当前无损检测自动化技术的研究进展及展望

胡中泽

摘要 当前无损检测自动化技术已经广泛应用于机械兵器、电子、造船、航空航天、石油化工等领域中的焊缝与铸件等检测业务中。其应用效果对检测目标的电、磁、光、声等特征反映具备较高的检测效率，是评估检测物体数目、性质、大小、质量位置的重要技术保证。本文通过分析当前无损检测自动化技术的研究进展，总结了近些年来无损检测自动化技术的发展近况，并探讨了其核心技术的进一步研究发展前景。

【关键词】无损检测 自动化技术 应用效果发展状态

1 无损检测自动化技术概述

无损检测自动化技术是在不影响或者不损害检测物体使用性能的基础上，利用材料内部结构的缺陷或者异常特质所引起的光、热、声、电、磁等物理反映和化学反映，检测并描述该物体的尺寸、结构、性质、数量、类型、形状、分布特征等一系列检测指标。通过无损检测自动化技术能够为工业生产活动带来极大的辅助效果，也是反映我国工业化发展条件与技术水平的评估指标。目前无损检测自动化技术主要涵盖了四种公认的技术类型，包括：RT射线检验、MT磁粉检测、UT超声检测、以及PT液体渗透检测等技术。而部分基于不同作业方式的无损检测自动化技术也在不断完善与更新，如TIR热像红外检测技术、LT泄漏试验技术、ECT涡流检测技术、AE声发射检测技术、MFL漏磁检验技术、TOFD超声波衍射时差法检测技术、以及RFT远场测试检测技术和ACFMT交流场测量技术等。

2 当前无损检测自动化技术的研究进展

2.1 数字图像自动分析

无损检测自动化技术的开发与应用对于数字图像自动分析的观测指标具有较高要求，其对于检测物体分析能力也是数字图像技术的完善方向。而自动化标准中图像分析能力是否具备实时性、精准性、独立行、灵敏性、以及自动性，都决定了无损检测自动化技术的应用效果。当满足以上诸多特性之后，才能通过数字图像的自动分析效果支持无损检测技术达到较高的自动化水平。目前，无损检测技术在数字图像自动分析方面需要通过三个步骤完成检测任务。

（1）需要对检测图像进行匹配，选取检测舞台的标准样本，通过统计采集图像的灰度特征，明确检测指标与检测方向。

（2）在明确检测目标是否存在关键特征匹配度的情况下，以特征条件区分特征模型的特征参量获取条件，并建立标体无关特征模型匹配，以便进行检测物体分类匹配。

（3）明确与检测特征存在关联度较高的特征模型，以此模型作为描述物体检测特征的量化指标，并借助辅助型图像处理软件描述客观的被测物体特征，以便做出检测分析。

通过以上三个流程，被检测物体可以通过数字图像信息的处理过程，完成目标样本的特征分类，进而提供决策条件与评估指标，为检测输出实际数值提供参考。

2.2 长输管道的应用研究方向

目前，在我国长输管道无损检测自动化技术的发展中，已经将无损检测技术发展成为运用多项综合技术的检测模式，依托我国863计划的扶植取得了较高的研究成果。但是目前我国管道機器人的研究仍处于实验阶段，长输管道的自动化检测依然需要引进国外生产的X射线检测设备。当前我国在此方向的研究成果主要为超声检测技术，以及管外检测向管内检测转移的技术发展方向。一方面，超声检测技术能够提高天然气运算的长距离检测效果。此前在检测天然气输送管道时，需要针对所有管道接口处进行拍摄，其反复工作量较高，而且容易出现检测漏洞遗留安全隐患。而利用超声检测技术，将数字化的检测结果作为探伤X胶片的检测方式，反而能够提升其检测精度，在核对程度上降低了重复作业的时间与精力。管道内无损检测自动化技术可以弥补X射线在传统探伤方法中的缺陷，从而快速检测出管道内壁裂纹，进而提高检测工作的时效性。另一方面，管外检测向管内检测转移是长输管道的检测难点与重点。为了提高其检测技术的效果，降低维护周期的时间占比，采取外检测向管内检测转移的方式也是对于长输管道全方位检测的技术基础。而且在实际应用过程中，通过加深管道检测程度，以及提升检测精度，可以有效提高长输管道运行的安全性。

2.3 食品检测方面的发展近况

在无损检测自动化技术不断完善的过程中，不仅工业化生产得到了有效助力，同时在食品检测方面也得到了广泛运用。而对于食品检测方向的应用效果，主要是针对食品外表品质、物理品质、内部品质的检测内容。在食品安全问题逐步得到社会关注之后，无损检测自动化技术的应用极大的解决了食品检测难点与重点问题。无损检测自动化技术利用振动和声波可以快速获取食品内部的组织形态结构，进而分析其物理品质是否达到了生产需求。如食品密度、食品含水量、肉类食品脂肪含量等。通过检测食品内部的电磁学特性，利用被动特性法与主动特性法进行分析，食品本身的测定指标在电磁场内被物理放大，进而快速观察到食品是否受到电磁影响，并通过监测量子变化分析存储条件的安全性，以便调试食品的测试频率，为其提供安全性更高的存储条件设置。

3 无损检测自动化技术的发展前景

3.1 工业技术融合发展条件

将无损检测自动化技术融入众多产业已经具备了一定的技术支持与条件。在微波检测和红外检测方面，对于新型技术的融合也是必不可少的技术保证。一方面，微波检测的自动化程度，是保证无损检测技术在不同温度、湿度、固化度、密度等检测环境中保证检测精度的重要指标，对于复合材料与胶接结构的研究具有重要意义，同时在火箭推进剂的研究方向上起到了至关重要的作用。另一方面，红外检测技术主要针对断裂力学、金属力学、预应力分析、电路板故障、陶瓷工艺具备较高的检测效果。因此在建筑业、石油化工、电力工业等方面得到了广泛应用的发展条件。目前已经有相关研究针对压力容器拓展了红外热成像检测的实验，并己正式纳入我国的特种设备安全监察法规体系中。而压力容器等设备的安全运行状态，也是保证众多领安全运行的基础条件，诸如土木工程、铁道系统、航空系统、石油天然气管道等。在融入众多领域之后，无损检测自动化技术在每一领域中都得到了广泛应用的基础条件，但是也面临着技术升级等一系列的发展难点，因此对于无损检测自动化技术的进一步研究也尤为重要。

3.2 智能化与多功能化发展预期

无损检测自动化技术是众多学科知识结构的相关融合，其资金投入与技术研发皆为保证无损检测自动化技术不断完善的重要前提。而在当前的技术规划方向，对于检测位置与传感器速度都提出了全新要求，同时在触觉、视觉、力觉、声觉等方面仍然需要开发传感器的灵敏度，并在建模环境上创造更高的使用效果，进而支持检测设备的决策分析。而其决策分析的时效性也与多功能化和智能化存在一定的联系。目前应用于管道检测的无损检测自动化技术，仍然需要通过半自动化的爬行探测器进行常规检测，对于智能化与多功能化的技术完善指标仍然较高。为了排除无损检测自动化技术的多项干扰因素，同时降低检测人员的常规业务工作量，进一步研究我国自主研发的管道检测机器人也是未来短期内的重要发展趋势。虽然目前的检测技术可以完成常规检测事项，但是也产生了一定了局限性，仅能完成外部检测，无法在管道内完成深入检测内容。而且在核工厂管道与海底管道方面的应用仍然存在较大风险，不行借助智能化水平更高的智能机器人完成，因此需要针对其技术完备程度进一步研究，同时充分考量实际应用过程中的通讯流畅度与能源供给等问题。

4 结语

目前，我国拥有17万无损检测人员和两千多家无损检测机构，为国民经济稳步运行，以及设备安全使用的监测提高了重要的技术保证。而且无损检测自动化技术在绿色再制造产业、以及应当气候变化的环节中也起到了不可替代的作用，对于循环经济与低碳经济的发展起到了重要的支持作用。对于无损检测自动化技术的未来发展仍然具备较大的发展空间，已经发展潜力，是我国完善众多工业技术领域的技术保证，因此对于无损检测自动化技术的研究也需要不断完善与创新。

参考文献

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