超声无损检测技术的现状和发展趋势

赵晓勇

摘要：超声无损检测技术是无损检测领域中使用频率最高、发展速度最快的一种检测技术。超声无损检测技术已得到了巨大发展，被广泛的应用到几乎所有工业的探伤领域，例如作为基础工业的钢铁、化工、机械、压力容器等有关部门。在铁路运输、造船、兵器、航空航天工业等重要部门和高速发展中的集成电路、核电等新技术产业中也都有着十分广阔的应用前景，同时还应用在新型陶瓷、复合材料等新兴材料及质量在线监控和产品在役检查中。本文分析了超声无损检测技术的现状和发展趋势。

关键词：超声无损检测技术；现状；发展趋势；

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。

一、超声无损检测技术的现状

超声无损检测技术在将近百年的发展历程中取得了很大的进步，在我国也越来越受到瞩目。我国在超声无损检测技术的研究与应用方面在不断的取得进步。该项技术在不同的领域都获得了重视与广泛的应用。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。同时，我国在超声无损检测技术领域也存在不少的问题，比如专业无损检测人员较少，设备科技水平低等。所以要更加重视对该领域的探索与发展。可以结合现代互联网技术建立一些与无损检测技术相关的网站，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的工作水平。现代信息技术在超声检测技术中的应用可以使该技术能应对更复杂的检测工作，在提取并分析数据时更为方便。超声无损检测技术在不断的提高自身的科技含量以满足时代需求。超声无损检测技术在发展至一定时期的时候开始向数字化、自动化、图像化的新层次进步，目前，随着计算机信息技术的不断发展，超声无损技术基于计算机技术进入到新的信息加工发展阶段，使用检测技术的时候由计算机来进行控制与操作。可以对产品的生产过程进行监督，发现质量有问题的产品可以及时的精准定位并做出相应的处理。在检测工作开始前，需要利用计算机软件前建立一个数学模型，建立时要对检测系统的结构等做出精准的测量与判断，所以在产品的检测过程中尚未普及。国外在应用无损检测技术方面积累了诸多经验，一般而言，无损检测经过了无损损伤、无损检测与无损评价三个阶段。无损损伤是在不对零件做出损害的情况下探测到零件内部的问题，该阶段的技术含量最低，以应对工业部件的强度要求。超声无损检测在对完成品进行检测的同时也要对产品生产过程中的相关参数进行检测。不仅检查产品的内部问题，还要对材料质量做出分析与研究，是近年来最广泛被提及与应用的技术手段。

二、发展趋势

在研究热潮的推动下，超声检测技术日趋成熟。目前，对于超声的研究主要集中在新型相控阵探头的开发及优化、针对不同检测对象的检测方法的研究、数据处理、缺陷分析等方面。下面的小节将对目前的几个研究热点及发展趋势进行简要介绍。

1.相控阵声场仿真。超声检测中，检测声场的特性直接关系到能否对被检区域进行有效的检测以及能否达到较优的检测精度。由于超声相控阵的声场建模仿真是开发及优化相控阵换能器并对零部件进行有效检测的基础，因此一直是相控阵研究的热点问题。多种声场模型被研究用于超声相控阵的建模仿真，最常见的主要有瑞利积分法、多元高斯法等。超声相控阵的声场仿真有助于相控阵换能器的设计、优化，以及检测方案的确定，可以指导硬件平台的搭建，避免时间及经济成本的浪费，是超声相控阵检测技术中的关键问题。

2.全矩阵捕捉。相控阵列通过对各阵元发出声束的延时叠加来获取预设的偏转及聚焦声束，各阵元接收到试件内部缺陷反射回的声波后，依据相应的接收延时法则叠加后被存储，进而由图像显示。在这种情况下，假设相控阵共含有N个阵元，每次激发阵元数为M，则一次线性扫查后共需存储(N－M+1)个序列的A扫信号，组成一个B扫图像。全矩阵捕捉不同于上述传统数据采集方式，它采集并存储每个发射/接收阵元对所对应的A扫时域信号，由第一个阵元进行发射，所有阵元接收，照此规则依次单个激发所有的发射阵元。因此，这种方式下，共需采集存储N2个A扫信号，这些数据被称为全矩阵。全矩阵捕捉的目的是在一次检测过程中获取所有发射/接收组合的回波数据，以便于进行多样的后处理操作。全矩阵捕捉会带来巨大的数据量，但在后处理中可呈现出多种聚焦形式，而无需多次测量，从这一角度来看提高了检测的效率。全矩阵捕捉及各种后处理算法的结合适用于静态的检测对象及允许离线处理数据的情况，随着计算机大数据处理能力的提高，具有很好的应用前景。

电子科学技术的发展，特别是计算机信息技术的发展，使得目前无损检测技术研究和应用的数字化、图像化、自动化、智能化以及网络化、集成化的程度越来越高。各种工业若干领域的在线检测、动态检测明显增多，对超声检测设备提出了更高要求，促使超声检测系统将进一步向高精度、高分辨率方向发展，检测渐趋于实时化、定量化。

参考文献：

［1］王宁川．超声无损检测技术的现状和发展趋势［J］．城市建设理论研究(电子版)，2015(30)．

［2］商皓，李大为．超声无损检测技术的现状和发展趋势［J］．南京邮电大学控制理论与控制工程，2015(4)．

［3］王新．超声无损检测的应用及发展趋势［J］．科学与财富，2016(3):561－562．