浅析超声波无损检测技术及其应用

杜孟启 蒋 娟 代 扬

（卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司 河南南阳 473000）

1 超声波无损检测技术的简介

超声波无损检测是利用超声波与工件产生相互作用的原理，就反射、透射和散射的波进行研究，对检验物存在的缺陷检测、几何特征测量等并通过数据分析进行评价的技术。其最大的优势就是在不损害被检测物体使用性能和原始形态的前提下，对检测物体进行检验看其内部是否存在不完善或缺陷问题、以及不均匀性，除此之外超声波无损检测技术能够详细的检测出被检验物体的缺陷大小、缺陷的具体位置、数量等详细信息，技术员工依据这些数据进行详细的分析从而确定检测物体的现状。现如今这项技术在航天、航海、特种设备、核工业以及机械工程检验等许多行业中被广泛应用。

2 超声波无损检测技术在我国的发展实况

在20世纪50年代初，超声波无损检测设备才开始被引进入我国，当时这些技术设备被广泛应用于工业制造生产中。于20世纪80年代初，我们国家就自发研究并生产了超声波无损检测设备，测量精度、放大器线性等主要技术相比之前的设备各项指标数据都有了很大程度的提升。在80年代末期，由于集成电路的快速发展，开启了数字化超声波检测仪器的新时代。近几年，在我国国民经济快速发展的时代下，数字化超声波检测仪器也得到快速发展的空间。在我国现如今已有很多家企业专门从事超声波无损检测仪器的硏究、生产机构和企业，例如：中科院武汉物理研究所、南通精密仪器有限公司等都是大家众所周知的知名企业。目前，我国的超声波无损检测设备开始向数字化、智能化的领域发展，并取得了优异的成绩。与此同时国内的航空航天领域、石油化工领域、核电站和铁路领域等这些大型的企业，不断的引进和学习国外先进设备的理念和检测技术，更新了我国的超声检测设备的研究理念。

3 超声波无损检测技术的原理及优缺点

3.1 超声波无损检测技术的原理

超声波无损检测技术的原理是物体在被检测的时候利用超声波的传导性在不破坏检测物体的性质的同时，利用其传导性的功能检测。其原理主要为：①检测物在被进行检测的过程中都会产生超声波，利用相应的技术设施将这些超声波的信息导入到所要检测的试件中。②超声波在传导的过程中会和检测物体的材料性质或者其中存在的缺陷问题发生一定的作用，这种作用会影响超声波原本的方向。③检测设备能及时的收集超声波的传导情况，工作人员就能够及时的根据实际情况作出分析并处理问题。④检验人员依据收集到的形状特征及数据信息等，能够及时准确的判断检测物体是否存在缺陷，以便及时解决问题。

3.2 超声波无损检测技术的优势

现如今超声波无损检测技术被大量运用于金属类及非金属类材料的检验当中，由于超声波具有较强的穿透力，所以对于检测一些厚度相对较大的检验物时超声波无损技术就是最佳的选择。例如：对于3mm厚度以内的金属材料进行缺陷检测时，超声波无损检测技术就能轻松应对，甚至还可以穿透较长的钢管进行检测。

除此之外，超声波无损检测技术对检测物体中存在缺陷的具体位置定位的准确度也很高。据有效数据表示：超声波无损检测技术对检测物体中存在缺陷检测的准确率为90%以上。因为具有较强的感知灵敏度，所以在被检测物体中哪怕是面积较小的缺陷也都能被检测出来并准确定位。

另外由于超声波无损检测技术的检测的投资成本相对低，检测速度快，对工作人员及周边的环境没有造成任何的危害，因此被广泛适用于工程施工的质量检测当中。

3.3 超声波无损检测技术存在的不足

虽然近年来超声波无损技术被广泛的应用于各大工程中，但是超声波无损检测还是有很多不足之处。例如它在检测形态复杂或是形状不规则的物体时，一般检测出数据的准确率相对都较低。超声波技术虽然对检测物体缺陷问题定位很准确，但是还是存在不足比如对于定量性的数据信息采集，超声波无损技术还达不到精确的要求，依旧要求工作人员的进行细致研究。另外，如果被检测物体中发现有晶质物体存在，最终的检测结果就会产生不同程度的影响。

4 超声波无损检测技术的具体应用

超声无损检测技术因其检测范围广、深度大、对被检测物体的缺陷定位率准确、投资成本较低、操作方便、快捷等优势被广泛应用，同时几年来也得到快速的发展，这项技术几乎融入了所有的工业部门。金属材料和构件的检测是目前主要应用的两大部门，其中包括商品的在线质量监控和产品检查。以下主要从超声波无损检测技术对钢管混凝土的密宽和均匀性的标准检测应用以及超声波无损检测技术在检测桥梁内部钢筋质量标准的应用。

4.1 钢管泥凝土的密度和均匀性的标准检测应用

超声波无损检测技术在对钢管混凝土进行检测的时候，超声波对铜管中泥凝土的密度以及均匀性的检测起着至关重要的作用，超声波是一种具有传送量和传送信息功能的声波。检测设备接收到被测物体释放出来的被改变过的超声波状态，高加波损耗，依据这些信息从而检测出钢管中混凝土的密度以及均匀性，如果在检测中产生的超声波较小，超声波的耗损相对较低时这就代表钢管混凝土的密度和均匀性都比较好。相反如果在钢管混凝土的密度和均匀性都比较差的情况下，那么在传送检测的过程中，超声波产生的能量相对就会较大，高频超声波波的耗损也比较大。

4.2 检测桥梁内部钢筋质量标准的应用

超声波对检测桥梁内部钢筋质量标准的应用中同样起到了至关重要的作用，超声波无损检测技术给人们的日常生活带来了很大的方便。尤其在建筑工程方便被越来越重视，因为在建筑的施工过程中，建筑物的建设以及日后的维护工作都需要应用到超声波无损检测技术。因为桥梁常年在户外，要经历风、日、电、雪，夏天的板温等恶劣环境的考验，在冬季，经历冬天的寒冷，桥梁内部的钢筋难免会在一定程度上发生损害。因为桥梁内部的钢筋质量直接会影响行人的安全，如果桥梁内部钢筋质量发生变化后不及时检修处理，会导致很严重的后果，安全事故发生也是不可避免的，甚至会造成大量经济损大，阻碍了交通便利。所以要定期利用超声波无损检测对桥梁内部的钢筋质量进行检测，通过超声波检无损检测技术，检测分析的内部结构的状态数据与原始的内部结够进行比较，从而初步判断其损耗程度，然后进行全面的分析，并及时制定相应的建筑方案和具体实施策略。

5 超声波无损检测技术的展望

超声波无损检测技术的应用依赖于其具有完善的检测工艺和方法，为了适应现今的工作效率从而提高检测效率，因此超声检测技术得到进一步的发展。随着超声波机器扫描成像技术的成熟发展，超声成像检测技术因此也得到快速发展。目前，超声波无损检测仪器的发展开始向检测设备的自动化、超声波信息处理实现数字化、智能化诊断、成像技术多样化等方向发展。

5.1 检测设备自动化

现今超声波无损检测技术钢铁和机械行业已经广泛采用了，管材、板材或其它型材的检测已经成为基本的自动流水线检测。此外，还更新了各种类型的专业检测仪器，如针对窄空间的管道检测时，利用遥控自动爬车进入检测管道后变速齿轮焊缝的自动超声检测系统等。

5.2 超声波信息处理实现数字化

目前，超声波信息处理已经实现了数字化，自适应算法、小波分析等各种现代化信息处理技术已经被广泛应用，这些数字化信息技术既能在一定程度上有效的减少超声回波中夹杂的噪声，又能对检测物体中存在缺陷的属性进行详细分析，在一定程度上提高了检测的准确性。

5.3 智能化诊断

借助超声波无损模式的识别和人工网络技术的应用，既可以对存在的缺陷类别进行智能分类，同时检测的结果也可以进行智能化的进行评定，大大的减少了人为因素产生的影响，为提高检测结果的准确性提供条件。

5.4 超声波成像技术多样化发展

超声波成像技术是超声波无损检测技术的另一个重要发展领域。超声波成像技术可以为工作人员提供直观的信息，实现了成像技术的多样化，避免了传统超声检测技术的缺陷带来的数据显示不直观、难以判断的缺点。

总之，随着检测设备的自动化、人工智能、技术设备的更新发展、以及科学技术的进步，超声检测设备正在向着检测设备自动化、智能化和数字化、以及图像多样化的领域发展。