探究超声无损检测研究的新进展

刘康

摘   要：当前，超声无损检测技术由于其无损伤、高效等优势，已经被广泛的应用于多种领域中，且成为了国内外的研究重点。基于此，本文分析了无损检测的发展历程，并以超声导波技术、声发射技术、超声非线性成像检测技术、激光超声无损检测技术为切入点，阐述了现阶段超声无损检测技术的新进展。

关键词：超声无损检测技术  导波  声发射检测

中图分类号：TP274.53                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（a）-0066-02

超声检测技术由于具备较强的穿透力，且不会对人体或其他物体产生伤害，因此得到了广泛的应用。在现阶段的超声技术发展中，由于科技水平不断在增强，且人们的需求增多，其逐渐向着无损的方向发展，并出现了大量的新进展，使得超声检测的内涵得到了进一步的扩充。

1  无损检测的发展历程分析

1.1 无损检测技术的发展

无损检测技术从1970年发展至今，已经取得了较高的成果。在该技术整体的发展历程中，可以划分为三个阶段，这些发展阶段主要是以无损检测形式的发展与更新进行划分。在无损检测技术发展的第一阶段，主要形成了无损探伤的形式，主要被应用于产品的最终检验。在这一过程中，能够在保证产品完整性的基础上，对其内部的缺陷完成诊断，确保所有的产品强度达到标准要求。在无损检测技术发展的第二阶段，主要形成了无损检测的形式，主要被应用于无损探伤。此时，能够对加工行为中所有涉及到的工艺参数展开标准测量，包括温度、压力等。在第三阶段中，主要形成了无损评价形式，其能够在实现无损探伤与无损检测的基础上，对产品展开全方位的评价。

1.2 超声无损检测技术的发展

在无损检测技术中，超声、射线、磁粉等均为常用的形式，其中，超声无损检测技术由于其更高的优势而得到了重点的发展。就当前超声无损检测技术的发展情况来看，其已经被广泛的应用于多种领域中，包括医学领域、电子工业领域等。截止到2019年上半年，我国有关于超声无损检测技术的专利申请数量已经达到了世界总量的9%，已经超过了日本的申请数量（6%），并与德国持平（9%）。相比于超声无损检测技术专利申请量的排在前两位的前苏联（14%）以及美国（11%）来说，虽然尚未超过，但是由于我国相关专利的申请趋势快速增长，因此总体上呈现出在未来超过前两位的形势。

2  超声无损检测技术的新进展探究

2.1 超声导波技术

在主动式无损检测中，若是声传播媒介远大于波长，则可以使用超声反射或散射等现象完成物体质量以及特性的检测。在这一过程中，需要尽可能避免导波的出现。然而在现阶段的发展中，国内外研究人员将研究的重点放置于基于超声导波的无损检测方面，这主要是由于当前的实际需求所造成的。例如，对于纤维增强型复合材料来说，使用超声反射法无法展开其内部缺陷或损伤的检测，但是导波有可能实现这类材料的单面检测;在使用主动式无损检测技术展开大构件的检测时，需要消耗大量的时间与精力，因此研究基于导波的高速有效无損检测技术具有较高的现实意义。

现阶段，超声导波技术已经被广泛应用于航空结构件、大型的固体或者是液体火箭壳体等展开无损检测与无损评价，检测结果的质量相对较高，且相比于常规的主动式无损检测技术更为迅速。在超声导波技术的支持下，能够完成管道的长距离一次性检测。在国外，该技术已经被应用于石油化工、核工业等领域中。

2.2 声发射技术

对于声发射技术来说，其主要使用了被动检测技术，此时，超声波主要来源于材料或是外力对构件的影响，属于自发性声波。相比于其他超声无损检测技术来说，声发射技术的研究与发展时间相对较长，在20世纪60、70年代，该技术就已经进入了实际应用的阶段，主要应用领域包括材料与构件裂缝扩展的检测与分析、泄漏的检测与定位、构件失效报警等等。

经过长时间的发展，声发射技术逐渐成熟，并被广泛应用于更多的行业领域中。现阶段，声发射技术已经被应用于航空航天制造领域、国防工业、导弹壳检测、潜水艇测试等专业领域中，主要对相应构件的安全性、失效行为等完成动态的检测与评价。需要注意的是，在一定的测试条件下，声发射技术不能完全视为无损检测技术，构件可能由于不可忽视的损伤产生声发射。

2.3 超声非线性成像检测技术

对于传统的超声相控阵检测技术来说，其能够更加方便的完成声束控制，使得声束的聚焦与偏转成为现实，被广泛的应用于焊接、工业制造等领域中。随着科技水平的不断发展，相关学者对基于传统的超声相控阵检测技术的非线性检测方法进行了探究。例如，在2014年，Potter等人的研究表明，利用超声相控阵检测技术，并结合串行和并行聚焦模式下激励带宽内能量的损失差，能够对早期疲劳损伤完成检测，且不会受到孔洞、裂纹等的影响;焦敬品应用同样的方法展开研究，完成了钢板早期的疲劳损伤检测，并进一步优化形成了超声非线性成像检测技术等等。

结合相关人员完成的研究能够了解到，当前，多数学者展开的超声非线性成像检测技术，其基本思想主要停留与超声波在损伤位置处的非线性表现，也就是在基波频带范围内的声动能向高频频带内发生的能量转移[1]。

2.4 激光超声无损检测技术

对于激光超声无损检测技术而言，其属于复合技术的一种，包含着材料学、电学、光学、声学等专业领域的内容，是超声学与激光技术的结合。发展至今，激光超声无损检测技术已经形成了较为成熟的发展规模。例如，Yashiro等人应用激光超声传播的可逆性，对激光超声在被检测物体中的实际传播过程进行了还原，证实了相关技术的可行性，并提出了超声传播可视化技术;Kenderian等人将激光超声无损检测技术与空气耦合技术相结合，构建起了铁轨动态监测系统，并在钢轨裂纹的现场检测中获得了较好的效果等等[2]。

现阶段，激光超声无损检测技术不断发展，并由于其较高的优越性而被廣泛应用于各个行业领域中。例如，在航空航天领域的制造中更多的应用了复合材料。对于复合材料而言，其密度小、高减震性、耐腐蚀、抗疲劳性好、高强度等，所以在飞机结构材料中占据着较大的比重。因此，检测复合材料的缺陷极为关键，但是由于其内部结构复杂程度较高，因此常用的检测方法无法完成无损的缺陷检测。而应用激光超声无损检测技术就能弥补这一问题，由于激光的照射角度相对灵活，因此能够更加全面的完成复合材料的检测。

在钢轨车轨领域中，激光超声无损检测技术也得到了较好的应用。由于当前的列车使用量较大、负载更高，同时必须要长期高速运行，因此对钢轨的磨损较大，也极易产生一定的缺陷。此时，检测钢轨中的缺陷、亚表面斜裂纹等极为关键，同时，受到列车运行的限制，必须要实现高速实时检测。通过应用激光超声无损检测技术就能够满足这些要求，这一成果在Kenderian等人的研究中已经得到证实。另外，激光超声无损检测技术还被广泛应用于超声扫描的快速成像、高温等恶劣环境材料特性检测、高精度缺陷检测等领域中，也取得了较好的效果。

3  结语

综上所述，就当前超声无损检测技术的发展情况来看，其已经被广泛的应用于多种领域中。现阶段，超声导波技术、声发射技术、超声非线性成像检测技术、激光超声无损检测技术这些超声无损检测技术均受到了更多的研究与关注，并被广泛应用于各个领域中，促进了不同的行业技术升级，也推动了超声无损检测技术进入新的发展阶段。

参考文献

[1] 王璇，李菊峰，牛卫飞，等.超声非线性无损检测技术的研究现状[J].化学工程与装备，2019（4）：246-249.

[2] 袁久鑫，秦训鹏.激光超声无损检测技术研究进展[J].表面工程与再制造，2019，19（1）：30-34，42.