木行业有着广泛的应用；钢材作为一种强度高、来源广的材料，在土木、机械、航天航空等各工业行业中也有着相当广泛的应用；而木材也在装饰行业等与人们生活息息相关的行业中发挥着重要作用。

这三种材料的缺陷检测尤为重要，并且因为检测量大，符合流水检测的条件，因而目前在缺陷检测领域被研究的也最为深入。

本文也将于下面分别对混凝土、钢材和木材这三种材料分别介绍目前的检测方法，并展望未来的检测方式发展趋势。

二、混凝土的缺陷检测1.总论作为一种施工方便、性能良好、价格低廉的建筑材料，混凝土被广泛应用于当前的各种土木工程建筑、构筑物中。

由于混凝土现场浇注施工的特点，导致其质量控制比较困难，常常出现各种缺陷，因此建设工程上对于混凝土缺陷的无损检技术向来是关注的重点。

根据混凝土缺陷的特征和特征尺寸，可以将混凝土的缺陷分为宏观缺陷、细观缺陷和微观缺陷；根据缺陷存在的形式和人们的观察，混凝土缺陷又分为外观质量缺陷和内部缺陷。

一般认为，细观缺陷和微观缺陷是混凝土浇筑成型过程中的必然产物，是混凝土的固有缺陷，这些缺陷对混凝土总体性质的影响是混凝土力学行为的根源；从工程实践出发，人们主要关心与检测的都是混凝土的宏观缺陷，如蜂窝、麻面、孔洞、裂缝等缺陷。

目前对混凝土缺陷检测的主要方法有：超声检验法、红外检测法、雷达检测法、冲击——回波法以及声发射法。

其中超声检测法是比较传统的检测方法，其余几种是随着科学技术，尤其是计算机分析技术的发展而发展起来的；最近几年，传统的超声检测法也有了新的发展。

2.超声检验法利用超声检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间、接受波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。

作为一种传统的混凝土缺陷检测技术，超声法已经比较成熟。

由于信号穿透能力强，并辅助以信号放大后，超声波可以穿透几十米的测距，因而，超声检测法不仅用于一般房屋的检测，也广泛应用于大坝等大型混凝土基础的缺陷检测中。

近几年，超声检测方法也有了自己的发展。

在检测技术上，除了混凝土参数、强度等参数外，对动弹性模量和水下结构裂缝开展的应用也正在开展研究，超声断层成像理论技术也在发展。

在检测仪器设备上，从早期的电子管、晶体管模式已经转化为现在的集成化数字式超声检测仪，以工控机、微型机和掌上设备为核心的监测系统日益完善。

相信随着可移动处理设备的发展，携带更加方便，运算更为快捷的处理系统将投入使用。

3.红外检测法红外检测是通过物体的热量和热流来确定其质量的一种方法。

物体内部存在的裂缝和缺陷会改变物体的热传导，使物体表面质量分布产生差别。

利用红外热成像仪进行红外摄像，即可查出物体的缺陷位置。

红外探测技术有着以下特点：探测器只相应红外线，故可以全天候工作；温度分辨率高，探测精度高；测温范围广，应用领域宽；适用于非接触、大面积的遥测。

红外线探测对于材料近表面的缺陷、层状结构比较命案，因而适用于混凝土表层的缺陷检测，但不适用于体积较大的混凝土结构内部缺陷检测。

在目前的应用中，主要用于建筑外墙的剥离检测以及墙面、屋面的渗漏检测。

4.雷达检测法雷达波属于电磁波的一种，雷达检测的主要原理是利用雷达波在混凝土中传播时，传播速度与介质的介电常数有关，当遇到混凝土界面、内部缺陷、钢筋等介电常数变化较大的目标时会发生反射、散射等现象，因而可以通过反射信号的波形、传播时间等参数判断混凝土内部的情况。

雷达自发明以来广泛应用于船舶、气象、军事等领域，上世纪末日本首先开发用于混凝土内部缺陷检测的混凝土雷达。

一般混凝土雷达缺陷检测系统由主机、发射天线和数采系统组成。

发射天线向结构体发射雷达波，数采系统负责采集结构的反射波，并有主机通过雷达图像确定混凝土缺陷的性质和位置等。

5.冲击——回波法冲击——回波法的基本原理是弹性冲击产生和瞬时应力波理论。

应力波在物体内传播过程中，当遇到内部缺陷时，波便不能穿透而发生反射，一旦波速确定，而且选择正确的冲击装置，就可以通过单面测试准确第测试缺陷的位置和深度，当构建不存在阻挡时可测定其厚度。

与其他方法相比，冲击——回波法具有可单面测试、对材料分层缺陷明显等优点，因而被首先地应用在了路面、隧道衬砌等厚度和缺陷检测中。

目前该方法主要被应用于钢筋密集区混凝土裂缝、空隙、蜂窝缺陷的检测中。

6.声发射法声发射法是利用混凝土受力时因内部微区破坏而发生的现象，根据声发射信号分析混凝土损伤情况的一种方法。

具体来说，在材料受力过程中，由于内部的不均匀性，会产生局部应力集中造成不稳定的应力分布。

在应力松弛的过程中释放的应变能，一部分以应力波的形式发射和传播，即是声发射现象。

目前在声发射的应用中，主要是测定混凝土的出裂应力，以确定断裂参数。

由于声发射技术是一种动态无损的检测技术，人们越来越多地将其应用在混凝土结构的健康实时监测上，通过预埋的传感器，对可能发生的损伤进行检测、定位、分析和检测，这是其他测试方法无法比拟的。

三、钢材的缺陷检测1.总论由于钢材力学性能好，材料来源广泛，价格低廉，而且与混凝土有着很好的协同工作性能，钢材被广泛应用于工业生产的各个领域。

而钢材中的缺陷往往会造成受力过程中的应立集中，会严重影响结构、构件的力学性能，因而对钢材的缺陷检测显得尤为重要。

根据钢材缺陷的不同存在位置——钢管中、焊接处、钢材表面，缺陷检测的方法也不尽相同。

目前应用最为广泛的三种钢材缺陷检测方法分别是：超声检测法、涡流检测法以及X射线检测法。

一般来说，超声检测法的应用较为广泛，可以用于检测各种钢材的缺陷，在焊接结构中的检测尤为突出；涡流检测法主要应用于钢管内表面的探伤；而X射线检测法主要用于铸件缺陷的检测。

2.超声检测法超声波检测是利用材料本身或内部缺陷声学性质对超声波传播的影响，非破坏性地探测材料表面以及内部的缺陷（如裂纹、气泡、夹渣等）的大小、形状以及分布状况。

超声波检测具有灵敏度高、穿透性强、检测速度快、成本低和对人体无害等优势。

检测时，超声波会从缺陷处反射而在监视器上出现缺陷波，缺陷波的波形及波幅因缺陷的大小及几何形状而发生变化，因而可以根据缺陷波的波形特性来评估缺陷性质。

传统的超声检测采用压电换能器产生超声信号，为使超声波有效进入试件一般需要耦合剂，对某些被测材料会产生污染，对材料形状的复杂性也有一定的限制。

为解决这一问题，现在已经发展出激光超声检测技术。

与传统的超声检测采用压电换能器不同，激光超声检测法利用激光作为激发源。

由于激光的超声激发与接受不需要耦合剂，而且可以实现遥发遥收，因而可以满足现代测量更多的技术要求，应用也更为广泛。

3.涡流检测法涡流检测法是建立在电磁感应原理基础之上的一种适用于导电材料的无损检测方法。

当把导体置于交变磁场之中，导体中就会有感应电流存在，也即产生涡流。

由于导体内的各种缺陷的存在，会导致导体中涡流的变化，因而可以通过对涡流的检测来判定导体的缺陷性质。