先进超声检测技术的研究应用进展

王知颖

（钢铁研究总院，北京 100086）

对现代社会而言，先进的超声检测技术是保证产品质量的基础。随着科学技术的不断提高和现代工业的迅速发展，使得产品不但在结构上越来越复杂，而且使用的材料也越来越先进。这无疑加大了产品的检测难度，同时对检测技术提出了更高的要求。传统的检测技术已经无法满足现代工业检测的需要，在此情况下，先进超声检测技术逐渐进入人们的视野。先进超声检测技术不仅能够适应恶劣的检测环境，而且具有较强的检测信号，因此越来越受到人们的认可。文章主要针对先进超声检测技术的研究现状和应用现状做了描述，并针对目前所面临的难点进行了总结。

1 先进超声检测技术的研究现状

超声检测技术并不是一门单独的学科，它是由光学、声学、电学、材料学等等所构成的一门综合型学科。超声检测技术从起初的发展应用到大规模的发展，是国内学专家学者共同努力的结果。

1.1 国外研究现状

美国学者Yahiro 等人通过超声在传播过程中的可逆性，由固定的换能器来接收超声传播的信号，在此过程中还原了超声检测中被检物体的传播的过程。这一研究的进行对传统的超声检测技术提出了一种新的可视化技术。英国学者Gogrn 在检测商业产品封装焊点质量的过程中，采用超声检测技术，主要是用来检测焊料凸点缺陷。这项研究为超声波质量检测搭建了一个平台。美国学者Chiaor 为了证明超声检测技术可以应用于复杂形状，采用激光超声波扫描，证实了相邻波减法的异常播传播的方法。此项研究又为超声检测技术的发展提供了前进的方向。美国学者Kanidbe 通过研制特殊的激光超声换能器，然后用这种特殊的换能器接收信号，在超声波速度和钢轨压力张力变化的基础上，证明激光超声换能器在现实中应用的可行性。

1.2 国内研究现状

在我国，倪晨等人进行激光源产生超声波的机制和超声波信号在材料中的传播过程的研究，在此过程中，采用扫描激光源的方法对金属材料表面的损伤进行检测，结果发现，采用超声检测技术检测材料损伤具有较高的准确性。董利明通过试验和数值两个方面，应用超声检测技术对金属残余的应力进行检测，实验结果表明，应用超声检测技术对金属残余余力有检测的可行性。

以上分析可以看出，在国内外专家学者的共同努力下，超声检测技术的应用范围逐渐扩大，也逐渐得到人们的认可。虽然国外在超声无损检测技术方面的应用较早，发展也更为迅速，但是随着我国工业生产需求加大和人们对超声检测技术的认可，近些年来，先进超声检测技术在我国也取得了丰硕的成果。通过国内外研究人员的共同努力，先进超声检测技术将会有更广阔的发展前景。

2 先进超声检测技术的应用现状

随着现代科学技术的发展，超声检测技术也得到了明显地提高。在目前工业生产中，先进超声检测依靠绝对的优势得到大家的认可，在诸多行业得到广泛应用。

2.1 在钢轨车轨领域的应用

在钢轨车轨领域，由于列车使用车轨的频率较高，并且大部分时间列车的负载较重，给车轨造成了过大的负担。因此，做好钢轨车轨的精确检测工作，是保证列车安全运行和快速运行的基础。但是对轨道的缺陷进行检测时，由于对车轨地表下斜裂纹和速度的检测都要确保实时性，况且车轨的裂缝很深，宽度太窄，需要高度敏感的探测技术。后者要求不接触、高速和高效率的检查。因为铁路检测时间较短。超声无损检测技术具有非接触性，并且采用超声检测技术对检测的位置比较灵活，灵敏度又高，因此，先进超声检测技术在钢轨车轨领域得到广泛的应用。

2.2 航空航天领域的应用

在航空航天领域，由于采用的复合材料具有较大的特殊性，主要体现在具有抗疲劳、抗腐蚀、减震性和低密度的优良特点，所以在进行航空航天领域的复合材料检测中，要求对复合材料的缺陷进行检测是十分重要的，同时要求也非常严格。但是航空航天领域的结构比较复杂，其他探测探针在进行检测时有些被检测部位不容易达到，使用先进超声检测技术，可以作用于各种复杂表面，并且具有较高的准确率和效率。

2.3 管道岩体领域的应用

在管道岩体领域，由于岩体在开采的过程中，很容易在应力的作用下失去平衡，引发事故。因此，在进行岩体开采时，需要对管道岩体进行精确的检测，从而确定岩体的结构特征和应力变化规律。并且在开采的过程中，还要对岩体进行实时监测，根据岩体结构的变化不断变化开采的方式，以保证作业的安全。

3 先进超声检测技术面临的难点问题

先进的超声检测技术作为一种新型的无损检测方法，与其他无损检测技术相比具有独特的优势。虽然它已经得到了很好的发展和广泛的应用，但仍有一些关键问题有待解决。虽然超声检测技术在飞机复杂结构复合材料的检测中具有很好的优势，并已得到广泛应用，但传统的超声检测系统考虑到检测速度和成本，对平板仍有一定的优势。需要发展一种高脉冲、高重复的激光技术，同时要配备能够连续一段时间接收信号的接收激光。因此，对于先进超声检测技术还需要进行大量的研究。因为在进行光声能量转换的过程中，效率非常低，导致超声检测的信号不够强，在一定程度上影响缺损检测的精确性。在目前使用超声检测技术过程中，可以通过增加激光的能量解决这一问题，但是值得注意的是，如果一味地增加贾光的能量，虽然增强了信号的强度，但是也会对被检测物体造成一定的损坏。为了更好满足现代工业生产的需要，更为精确的应用先进超声进行检测，需要高度融合现代化的智能化、自动化设备技术，以提高超声检测的精确度。

4 结 语

综上所述，在先进超声检测技术的应用上，目前虽然取得了较大的成果。但是面对科学技术和现代工业的迅速发展，需要不断加强超声检测技术，以满足现代市场的需求。虽然，目前在超声检测技术上存在一些发展的难题，但是国内外的研究人员，从未停止过对超声检测技术的探索，这些困难最终会得到解决。未来超声检测技术将得到更广泛的应用。前景广阔得多。