探究超声波无损检测技术的发展

王功成 、杨婷

新疆新正检测技术有限责任公司

摘要：超声波无损检测技术具有无损伤和效率高等诸多优点，因此也被广泛应用于各行各业中，尤其是近年来随着科技的不断发展，获得越来越多人的关注，甚至成为了一项研究重点，尽管超声波检测技术有了一些新进展，但人们对他的新要求也进一步为超声波检测技术增添了新内涵。本文从超声波无损检测技术发展的意义入手，重点研究了目前超声波无损检测技术的发展，专利申请趋势虽然在快速上涨，创新能力也有一定上升，但实际成效取得仍不够大，并对超声波无损检测技术的应用进行了一系列探究，脉冲反射法、声发射技术、超声非线性成像检测技术和激光超声无损检测技术等，希望能对其之后的发展有所帮助。

关键词：超声波；无损；检测技术；发展

1.超声波无损检测技术发展的意义

超声波检测技术可以在不对人体和其他物体造成危害的条件下进行穿透，因此被广泛应用于各个领域中，而现阶段科技水平的不断提升，人们对超声波检测技术有了新要求，超声波检测技术也有了新的发展，正在朝着无损的方向逐步迈进，这也进一步为超声波检测技术增添了新内涵，因此探究超声波无损检测技术的意义重大。

2.目前超声波无损检测技术的发展

随着科学技术的不断发展，人们对无损检测技术的要求也在不断上升，一般而言，超声、射线以及磁粉等都可以作为无损检测技术加以使用，然而与射线和磁粉相比，超声无损检测技术往往由于其自身的优势更容易受到人们的欢迎。就目前超声无损检测技术的情况来看，它已被广泛应用于医学领域和电子工业等诸多领域，截止到二零一九年上半年，我国与之有关的专利申请数量就已经远超日本，并能与德国齐平，达到了全世界数量的百分之九。然而尽管如此，我国的超声波无损检测技术专利申请数量依然远不能与前苏联和美国相较，我国近年来由于政策扶持等诸多原因，创新能力有一定上升，但实际成效取得仍不够大，专利申请趋势虽然在快速上涨，但我们仍要戒骄戒躁，踏实专心，才能真正取得相关成效。

3.探究超声波无损检测技术的应用

3.1脉冲反射法

脉冲反射法目前是我国超声波检测技术中一项最为常见的方法，它之所以能够被广泛应用，主要还是得益于它的灵活性和适用性，能够使用一台机器来对多个波形进行检测，通过这种方式不仅简化了检测工作人员的检测量，减少了技术人员的工作难度， 还完善了超声波检测的相关技术标准。由于脉冲反射法可以做到在不危害附近岩石的条件下检测金属、非金属和复合材料，因此它被人们应用的范围也十分之广。在对管道、容器等进行检测的时候，由于这些物体上难以放置双面探头，因此使用单探头脉冲反射法，仅仅放置一个探头就能对其进行伤痕检测，这种方法技术十分灵敏，不仅能够准确定位出现伤痕的具体部位，就连出现伤痕的深浅程度也可以被检测出来。世界上对于超声波检测技术的研究主要起始于二十世纪三十年代，之后就被西方国家广泛应用于第二次世界大战，随着时代的变化发展，超声波检测技术也具有了一定的时代特征，正逐渐朝着数字化、智能化的方向发展，我国开始着手于这项技术的应用研究应该还是在二十世纪的五十年代，大概在新中国成立后，落后于西方发达国家二十年左右，但尽管如此，我国的超声波检测技术进展也并没有太不顺利，超声波检测技术的应用研究需要大量理论知识的扶持和指导，随着数字技术的不断推动，我国的超声波检测技术一定会在现有理论的基础上更上一层楼，在未来也一定会向检测自动化、诊断智能化、处理数字化的方向发展，实现全面的现代化操作要求^[1]。

3.2超声发射技术

超声波属于自发性声波，其技术应用的关键就是借助外力对材料施加一定声波，通过被动检测技术来体现出对于构件的影响。声发射技术与其他超声波无损检测技术相比来看，不仅开始研究的时间更早，而且其发展时间也格外漫长，并在上世纪的六七十年代就进入了实际应用的阶段，随着科学技术的不断发展，声发射技术也已经不仅仅用于材料与构件裂缝扩展的检测与分析、泄漏的检测与定位、构件失效报警等等，也被广泛应用到了航空航天高精领域等重要领域。但同时需要注意的是，声发射技术受到测试条件的影响较大，只有在一定的测试条件下才能将其称为无损检测技术，否则构件便极有可能受到损伤。

3.3超声非线性成像检测技术

与超声相控阵检测技术相比，超声非线性成像检测技术能够更加便捷的实现声束控制，通过技术将声束的聚焦与偏转成为现实，从目前来看，超声非线性成像检测技术由于自身具有诸多优点，已被应用于焊接、制造等方方面面，然而随着时代的不断变化发展，理论水平的不断提升，在2014年一些学者发现，在结合串行和并行聚焦模式下激励带宽内能量的损失差的条件下，利用超声相控阵检测技术就可以实现对早期疲劳损伤的检测，且能够保证它既不被孔洞影响到，也不会被裂纹影响到；焦敬品也曾采用类似的方式进行过研究，通过利用超声相控阵检测技术不仅实现了钢板早期的疲劳损伤检测，还进行了进一步的优化，形成了超声非线性成像检测技术等等。通过上述研究，我们不难发现，当前世界上大多数的学者展开的研究，他们的主要思想都是基本一致的，进行的超声非线性成像检测技术均停留与超声波在损伤位置处的非线性表现

^[2]。

3.4 激光超声无损检测技术

事实上，激光超声无损检测技术也是复合技术的一种，它不仅采用了了材料学、光学等等理论学科的知识，也包含了超声学、激光技术和电学等理论知识，到今天为止，与其他无损检测技术相比，激光超声无损检测技术已经发展成为少有的成熟技术之一。Yashiro等人通过对可逆性进行利用提出了超声传播可视化技术，通过还原激光超声在被检测物体中的实际传播过程，证实了激光超声无损技术的可行性。如今已经有越来越多的行业应用到了激光超声无损检测技术，譬如复合材料的应用，复合材料由于具备密度小、高减震性等诸多优点，常见用于飞机结构材料制作中，而正因为它常见于航空航天领域的应用中，对复合材料的缺陷进行检测也显得格外重要，由于航空高精领域的结构内部过于复杂，细微零件较多，如果仅仅使用一般的检测方法并没有太大效果，才需要激光超声无损检测技术来加以弥补，激光的照射角度相对灵活，因此能够更加全面的完成复合材料的检测^[3]。

4.总结语

作为目前为数不多的发展较快而使用效率高的技术，超声波无损检测技术显然受到了社会各界的欢迎，而现如今，超声波无损检测技术已经不仅是发展快速的一项技术，也成为了最为常用的一种技术手段。本文从超声波无损检测技术发展的意义入手，重点对超声波无损检测技术的应用进行了一系列探究，脉冲反射法、声发射技术、超声非线性成像检测技术和激光超声无损检测技术等，通过对上述技术的使用，航空航天、电子工业等诸多领域都已经有了它们的许多身影，尤其是在飞机结构制造的工作中，由于细微零件较多，只有采用超声波无损检测技术才能取得更好的效果。

参考文献：

[1]张吉,师学明,陈晓玲,刘迎.超声波CT技术在混凝土无损检测中的应用现状及发展趋势[J].工程地球物理学报,2008(05):596-601.

[2]罗元国,王保良,黄志尧,李海青.空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望[J].仪器仪表学报,2005(S2):742-744.

[3]罗元国,王保良,黄志尧,李海青. 空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望[C]. 中国仪器仪表学会.第七届青年学术会议论文集.中国仪器仪表学会:中国仪器仪表学会,2005:750-752.