超聲波探測

李青

我們從新聞里聽到某座大橋突然斷裂，或者某高樓意外倒塌的不幸事件時有發生。其實，很多類似建筑物坍塌的重大事故，都是由某個不為人察覺的細節缺失所造成。比如，美國明尼蘇達州的一座鋼架橋突然塌了，事故發生在交通高峰時段，當時有大量的小汽車和大貨車停留在橋面上，所以許多汽車連同車內的司機和乘客都掉進了密西西比河。事故最終導致上百人受傷，十多人失去了生命。事后調查發現：是因橋體某微小的金屬部件無法承受重荷導致了這場事故。其實，不光是橋梁，普通的公路、鐵軌、飛機等，都可能因為一個肉眼看不見的微小裂紋而造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。如果能提早發現安全隱患，這些災難不就可以避免了嗎？可喜的是，英國的科研人員已經發現了一種探測金屬裂紋的新方法。

這種方法利用了聲音發射原理。英國布里斯托爾大學（Bristol University）的工程師團隊從研究回聲開始。他們把數百種不同的超聲波發送進物體，然后探聽和研究這些聲波反射回來的回聲，從而辨別物體內是否存在細小的裂紋。如果單純地采用線性超聲波探測系統，那么發射出去什么頻率的波，從物體反射回來的仍然應是那個頻率的波，若在金屬的中間有個裂縫，則無法從縫隙邊緣反射回來的回聲中確定這個縫隙到底有多大。但是，如果采用新的非線性超聲波探測方法，發射一個頻率的波，就可以得到不同頻率的反射波，這就意味著從中能夠真正聽到物體內到底出現了什么狀況。

目前該系統已經在空中客車A320上進行了機翼的局部測試。結果表明，利用這套新系統，能探測出鉚釘孔周圍正在形成的微小縫紋。而線性超聲波探測系統就無法完成這個任務。這個技術不僅能幫助安全檢查人員精確地評估飛機或者橋梁支撐材料的損耗程度，可以在它們老化之前就提前換上新的，而且這個技術還能幫助人們設計出更安全可靠的橋梁和飛機。不過，到目前為止，該套系統還只能探測鉚釘孔周圍的裂紋。