1、超聲無損檢測技術的現狀和發展趨勢摘要：超聲無損檢測技術作為當前常用檢測技術之一，具冇檢測范 圍廣、深度強、定位精確、成木低、操作便捷等優勢，可以在現場使用， 提高檢測的靈敏度。當前，超聲無損檢測技術己經在國內外的諸多領域成 功應用，在改善產品生產效率、加工制造水平、成品質量及設備服役等方 面，取得一定進展，其應用具有深刻的現實意義。本文結合超聲無損檢測 的應用狀況，對其未來發展趨勢進行分析與討論。關鍵詞：超聲無損檢測技術；應用；發展中圖分類號：ti1878文獻標識碼：a由于超聲波具有極強的穿透力，在無損檢測方面發揮積極作用，尤 其在工業、高新技術產業屮廣泛應用。從近年來超聲檢測技術的發展動力

2、來看，主要表現為以下兒方面：其一，隨著科學技術的不斷提高，工 業生產過程的質量意識有所增強，同時越來越多地關注設備壽命問題；其 二，計算機技術的飛速發展，帶動了傳統超聲檢測技術的改造與升級，提 高了檢測結果的快捷性、精確性，并且表現為二維形象成像與三維形象 成像；其三，現代信息技術推動了超聲檢測技術的發展，尤其在些 較為復雜的信號檢測中，更利于數據的提取和解讀；其四，各種精細陶 瓷材料、復合材料、特殊構件等投入使用，傳統超聲檢測方法不再適用, 探索全新超聲無損檢測途徑，成為必然趨勢。因此，基于需求角度的變化, 超聲檢測技術也要不斷改進、不斷優化，才能取得新進展，滿足技術發展需求。以下將對超聲無

3、損檢測的兒大發展趨勢進行細致分析：1超聲無損檢測的信號處理技術在超聲無損檢測技術應用屮，采用了各種各樣的先進算法，已經在 特征提取、數據壓縮、缺陷識別和信號降噪等諸多數據處理中應用；而 現代信息處理技術的應用，也推動了超聲無損檢測技術的應用與發展， 如人工智能技術、虛擬儀器技術、模糊控制技術、神經網絡技術、自適 應技術等。小波變換作為時頻分析方法，在時頻平面的應用，具有良好 的信號局部表征、可變的頻率分辨率等特性；通過應用小波分析技術， 憑借其局部突出性、多分辨率等特征，已經成為當前超聲信號時頻表達的 有效方法，在超聲信號降噪、數據壓縮、特征提取等方面起到積極作用。 有關分解層數、母小波的選擇

4、，以及小波系數非線性處理方法，是當前 應用小波分析技術的重點環節，小波分析算法的改進，如小波包分析，沒 能將高頻部分一一分解，提升了信號處理的效率和質量；同時提升小波變 換，可以在時域自由變換，其去噪效果、信噪比良好，可以提高小波變 換的去噪速度，增強設計的靈活性與編程的簡單性。iiiit變換技術的應用，主要針對非平穩數據、非線性數據等，可以結 合信號局部的時變特征，遵循自適應原則實現時頻分解，減少人為因素 在其屮的影響作用。利用hht將超聲回波信號分解，結合h訂bert譜進行 分析，可以更加客觀地反映回波信號中時間信息、時頻信息等，進而精 確判斷是否存在缺陷以及缺陷的具體位置。在人丁神經網絡

5、技術中，對未 知缺陷領域的冋波特征及數據庫已知缺陷領域的冋波特征進行對比，以 此精確判斷未知缺陷的類型，選擇最適當的網絡參數，進一步提高網絡 訓練的有效性，增強識別率。通過全新神經網絡模型，發揮了小波神經 網絡的作用，結合小波變換實際情況，具有高頻域時間精度、低頻域 頻率精度等性質，且神經網絡具有自學功能，其容錯能力非常強大。奠定 在多傳感器信息融合技術基礎上，實現缺陷識別技術的應用，可以結合 不同傳感器對不同缺陷產生的敏感反應，綜合處理各個傳感器的數據， 針對被測對象進行精確評佔；由于不同傳感器之間起到協調與互補的作 用，突破了以往傳感器的局限性、不確定性，更好地優化整體運行性能, 與單一的

6、傳感器技術相比較，提高了結果的完整性、冇效性。另外，奠 定在3個bp網絡以及d-s證據理論基礎上的融合模型應用，也可在超聲 缺陷分類判別中應用數據融合技術，與單個網絡相比，其識別結果更具 精確性。2新型非接觸超聲換能技術應用在傳統使用的超聲檢測設備屮，均應用接觸式換能方法，在超聲探 頭和被檢測材料中促使超聲波的能量傳輸到待檢工件中,但是不管采用 什么樣的耦合介質，完成檢測工作之后都需要采取清除措施，而耦合介 質的殘留或者清除不徹底，將對工件質量造成影響。當前，已經成功研發 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 較近地接觸被檢對象表面，在相對特殊的實驗室環境、工業環境中采用， 具有廣泛的發展空間。空氣耦合技術的應用，以空氣作為耦合介質介質, 完成整個檢測過程。對于固體和空氣來說，二者的聲阻抗相差5個等級, 在固體-氣體的界面中，將面臨較大的能量損耗問題。這種情況下，高頻 空氣超聲換能器除了需要增強發射功率以外,還需要良好的電氣匹配， 但是總體來看，這種方法損失巨大能量，在工業領域的可用性不強。近 年來，俄羅斯等一些國家將該種技術應用到特殊的航天構件屮，尤其在 非金屬復合材料的構件中，實現了非接觸無損檢測及相關評價，更好地 發揮其在航天軍事科技領域的作用。同時，激光超聲技術的應用，作 為新型超聲換

8、能方法，也受到了諸多國家及相關研發人員的青睞，這種 方法通過脈沖激光技術形成窄脈沖的超聲信號，以光干涉法檢測超聲波， 在時間和空間方面的分辨率較強，同時可縮小光學聚焦的檢測點。經過了大量的理論與實踐研究，該技術已經逐漸轉化為實用如度， 既可以在快速運動、高溫度等非接觸環境下應用，也可以針對復雜形狀 結構或者較小尺寸的工件進行無損評價。但是激光超聲技術也存在一些 薄弱之處，在系統較為龐大的構件或者檢測環境要求較高的情況下，其 適用性有限，這將成為今后技術突破的重點與難點。3超聲無損檢測的數字化與圖像化隨著我國電子與計算機技術、軟件技術水平的日益提高，數字化超 聲測試儀器正大幅度地投入使用，由于其

9、計算的高精度、有效的控制與 判斷能力，減少了人為檢測誤差，增強檢測的可靠性、穩定性，支持超聲 檢測、超聲評價的自動化與智能化發展。在掌上設備應用時，更多地采 用了嵌入式處理器、數字信號處理器、現場可編程門陣列等，此時超聲檢 測儀器也朝向低功耗、小型化發展，更便于攜帶和應用。結合當前發展 與應用的實際情況來看，新一代智能化的數字超聲檢測儀器，也有著極 其廣闊的發展空間，并將取替傳統模擬探傷儀的地位，成為具有強大處 理功能、高密度集成性的超聲檢測儀器，配合超聲成像技術的應用，做 到定量與定性相結合，將物體的內部結構信息轉變為人眼可識別的圖像。 當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成像等多種類型。應用分辨率相對 較高的聲光傳感器，可以直接將超聲轉化為可視圖像，在小型、復合型 材料結構中的檢測，比傳統意義的掃描更有效率，同時也降低了成本。例 如，在基于arm9處理器的網絡化超聲檢測成像系統中，融入了便攜式機 械掃描裝置，利用toed技術成像，同時借助以太網完成波形數據的傳 輸。應該認識到，在三維成像技術中，無論采取二維圖像重建三維圖 像還是機械臂逐點掃查方法，其掃描的時間都相對較長，且空間分辨率 較低，可應用性弱化。針對這一問題，口本制作所研發了基于超聲波反射 技術的“三維超聲波探傷系統”，在該系統中，借助超聲波束的作用，

11、完 成了三維方式的掃描過程，可以在數秒之內完成三維影像。4超聲無損檢測的網絡化與集成化無損檢測的技術與方法非常多，單一的技術可能功能不完善，如果 能夠綜合運用，則可發揮技術之間的互補性。例如，將若干ndt技術集成 化處理，實現ndt集成技術應用；在同一臺設備中，實現多種檢測方法 的融合，在關鍵部位應用檢測手段，提高檢測結果的精確性。同時采集、 存儲、處理各種數據，通過綜合性的分析與評價，提高工作效率與結論 的正確性。以我國國內的復合式無損檢測技術及其應用來看，大多為綜合 型無損檢測、組合型無損檢測，在ndt集成技術產品應用方面還存在一定 制約。而基于微磁技術、超聲檢測技術的集成化無損檢測系統，可較 好地發揮微磁檢測技術優勢，具有快捷、方便、簡單等特征，可較好地檢測鐵磁材料表面缺陷；憑借超聲技術的高靈敏性、大深度檢測