浅谈无损光电检测技术原理及应用

李海龙

摘 要 笔者通过对无损光电检测技术原理与特点的分析，提出了无损光电检测技术相对于有损检测技术的优势，其后对无损光电检测技术中的红外成像无损检测技术、超声无损检测技术以及射线无损检测技术的应用进行探讨，以期可以实现无损光电检测技术更加广泛的应用。

关键词 无损光电检测技术 原理 应用

中图分类号：S339.3 文献标识码：A

0引言

无损光电检测技术是一门集材料学、物理学、电子学、机械工程、人体智能学、计算机技术、信息技术等众多学科为一体的应用型工程技术。在现代化工业以及科学技术不断发展的过程中，无损光电检测技术已经在众多的科学与工业领域得到了广泛的重视与应用。因此，对无损光电检测技术的原理以及其应用进行研究，进而使其应用领域不断扩宽，已经成为当前研究人员的一个重要研究方向。

1无损光电检测技术的原理

无损光电检测技术是利用物质的光、电磁、声等特性，在不影响或不损害被检测物品的使用性能的前提下，对物品进行检测，查看其是否存在缺陷或者不均匀的地方，并给出缺陷的位置、大小、数量以及性质等信息。与破坏性检测相比，无损光电检测技术具有以下的特点：第一，非破坏性。运用光电无损检测技术对被检测物品进行检测时，不会对被检测物品的使用性能造成損害；第二，全面性。由于光电无损检测属于非破坏性检测，因此，在必要时，可以100%的对被检测物品进行检测，这是破坏性检测无法实现的；第三，全程性。破坏性检测只适用于在原材料方面的检测，而光电无损检测则不仅能够对制造用原材料进行检测，还能够对产成品以及服役中的设备进行检测。

2光电无损检测的分类与应用

2.1红外成像无损检测技术

红外成像无损检测技术是利用红外探测器将物体所辐射出的红外线功率信号转换成电信号，进而运用成像装置中的输出信号对扫描物体表面的温度空间分布进行一一对应模拟，通过电子系统的处理，传输至显示屏上，从而得到与物体表面温度分布相对应的热像图。如今，红外热成像无损检测技术已经在众多的领域得到了广泛的应用，比如电力设备的红外检测与诊断、石油化工设备的红外检测与诊断、工业热设备及建筑物的红外检测与诊断、材料与构件的红外检测与诊断、电子线路板红外检测与诊断、大型石质文物病害的红外检测与诊断技术等。此外，红外成像无损检测技术虽然在建筑方面的起步较晚，但是其发展速度较快，已经广泛的应用于建筑物外墙饰面粘贴质量检测、建筑物渗漏的检测以及建筑结构混凝土火灾受损、受冻融的检测等方面。

2.2超声无损检测技术

超声无损检测技术的超声波具有极强的穿透力，其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。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态，因此其在机车检测、建筑与土木工程检测以及金属焊接方面得到了广泛的应用。笔者对其在机车中的车轮缺陷检测的应用进行了分析：电磁超声探伤系统利用超声表面波的脉冲反射原理进行缺陷检测。当轮对沿钢轨运行到探头位置，轮对踏面接触探头的瞬间，EMAT（电磁超声探伤技术）在车轮踏面表面及近表面激发出电磁超声表面波脉冲，超声表面波将沿踏面表面及近表面圆周以很小的损耗传播。如图1所示，超声表面波在踏面双向传播（顺时针和逆时针），沿车轮表面及近表面传播1周后回到探头位置，EMAT探头检测到返回的超声表面波后形成第1次周期回波；未衰减的超声波继续沿踏面传播，依次形成第2次、第3次周期回波，直到能量衰减到设备无法检测为止。

图1：探头在踏面激发的超声表面波

2.3射线无损检测技术

射线无损检测技术具有对被检验工件无特殊要求，几乎适用于所有材料；可以直观地显示缺陷影像，便于对缺陷进行定量、定性和定位等；射线底片能够长期保存，便于日后追溯查找原因等优点，是许多工业产品质量控制的重要手段，而且随着射线在各个工业领域的应用，射线检测技术更是呈现出迅猛的发展势头。射线无损检测技术可以分为四种应用类型：一是质量检测，用于焊接、铸造工艺缺陷检测；二是物品检测，可用于机场、车站、海关检查，对结构、尺寸测定；三是测量厚度，用于在线、实时、非接触厚度测量；四是动态研究，用于弹道、爆炸、核技术、铸造工艺等动态过程研究。其具体的应用主要包括以下几个方面：航空航天工业中，无损检测技术用来检测精密铸件以及复合材料的结构等；核工业无损检测技术用来检测反应堆燃料元件的密度和缺陷，确定包壳管内芯体的位置，核动力装置的零部件及组件等；钢铁工业CT技术用来检测钢材的质量，如管子的外径、内径、壁厚、偏心率和椭圆度；机械工业中可检测铸件和焊缝中的微小气孔、夹杂和裂纹等缺陷。

3结束语

综上所述，随着当前机电一体化技术、图像识别技术、电子技术、数字技术等的不断发展，无损检测技术已经与更多的技术相结合，以期能够应用到更多的领域，进而为不同行业提供更好的服务，有效减少了由于被检测对象损失而造成的经济损失。

参考文献

[1] 徐林，高三杰，刘卫，杨波.无损检测技术的原理及应用[J].科技视界，2014（13）：87.

[2] 任志宏.超声无损检测技术现状与发展趋势[J].技术与市场，2016（09）：255-256.endprint