超声波无损检测技术的发展

超声波无损检测技术的发展

梁棋钰（武汉理工大学交通学院船海ZY1101班0121102090637）

摘要：超声波无损检测是物体无损检测的一种重要方法,几乎应用到所有工业部门。本文浅谈了超声无损检测技术的发展历史，并展望超声波检测技术发展趋势。

关键词：超声波；无损检测；无损探伤；无损评价

前言

人工智能技术、自适应技术、机器人技术和相关技术在超声无损检测中的应用,使得无损检测的定位、定性和定量的可靠性和完备性大幅度提高,为无损评价奠定了良好的判定基础。现代超声无损检测技术正向着智能化、自动化、图像化、数字化、小型化、系列化、多功能化、信息化和交叉领域的前沿方向发展,实现了复杂形面复合构件的超声扫描成像无损检测,满足现代质量对无损检测的要求。

1 超声波无损检测技术分析

声波的指向性比较好，其频率越高，指向性越好。超声波传播能量大，对各种材料的穿透力较强。超声波的声速、衰减、阻抗和散射等特性，为超声波的应用提供了丰富的信息。超声检测具有适应性强、检测灵敏度高、对人体无害、设备轻巧、成本低廉，可即时得到探伤结果，适合在实验室及野外等各种环境下工作，并能对正在运行的装置和设备实行在线检查。超声法检测过程无损于材料、结构的组织和使用性能；直接在构筑物上测试验并推定其实际的强度；重复或复核检测方便，重复性良好[1]。

应用超声来进行无损检测也有其相应的缺点[2]。对于球面状的缺陷，例如空洞，假如空洞不是很大或分布不是较密集的话，就难以得到足够的回波信号或是其时间变化不明显；对于各向非同性的材料，例如混凝土，相应会存在材料的离析，使得材料密度不均匀，这使得人们把离析误判为是内部的空洞而导致决策上的失误。

2 超声波无损检测仪器的发展

我国50年代初引进苏联超声波探伤仪，60年代初期先后形成了一些批量生产的厂家，80年代初，国内各生产厂研制生产的超声波探伤仪的主要技术招标均有大幅度地提高，较好地满足了超声波探伤技术的需要。我国便携式数字化超声波探伤仪的研制随大规模集成电路的发展也已开始形成规模生产，并得到推广使用。如1989年中科院武汉物理所武汉科威技术公司研制成功国内第一台全数字化超声波探伤仪(KS1010型)，并于1990年批量推向市场，与此同时中科院声学所数字、模拟组合式电脑超声波探伤仪也研制成功并推向市场。汕头超声电子(集团)公司在1980年推出了CTS 一22型超声波探伤仪，其主要性能指标与当时国际同类仪器水平相当，目前该公司已生产出智能式、手推式、便携式彩色、数字式的多种金属超声波探伤仪，其技术、质量、产销量均占全国首位。【3】20世纪80年代，新一代的超声检测仪器——数字化、智能化超声仪问世，标志着超声检测仪器进入一个新时代。超声无损检测仪器将向数字化、智能化、图像化、小型化和多功能化发展。现代的扫查装置也在向智能化方向发展。扫查装置是自动检测系统的基础部分，检测结果准确性、可靠性都依赖于扫查装置。从20世纪90年代以来，出现的各种智能检测机器人，已经形成了机器人检测的新时代及工程检测机器人的系列与商业市场。【4】

3 超声波无损检测技术的发展

随着电子学和计算机科学技术的飞速发展, 采用人工智能技术、自适应技术、机器人技术、相关技术、信息融合技术、激光技术和CAD\CAM 等技术与无损检测技术有机结合以实现复杂形面复合构件的超声扫描成像检测, 是近年来国外复合材料构件无损检测领域研

究的前沿课题。超声无损检测技术主要包括超声成像技术、人工智能技术、自适应技术、机器人技术和相关技术。

3.1超声成像技术

早在20年代，人们就开始探索超声成像的原理及方法，使超声成像成为最早实现的超声无损检测技术。20世纪60年代，激光的发明和光学全息技术的成就极大地刺激了人们对声像研究的兴趣。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点，因而有许多优点，如检测的一致性好，可靠性、复现性高，存储的检测结果可随时调用，并可以对历次检测的结果自动比较，以对缺陷做动态检测等。目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像，超声C扫描成像、超声D扫描成像，ALOK(德文“振幅—传播时间—位置曲线”的缩写)成像，SAFT(合成孔径聚焦)成像，P扫描成像，超声全息成像，超声CT成像等技术。

3.2人工智能技术

目前, 人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的, 在超声无损检测应用中, 主要研

究领域有专家系统和人工神经网络等。

3.3人工神经网络

人工神经网络可实现缺陷的分类, 具有很高的识别准确度, 对于不完全、不够清晰的数据同样有效；具有强大的学习能力, 能从样例中学习, 获取知识；易于实现并行运算, 而且便于硬件上的实现, 从而可大大提高速度。人工神经网络的这些优点, 使其很适合于应用到超声定量无损检测中。由A dap tronics公司研制的ALN 4060智能超声探伤仪就是人工神经网络在超声检测中成功应用的代表。

3.4自适应技术

自适应处理技术是由Widrow.B 等人提出、20世纪60 年代开始发展起来的一门学科, 它是现代信号处理的重要组成部分, 对复杂信号的处理具有独特的功能。目前国内外自适应算法研究仍比较活跃,自适应滤波的优点是对处理参数依赖性比较小, 软、硬件实现均较简单, 因而在工业性应用中有良好前景。近年来, 国内外学者开始尝试将自适应滤波技术用于超声无损检测,使得超声检测目标信号在各种干扰条件下(包括材料结构内部各种干涉杂波) 保持整齐、清晰且不畸变的波形。

3.5机器人技术

无损检测就是以不损害被检测对象为前提, 对其的各种性能进行检测, 。但在进行一些关键部位的无损检测时, 操作者常会遇到难以进入或接近的场合, 因此, 不能采用常规方法实现检测。对此, 采用遥控或自动方式的检测机器人是行之有效的方法。现在国外已有形形色色、各种各样的无损检测机器人。

3.6相关技术

相关技术是一门边缘科学, 它是以信息论和随机过程理论作为基础, 随着信息科学的发展, 相关技术在计算机科学、微电子学、无损检测和人工神经网络等领域日益得到广泛的应用。

4 结语

国外工业发达国家的无损检测技术，目前已逐步由NDI和NDT向NDE过渡，即用材料超声波无损评价来代替超声波无损探伤和超声波无损检测，并且向自动超声波无损评价(ANDE)和定嫩超声波无损评价(QNDE)的方向发展和应用。我国当前迫切需要解决的问题是涉及实际工程应用中亟待解决的问题，如检测方法的规范化，判伤的标准化，检测和验收标准的制订，操作步骤的程序化.检测技术领域的信息化。

【1】罗骐先，李为杜.新编混凝土无损检测技术.中国科学出版社.2004.50～144

【2】刘其伟,程跃辉,王键,秦向杰.超声波无损检测的特点方折及其在混凝之缺陷评定中的应用.华东公路.2003.08.20.(4)

【3】浅谈超声波无损检测技术的发展与应用

/enstyle/newsinfo_534932.html

【4】超声波无损检测的发展/view/072c701414791711cc791745.html