當前無損檢測自動化技術的研究進展及展望

郭長法

摘 要：近年來，隨著經濟的發展，特別是隨著改革開放的不斷深入，我國的經濟建設取得了巨大的進步，與此同時，我國的無損檢測技術也在不斷的進步。無損檢測技術是在社會中廣泛應用的一項技術，包括在航空、交通等方面應用的十分廣泛。無損檢測技術的高低和好壞將在很大程度上決定著檢測水平的高低，如果對其質量沒有很好的控制，將會給社會以及檢測單位帶來巨大的損失，甚至會對造成不可挽回的損失。因此，對于無損檢測技術應該加強管理，控制檢測的質量。

關鍵詞：無損檢測；自動化技術；研究進展；展望

1研究的意義及必要性

無損檢測技術是產品質量控制中不可缺少的基礎技術，隨著產品復雜程度的增加和對安全要求的更加嚴格，為了保證產品質量，非常有必要對產品進行全面檢測，而這些檢測又必須是非破壞性的。因此無損檢測技術在產品質量控制中發揮的作用越來越重要，在企業中，已經成為保證產品質量的有力手段。

無損檢測的目的三個主要方面。一是質量管理，每一種產品均有其使用性能要求，這些要求通常在該產品的技術文件中規定。無損檢測的只要目的之一就是對原材料、半成品、成品以及產品構件提供實時的工序質量控制，例如缺陷情況、組織狀態、涂鍍層厚度監控等。二是質量鑒定，已制成的產品需要進行最終檢驗，亦即質量鑒定，特別是那些將在高應力、高溫、高循環載荷等復雜惡劣條件下以及惡劣環境中工作的零部件或構件等，僅僅靠一般的外觀檢查、尺寸檢查、破壞性抽檢等是遠遠不夠的，在這方面，無損檢測技術表現出能夠百分之百地全面檢查材料內外部的無比優越性。三是在役檢測使用無損檢測技術對運行期間或正在運行中的設備構件進行經常性的或者定期的檢查，能及時發現影響設備繼續安全運行或使用的隱患，防止事故的發生。例如疲勞損傷，或者產品中原有的微小缺陷在使用過程中擴展成為危險性缺陷等等。

2加強無損檢測過程控制

2.1實驗室在以關注目標代替關注過程中迷失了原來的初衷。質量工作常常被認為是做表面文章，咬文嚼字，這是因為無論是不符合項的整改、糾正措施的實施、還是體系運行的監控，最終都落實在文字和書面上，給人的印象就是編寫一些文件、報表。可是為什么這樣寫，為什么更改某個文件會導致其他文件也要改，這里面實際上已經蘊涵了分析的過程，尤其要關注不同文件之間的關聯性，以及文件本身的邏輯性是否合理。

實際上，質量工作除了在文件、程序上的標準化、規范化之外，在基層單位更重要的是將質量管理的思維和方法有機融入科研和測試工作中，使過程更趨合理、更規范、更行之有效。在以科研、工程技術為主流業務的科研院所中，對基層單位從事質量管理工作的人員的要求實際上較高，不但要對質量體系有宏觀的認識，而且要有所在單位的專業技術背景或教育經歷。

2.2過程包括三個要素，輸入、活動和輸出。無損檢測過程的管理是對全過程以及每一個子過程的管理，包括接受無損檢測委托、樣品管理、檢測工藝規程或圖表編制、檢測系統和環境、檢測工作實施、檢測結果評定、發出檢測報告、以及相關資料的歸檔等等。對無損檢測的輸入、活動過程和輸出質量都要進行控制。

2.3整個無損檢測流程中每個步驟都有相應的文件對其進行控制和記錄。當接收任務時，在實驗室管理體系層面規定了以何種形式接收任務，誰負責接收，以及對委托任務進行評審的方式。在試驗室管理作業文件層面則進一步細化，包括評審委托任務的人員、接收的任務如何向下傳遞等。當編制檢測工藝規程或圖表時，在實驗室管理體系層面僅有簡單描述，但在管理性作業文件層面，詳細規定了規程的格式、編號規則、編制及批準人員的資格、如何進行受控等。

當使用檢測所需原材料時，實驗室管理體系層面僅要求使用合格產品。但在試驗室質量控制程序中則詳細規定了如何從專業技術上保證所用產品合格，有專用表格記錄定期的監控結果，并規定保存期限備查。

3當前無損檢測自動化技術的研究進展

3.1數字圖像自動分析

無損檢測自動化技術的開發與應用對于數字圖像自動分析的觀測指標具有較高要求，其對于檢測物體分析能力也是數字圖像技術的完善方向。而自動化標準中圖像分析能力是否具備實時性、精準性、獨立行、靈敏性、以及自動性，都決定了無損檢測自動化技術的應用效果。當滿足以上諸多特性之后，才能通過數字圖像的自動分析效果支持無損檢測技術達到較高的自動化水平。目前，無損檢測技術在數字圖像自動分析方面需要通過三個步驟完成檢測任務。

（1）需要對檢測圖像進行匹配，選取檢測舞臺的標準樣本，通過統計采集圖像的灰度特征，明確檢測指標與檢測方向。

（2）在明確檢測目標是否存在關鍵特征匹配度的情況下，以特征條件區分特征模型的特征參量獲取條件，并建立標體無關特征模型匹配，以便進行檢測物體分類匹配。

（3）明確與檢測特征存在關聯度較高的特征模型，以此模型作為描述物體檢測特征的量化指標，并借助輔助型圖像處理軟件描述客觀的被測物體特征，以便做出檢測分析。通過以上三個流程，被檢測物體可以通過數字圖像信息的處理過程，完成目標樣本的特征分類，進而提供決策條件與評估指標，為檢測輸出實際數值提供參考。

3.2長輸管道的應用研究方向

目前，在我國長輸管道無損檢測自動化技術的發展中，已經將無損檢測技術發展成為運用多項綜合技術的檢測模式，依托我國863計劃的扶植取得了較高的研究成果。但是目前我國管道機器人的研究仍處于實驗階段，長輸管道的自動化檢測依然需要引進國外生產的X射線檢測設備。當前我國在此方向的研究成果主要為超聲檢測技術，以及管外檢測向管內檢測轉移的技術發展方向。一方面，超聲檢測技術能夠提高天然氣運算的長距離檢測效果。此前在檢測天然氣輸送管道時，需要針對所有管道接口處進行拍攝，其反復工作量較高，而且容易出現檢測漏洞遺留安全隱患。而利用超聲檢測技術，將數字化的檢測結果作為探傷X膠片的檢測方式，反而能夠提升其檢測精度，在核對程度上降低了重復作業的時間與精力。管道內無損檢測自動化技術可以彌補X射線在傳統探傷方法中的缺陷，從而快速檢測出管道內壁裂紋，進而提高檢測工作的時效性。另一方面，管外檢測向管內檢測轉移是長輸管道的檢測難點與重點。為了提高其檢測技術的效果，降低維護周期的時間占比，采取外檢測向管內檢測轉移的方式也是對于長輸管道全方位檢測的技術基礎。而且在實際應用過程中，通過加深管道檢測程度，以及提升檢測精度，可以有效提高長輸管道運行的安全性。

3.3食品檢測方面的發展近況

在無損檢測自動化技術不斷完善的過程中，不僅工業化生產得到了有效助力，同時在食品檢測方面也得到了廣泛運用。而對于食品檢測方向的應用效果，主要是針對食品外表品質、物理品質、內部品質的檢測內容。在食品安全問題逐步得到社會關注之后，無損檢測自動化技術的應用極大的解決了食品檢測難點與重點問題。無損檢測自動化技術利用振動和聲波可以快速獲取食品內部的組織形態結構，進而分析其物理品質是否達到了生產需求。如食品密度、食品含水量、肉類食品脂肪含量等。通過檢測食品內部的電磁學特性，利用被動特性法與主動特性法進行分析，食品本身的測定指標在電磁場內被物理放大，進而快速觀察到食品是否受到電磁影響，并通過監測量子變化分析存儲條件的安全性，以便調試食品的測試頻率，為其提供安全性更高的存儲條件設置。

結束語

目前，我國擁有17萬無損檢測人員和兩千多家無損檢測機構，為國民經濟穩步運行，以及設備安全使用的監測提高了重要的技術保證。而且無損檢測自動化技術在綠色再制造產業、以及應當氣候變化的環節中也起到了不可替代的作用，對于循環經濟與低碳經濟的發展起到了重要的支持作用。對于無損檢測自動化技術的未來發展仍然具備較大的發展空間，已經發展潛力，是我國完善眾多工業技術領域的技術保證，因此對于無損檢測自動化技術的研究也需要不斷完善與創新。

參考文獻

[1]林琳.奧林巴斯無損檢測自動化探傷新技術研討會在京召開[J].中國特種設備安全，2015，31（01）：72.

[2]王德生.圖像自動識別技術在無損檢測中的應用研究[J].硅谷，2014，7（07）：120+119.

[3]宮曉琴，邢榮峰.一種數字式超聲無損檢測裝置的設計與實現[J].河北農機，2012（03）：55-57.

（作者單位：中石化勝利海上石油工程技術檢驗有限公司）