淺析超聲波無損檢測技術及其應用

杜孟啟 蔣 娟 代 揚

（臥龍電氣南陽防爆集團股份有限公司 河南南陽 473000）

1 超聲波無損檢測技術的簡介

超聲波無損檢測是利用超聲波與工件產生相互作用的原理，就反射、透射和散射的波進行研究，對檢驗物存在的缺陷檢測、幾何特征測量等并通過數據分析進行評價的技術。其最大的優勢就是在不損害被檢測物體使用性能和原始形態的前提下，對檢測物體進行檢驗看其內部是否存在不完善或缺陷問題、以及不均勻性，除此之外超聲波無損檢測技術能夠詳細的檢測出被檢驗物體的缺陷大小、缺陷的具體位置、數量等詳細信息，技術員工依據這些數據進行詳細的分析從而確定檢測物體的現狀?，F如今這項技術在航天、航海、特種設備、核工業以及機械工程檢驗等許多行業中被廣泛應用。

2 超聲波無損檢測技術在我國的發展實況

在20世紀50年代初，超聲波無損檢測設備才開始被引進入我國，當時這些技術設備被廣泛應用于工業制造生產中。于20世紀80年代初，我們國家就自發研究并生產了超聲波無損檢測設備，測量精度、放大器線性等主要技術相比之前的設備各項指標數據都有了很大程度的提升。在80年代末期，由于集成電路的快速發展，開啟了數字化超聲波檢測儀器的新時代。近幾年，在我國國民經濟快速發展的時代下，數字化超聲波檢測儀器也得到快速發展的空間。在我國現如今已有很多家企業專門從事超聲波無損檢測儀器的硏究、生產機構和企業，例如：中科院武漢物理研究所、南通精密儀器有限公司等都是大家眾所周知的知名企業。目前，我國的超聲波無損檢測設備開始向數字化、智能化的領域發展，并取得了優異的成績。與此同時國內的航空航天領域、石油化工領域、核電站和鐵路領域等這些大型的企業，不斷的引進和學習國外先進設備的理念和檢測技術，更新了我國的超聲檢測設備的研究理念。

3 超聲波無損檢測技術的原理及優缺點

3.1 超聲波無損檢測技術的原理

超聲波無損檢測技術的原理是物體在被檢測的時候利用超聲波的傳導性在不破壞檢測物體的性質的同時，利用其傳導性的功能檢測。其原理主要為：①檢測物在被進行檢測的過程中都會產生超聲波，利用相應的技術設施將這些超聲波的信息導入到所要檢測的試件中。②超聲波在傳導的過程中會和檢測物體的材料性質或者其中存在的缺陷問題發生一定的作用，這種作用會影響超聲波原本的方向。③檢測設備能及時的收集超聲波的傳導情況，工作人員就能夠及時的根據實際情況作出分析并處理問題。④檢驗人員依據收集到的形狀特征及數據信息等，能夠及時準確的判斷檢測物體是否存在缺陷，以便及時解決問題。

3.2 超聲波無損檢測技術的優勢

現如今超聲波無損檢測技術被大量運用于金屬類及非金屬類材料的檢驗當中，由于超聲波具有較強的穿透力，所以對于檢測一些厚度相對較大的檢驗物時超聲波無損技術就是最佳的選擇。例如：對于3mm厚度以內的金屬材料進行缺陷檢測時，超聲波無損檢測技術就能輕松應對，甚至還可以穿透較長的鋼管進行檢測。

除此之外，超聲波無損檢測技術對檢測物體中存在缺陷的具體位置定位的準確度也很高。據有效數據表示：超聲波無損檢測技術對檢測物體中存在缺陷檢測的準確率為90%以上。因為具有較強的感知靈敏度，所以在被檢測物體中哪怕是面積較小的缺陷也都能被檢測出來并準確定位。

另外由于超聲波無損檢測技術的檢測的投資成本相對低，檢測速度快，對工作人員及周邊的環境沒有造成任何的危害，因此被廣泛適用于工程施工的質量檢測當中。

3.3 超聲波無損檢測技術存在的不足

雖然近年來超聲波無損技術被廣泛的應用于各大工程中，但是超聲波無損檢測還是有很多不足之處。例如它在檢測形態復雜或是形狀不規則的物體時，一般檢測出數據的準確率相對都較低。超聲波技術雖然對檢測物體缺陷問題定位很準確，但是還是存在不足比如對于定量性的數據信息采集，超聲波無損技術還達不到精確的要求，依舊要求工作人員的進行細致研究。另外，如果被檢測物體中發現有晶質物體存在，最終的檢測結果就會產生不同程度的影響。

4 超聲波無損檢測技術的具體應用

超聲無損檢測技術因其檢測范圍廣、深度大、對被檢測物體的缺陷定位率準確、投資成本較低、操作方便、快捷等優勢被廣泛應用，同時幾年來也得到快速的發展，這項技術幾乎融入了所有的工業部門。金屬材料和構件的檢測是目前主要應用的兩大部門，其中包括商品的在線質量監控和產品檢查。以下主要從超聲波無損檢測技術對鋼管混凝土的密寬和均勻性的標準檢測應用以及超聲波無損檢測技術在檢測橋梁內部鋼筋質量標準的應用。

4.1 鋼管泥凝土的密度和均勻性的標準檢測應用

超聲波無損檢測技術在對鋼管混凝土進行檢測的時候，超聲波對銅管中泥凝土的密度以及均勻性的檢測起著至關重要的作用，超聲波是一種具有傳送量和傳送信息功能的聲波。檢測設備接收到被測物體釋放出來的被改變過的超聲波狀態，高加波損耗，依據這些信息從而檢測出鋼管中混凝土的密度以及均勻性，如果在檢測中產生的超聲波較小，超聲波的耗損相對較低時這就代表鋼管混凝土的密度和均勻性都比較好。相反如果在鋼管混凝土的密度和均勻性都比較差的情況下，那么在傳送檢測的過程中，超聲波產生的能量相對就會較大，高頻超聲波波的耗損也比較大。

4.2 檢測橋梁內部鋼筋質量標準的應用

超聲波對檢測橋梁內部鋼筋質量標準的應用中同樣起到了至關重要的作用，超聲波無損檢測技術給人們的日常生活帶來了很大的方便。尤其在建筑工程方便被越來越重視，因為在建筑的施工過程中，建筑物的建設以及日后的維護工作都需要應用到超聲波無損檢測技術。因為橋梁常年在戶外，要經歷風、日、電、雪，夏天的板溫等惡劣環境的考驗，在冬季，經歷冬天的寒冷，橋梁內部的鋼筋難免會在一定程度上發生損害。因為橋梁內部的鋼筋質量直接會影響行人的安全，如果橋梁內部鋼筋質量發生變化后不及時檢修處理，會導致很嚴重的后果，安全事故發生也是不可避免的，甚至會造成大量經濟損大，阻礙了交通便利。所以要定期利用超聲波無損檢測對橋梁內部的鋼筋質量進行檢測，通過超聲波檢無損檢測技術，檢測分析的內部結構的狀態數據與原始的內部結夠進行比較，從而初步判斷其損耗程度，然后進行全面的分析，并及時制定相應的建筑方案和具體實施策略。

5 超聲波無損檢測技術的展望

超聲波無損檢測技術的應用依賴于其具有完善的檢測工藝和方法，為了適應現今的工作效率從而提高檢測效率，因此超聲檢測技術得到進一步的發展。隨著超聲波機器掃描成像技術的成熟發展，超聲成像檢測技術因此也得到快速發展。目前，超聲波無損檢測儀器的發展開始向檢測設備的自動化、超聲波信息處理實現數字化、智能化診斷、成像技術多樣化等方向發展。

5.1 檢測設備自動化

現今超聲波無損檢測技術鋼鐵和機械行業已經廣泛采用了，管材、板材或其它型材的檢測已經成為基本的自動流水線檢測。此外，還更新了各種類型的專業檢測儀器，如針對窄空間的管道檢測時，利用遙控自動爬車進入檢測管道后變速齒輪焊縫的自動超聲檢測系統等。

5.2 超聲波信息處理實現數字化

目前，超聲波信息處理已經實現了數字化，自適應算法、小波分析等各種現代化信息處理技術已經被廣泛應用，這些數字化信息技術既能在一定程度上有效的減少超聲回波中夾雜的噪聲，又能對檢測物體中存在缺陷的屬性進行詳細分析，在一定程度上提高了檢測的準確性。

5.3 智能化診斷

借助超聲波無損模式的識別和人工網絡技術的應用，既可以對存在的缺陷類別進行智能分類，同時檢測的結果也可以進行智能化的進行評定，大大的減少了人為因素產生的影響，為提高檢測結果的準確性提供條件。

5.4 超聲波成像技術多樣化發展

超聲波成像技術是超聲波無損檢測技術的另一個重要發展領域。超聲波成像技術可以為工作人員提供直觀的信息，實現了成像技術的多樣化，避免了傳統超聲檢測技術的缺陷帶來的數據顯示不直觀、難以判斷的缺點。

總之，隨著檢測設備的自動化、人工智能、技術設備的更新發展、以及科學技術的進步，超聲檢測設備正在向著檢測設備自動化、智能化和數字化、以及圖像多樣化的領域發展。