超声波无损检测的若干新技术进展研究

摘要：超声无损技检测技术自被研究应用以来已经有将近百年的历史，在多种无损检测技术当中，超声无损检测技术具备有其他技术所无法相比的优势，超声无损技术适用的领域更为广泛，检测成本较低，检测深度较大。检测结果更为准确，在使用过程中更为方便快捷，而且该技术不会对人体产生不利影响。所以，超声检测技术在各国都被受到普遍的应用，目前，超声无损检测技术在我国已经被受到重视，相关的技术研究也取得了很大的进展，成为最为常用的无损检测技术之一。

关键词：超声波；无损检测；若干新技术

一、超声检测的常用方法

常用的超声检测方法除常规超声检测外还有超声导波和相控阵技术等，非接触式超声检测新技术有电磁超声检测、激光超声检测、空气耦合和静电耦合超声檢测等。超声导波检测主要用于在线管道检测，能检测出管道中内外部腐蚀或冲蚀、环向裂纹、焊缝错边、疲劳裂纹等缺陷。超声导波的优点是传播长距离而衰减很小，在一个位置固定脉冲回波阵列就可以一次性对管壁进行长距离大范围的快速检测。

20世纪60年代末电磁超声换能器（EMAT）的出现，使得无损检测能够在高温、高速等恶劣条件下得以实现。近年来这种新型的超声检测技术，已经由实验室研究阶段进入工业生产的实际应用阶段。电磁超声只能在导电介质上产生，因此主要应用于金属材料的检测，跟传统的超声检测技术相比具有无需任何耦合剂、产生各类波形灵活、声传播距离远、检测速度快等优点。在变电站GIS管道裂纹检测、焊缝检测、铁路钢轨在线检测等众多领域得到了很好的应用。总之，电磁超声技术的发展扩展了超声检测的应用范围。

20世纪70年代，激光超声检测技术开始应用于无损检测领域，激光超声检测在无损检测中具有抗干扰强、高时空分辨率、适合恶劣环境下的在线检测等优点，使得该技术在材料无损检测方面有广阔的应用前景。但是其本身也有一定缺陷，例如光声能量的转换效率低、检测灵敏度较低、检测系统昂贵等。因此激光超声检测技术并不能完全取代传统超声技术，而是在某些常规技术不适用的领域发挥优势。

空气耦合是一种直接用空气作为耦合介质的检测方法，其进展得益于空气耦合理论、新型换能器及信号处理技术的不断进展。该技术在航天复合材料检测中的应用对我国航天科技的发展起到了积极作用，对提高我国无损检测水平具有重要的理论参考和工程应用价值。

静电换能器是在电容传声器的基础上发展起来的，其优点包括以下几点：频带宽，可以响应的超声波带宽达几百kHz；灵敏度高，因为它不是谐振式换能器，故可以测量到非常小的振幅，并且有很宽且平坦的灵敏度频率响应曲线。但是这一类换能器也存在着一些缺点，如：一般需要加一偏置电压，且由于其电阻抗很高，增加了对前置放大器的要求；对灰尘、湿度也比较敏感，而且易受损伤。

二、超声无损检测技术的现状

我国结合具体国情与在实际使用技术的过程中所总结的经验，不断的就该技术进行各种理论研究，也取得了很多在国际上备受瞩目的成果。可以对检测技术做出改善与调整，促进检测技术的进一步完善，对检测工作各个环节都做出规定，使整个操作有序进行。为了从根本上提高检测技术，我们可以更新检测设备，紧跟国际标准，对检测人员的综合素质做出规定，对检测人员进行专业知识的培训，建立考核制度，使检测人员的工作水平能达到国际要求，提升我国超声无损检测工作水平。

三、超声无损检测的若干新进展

（一）超声导波技术

常规主动式超声无损检测之中，假如声传播介质大于波长，在应用中人们可以运用超声反射以及散射等现象对材料以及构件的质量以及特性进行检测，同时尽可能的避免导波的产生，这是由于导波在应用中其波型复杂且频繁。在当前超声波的发展历程中，各国研究人员对其进行超声导波的无损检测研究，这是由于纤维能增强复合材料的损伤以及缺陷，进而能利用超声反射的手法对其进行探测，而在这个过程之中导波就能在这类检测材料与构件之间形成良好的手段。

当前社会发展中，人们在运用中已经开始利用超声波导波对大型的固体或者是液体火箭壳体、航空结构件进行无损检测与评价，其中所展现出的特征是：快速且有效。管状结构是超声导波在发展中的又一个重要特征，用这项技术能对各个管道进行长距离的一次性检测，在国外这项技术已经成功的运用在超声波对核工业、石油化工等行业当中，并对管道进行实际的检测。

（二）声发射技术

声发射技术与超声探头发射超声波检测的形式有较大的区别，声射技术中主要采用的是被动式检测技术，其超声波来自于材料或者是构件受外力影响而产生的自发性声波。早在20世纪60年代至70年代之间，声发射技术就已经进入运用阶段，而对其进行大规模应用的领域是泄漏的检测与定位、材料与构件裂缝扩展的检测与分析、构建在条件下失效的报警等等。而当今发展中声发射技术已经可以运用在航天与国防工业之中，声发射及技术同时还应用在导弹壳以及潜水艇测试之中，以此来推动构件中的安全性能以及失效行为进行动态模式的检测与评价。在此过程中常规声发射技术在一定程度上不能被视作完全的无损检测技术是显而易见的。若干实验条件之下，材料与构件可能经由不可能忽视的损伤对声发射产生不良影响。

近几年的时间当中人们对于超声波的发展将视野逐渐转移到声发射运用无损评价材料以及构件的完整性当中，或者是对构件的整体强度以及爆破压力进行预测。当产品的形式以及结构较复杂时，共轭生产流水线可以结合声发射技术对构件进行快速无损评价。在这个过程之中需要将构件设置在较为低的压力与温度运行环境中，利用声发射技术的特征对材料以及构件的危害性进行识别，进行识别的依据是构件之中不存在小缺陷并不易咋爱其他检查下爆露原形，也能发射出声发射信号。

四、结语

综上所述，要立足于超声无损检测技术在国内的发展现状，提高对超声无损检测技术方面额重视程度，进一步规范检测方法，尽快制定检测标准，同时结合现代科技，促使我国无损检测技术的进一步发展与进步，早日接轨国际。