1、超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)摘要：超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為當(dāng)前常用檢測(cè)技術(shù)之一，具冇檢測(cè)范 圍廣、深度強(qiáng)、定位精確、成木低、操作便捷等優(yōu)勢(shì)，可以在現(xiàn)場(chǎng)使用， 提高檢測(cè)的靈敏度。當(dāng)前，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)己經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的諸多領(lǐng)域成 功應(yīng)用，在改善產(chǎn)品生產(chǎn)效率、加工制造水平、成品質(zhì)量及設(shè)備服役等方 面，取得一定進(jìn)展，其應(yīng)用具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合超聲無(wú)損檢測(cè) 的應(yīng)用狀況，對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析與討論。關(guān)鍵詞：超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展中圖分類(lèi)號(hào)：ti1878文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a由于超聲波具有極強(qiáng)的穿透力，在無(wú)損檢測(cè)方面發(fā)揮積極作用，尤 其在工業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)屮廣泛應(yīng)用。從近年來(lái)超聲檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力

2、來(lái)看，主要表現(xiàn)為以下兒方面：其一，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，工 業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量意識(shí)有所增強(qiáng)，同時(shí)越來(lái)越多地關(guān)注設(shè)備壽命問(wèn)題；其 二，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了傳統(tǒng)超聲檢測(cè)技術(shù)的改造與升級(jí)，提 高了檢測(cè)結(jié)果的快捷性、精確性，并且表現(xiàn)為二維形象成像與三維形象 成像；其三，現(xiàn)代信息技術(shù)推動(dòng)了超聲檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，尤其在些 較為復(fù)雜的信號(hào)檢測(cè)中，更利于數(shù)據(jù)的提取和解讀；其四，各種精細(xì)陶 瓷材料、復(fù)合材料、特殊構(gòu)件等投入使用，傳統(tǒng)超聲檢測(cè)方法不再適用, 探索全新超聲無(wú)損檢測(cè)途徑，成為必然趨勢(shì)。因此，基于需求角度的變化, 超聲檢測(cè)技術(shù)也要不斷改進(jìn)、不斷優(yōu)化，才能取得新進(jìn)展，滿足技術(shù)發(fā)展需求。以下將對(duì)超聲無(wú)

3、損檢測(cè)的兒大發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行細(xì)致分析：1超聲無(wú)損檢測(cè)的信號(hào)處理技術(shù)在超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用屮，采用了各種各樣的先進(jìn)算法，已經(jīng)在 特征提取、數(shù)據(jù)壓縮、缺陷識(shí)別和信號(hào)降噪等諸多數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用；而 現(xiàn)代信息處理技術(shù)的應(yīng)用，也推動(dòng)了超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展， 如人工智能技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自適 應(yīng)技術(shù)等。小波變換作為時(shí)頻分析方法，在時(shí)頻平面的應(yīng)用，具有良好 的信號(hào)局部表征、可變的頻率分辨率等特性；通過(guò)應(yīng)用小波分析技術(shù)， 憑借其局部突出性、多分辨率等特征，已經(jīng)成為當(dāng)前超聲信號(hào)時(shí)頻表達(dá)的 有效方法，在超聲信號(hào)降噪、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等方面起到積極作用。 有關(guān)分解層數(shù)、母小波的選擇

4、，以及小波系數(shù)非線性處理方法，是當(dāng)前 應(yīng)用小波分析技術(shù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，小波分析算法的改進(jìn)，如小波包分析，沒(méi) 能將高頻部分一一分解，提升了信號(hào)處理的效率和質(zhì)量；同時(shí)提升小波變 換，可以在時(shí)域自由變換，其去噪效果、信噪比良好，可以提高小波變 換的去噪速度，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的靈活性與編程的簡(jiǎn)單性。iiiit變換技術(shù)的應(yīng)用，主要針對(duì)非平穩(wěn)數(shù)據(jù)、非線性數(shù)據(jù)等，可以結(jié) 合信號(hào)局部的時(shí)變特征，遵循自適應(yīng)原則實(shí)現(xiàn)時(shí)頻分解，減少人為因素 在其屮的影響作用。利用hht將超聲回波信號(hào)分解，結(jié)合h訂bert譜進(jìn)行 分析，可以更加客觀地反映回波信號(hào)中時(shí)間信息、時(shí)頻信息等，進(jìn)而精 確判斷是否存在缺陷以及缺陷的具體位置。在人丁神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

5、技術(shù)中，對(duì)未 知缺陷領(lǐng)域的冋波特征及數(shù)據(jù)庫(kù)已知缺陷領(lǐng)域的冋波特征進(jìn)行對(duì)比，以 此精確判斷未知缺陷的類(lèi)型，選擇最適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)參數(shù)，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò) 訓(xùn)練的有效性，增強(qiáng)識(shí)別率。通過(guò)全新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，發(fā)揮了小波神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的作用，結(jié)合小波變換實(shí)際情況，具有高頻域時(shí)間精度、低頻域 頻率精度等性質(zhì)，且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)功能，其容錯(cuò)能力非常強(qiáng)大。奠定 在多傳感器信息融合技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)缺陷識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，可以結(jié)合 不同傳感器對(duì)不同缺陷產(chǎn)生的敏感反應(yīng)，綜合處理各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)， 針對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行精確評(píng)佔(zhàn)；由于不同傳感器之間起到協(xié)調(diào)與互補(bǔ)的作 用，突破了以往傳感器的局限性、不確定性，更好地優(yōu)化整體運(yùn)行性能, 與單一的

6、傳感器技術(shù)相比較，提高了結(jié)果的完整性、冇效性。另外，奠 定在3個(gè)bp網(wǎng)絡(luò)以及d-s證據(jù)理論基礎(chǔ)上的融合模型應(yīng)用，也可在超聲 缺陷分類(lèi)判別中應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，與單個(gè)網(wǎng)絡(luò)相比，其識(shí)別結(jié)果更具 精確性。2新型非接觸超聲換能技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)使用的超聲檢測(cè)設(shè)備屮，均應(yīng)用接觸式換能方法，在超聲探 頭和被檢測(cè)材料中促使超聲波的能量傳輸?shù)酱龣z工件中,但是不管采用 什么樣的耦合介質(zhì)，完成檢測(cè)工作之后都需要采取清除措施，而耦合介 質(zhì)的殘留或者清除不徹底，將對(duì)工件質(zhì)量造成影響。當(dāng)前，已經(jīng)成功研發(fā) 并投入使用的非接觸超聲換能方法，主要包括激光超聲方法、空氣耦合 方法、靜電耦合方法及電磁聲方法等，其屮最后兩種方法的換能器

7、能夠 較近地接觸被檢對(duì)象表面，在相對(duì)特殊的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、工業(yè)環(huán)境中采用， 具有廣泛的發(fā)展空間。空氣耦合技術(shù)的應(yīng)用，以空氣作為耦合介質(zhì)介質(zhì), 完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程。對(duì)于固體和空氣來(lái)說(shuō)，二者的聲阻抗相差5個(gè)等級(jí), 在固體-氣體的界面中，將面臨較大的能量損耗問(wèn)題。這種情況下，高頻 空氣超聲換能器除了需要增強(qiáng)發(fā)射功率以外,還需要良好的電氣匹配， 但是總體來(lái)看，這種方法損失巨大能量，在工業(yè)領(lǐng)域的可用性不強(qiáng)。近 年來(lái)，俄羅斯等一些國(guó)家將該種技術(shù)應(yīng)用到特殊的航天構(gòu)件屮，尤其在 非金屬?gòu)?fù)合材料的構(gòu)件中，實(shí)現(xiàn)了非接觸無(wú)損檢測(cè)及相關(guān)評(píng)價(jià)，更好地 發(fā)揮其在航天軍事科技領(lǐng)域的作用。同時(shí)，激光超聲技術(shù)的應(yīng)用，作 為新型超聲換

8、能方法，也受到了諸多國(guó)家及相關(guān)研發(fā)人員的青睞，這種 方法通過(guò)脈沖激光技術(shù)形成窄脈沖的超聲信號(hào)，以光干涉法檢測(cè)超聲波， 在時(shí)間和空間方面的分辨率較強(qiáng)，同時(shí)可縮小光學(xué)聚焦的檢測(cè)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)了大量的理論與實(shí)踐研究，該技術(shù)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)化為實(shí)用如度， 既可以在快速運(yùn)動(dòng)、高溫度等非接觸環(huán)境下應(yīng)用，也可以針對(duì)復(fù)雜形狀 結(jié)構(gòu)或者較小尺寸的工件進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)。但是激光超聲技術(shù)也存在一些 薄弱之處，在系統(tǒng)較為龐大的構(gòu)件或者檢測(cè)環(huán)境要求較高的情況下，其 適用性有限，這將成為今后技術(shù)突破的重點(diǎn)與難點(diǎn)。3超聲無(wú)損檢測(cè)的數(shù)字化與圖像化隨著我國(guó)電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)水平的日益提高，數(shù)字化超 聲測(cè)試儀器正大幅度地投入使用，由于其

9、計(jì)算的高精度、有效的控制與 判斷能力，減少了人為檢測(cè)誤差，增強(qiáng)檢測(cè)的可靠性、穩(wěn)定性，支持超聲 檢測(cè)、超聲評(píng)價(jià)的自動(dòng)化與智能化發(fā)展。在掌上設(shè)備應(yīng)用時(shí)，更多地采 用了嵌入式處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列等，此時(shí)超聲檢 測(cè)儀器也朝向低功耗、小型化發(fā)展，更便于攜帶和應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前發(fā)展 與應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，新一代智能化的數(shù)字超聲檢測(cè)儀器，也有著極 其廣闊的發(fā)展空間，并將取替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬探傷儀的地位，成為具有強(qiáng)大處 理功能、高密度集成性的超聲檢測(cè)儀器，配合超聲成像技術(shù)的應(yīng)用，做 到定量與定性相結(jié)合，將物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭勺R(shí)別的圖像。 當(dāng)前較為常用的成像方法主要冇超聲波顯像、掃描超聲成像、

10、超聲顯微 鏡、tofd成像、alok成像、超聲ct成像等多種類(lèi)型。應(yīng)用分辨率相對(duì) 較高的聲光傳感器，可以直接將超聲轉(zhuǎn)化為可視圖像，在小型、復(fù)合型 材料結(jié)構(gòu)中的檢測(cè)，比傳統(tǒng)意義的掃描更有效率，同時(shí)也降低了成本。例 如，在基于arm9處理器的網(wǎng)絡(luò)化超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)中，融入了便攜式機(jī) 械掃描裝置，利用toed技術(shù)成像，同時(shí)借助以太網(wǎng)完成波形數(shù)據(jù)的傳 輸。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在三維成像技術(shù)中，無(wú)論采取二維圖像重建三維圖 像還是機(jī)械臂逐點(diǎn)掃查方法，其掃描的時(shí)間都相對(duì)較長(zhǎng)，且空間分辨率 較低，可應(yīng)用性弱化。針對(duì)這一問(wèn)題，口本制作所研發(fā)了基于超聲波反射 技術(shù)的“三維超聲波探傷系統(tǒng)”，在該系統(tǒng)中，借助超聲波束的作用，

11、完 成了三維方式的掃描過(guò)程，可以在數(shù)秒之內(nèi)完成三維影像。4超聲無(wú)損檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化與集成化無(wú)損檢測(cè)的技術(shù)與方法非常多，單一的技術(shù)可能功能不完善，如果 能夠綜合運(yùn)用，則可發(fā)揮技術(shù)之間的互補(bǔ)性。例如，將若干ndt技術(shù)集成 化處理，實(shí)現(xiàn)ndt集成技術(shù)應(yīng)用；在同一臺(tái)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)方法 的融合，在關(guān)鍵部位應(yīng)用檢測(cè)手段，提高檢測(cè)結(jié)果的精確性。同時(shí)采集、 存儲(chǔ)、處理各種數(shù)據(jù)，通過(guò)綜合性的分析與評(píng)價(jià)，提高工作效率與結(jié)論 的正確性。以我國(guó)國(guó)內(nèi)的復(fù)合式無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用來(lái)看，大多為綜合 型無(wú)損檢測(cè)、組合型無(wú)損檢測(cè)，在ndt集成技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用方面還存在一定 制約。而基于微磁技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù)的集成化無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，可較 好地發(fā)揮微磁檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有快捷、方便、簡(jiǎn)單等特征，可較好地檢測(cè)鐵磁材料表面缺陷；憑借超聲技術(shù)的高靈敏性、大深度檢測(cè)