超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用（精选11篇）
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第1篇
众所周知，波音787飞机是世界上第一款全复合材料的民用大客机。2006年底，哈尔滨飞机工业(集团)有限责任公司（哈飞）被正式确认为波音787翼身整流罩全球唯一供应商，承担2007～2021年这一产品的全部交付任务。
2007年，亚洲最大的复合材料生产基地在哈飞建成，随着该基地的建成，哈飞也陆续采购了一批国内外最先进的设备，其中包括英国超声波科学有限公司（USL）生产的超声波 C扫描喷水复合材料检测系统，系统有效扫描范围为 8m×1.5m×3m。
目前，该设备已经通过了哈飞最终验收。近期，波音负责该设备认证的人员对该设备的主体认证也基本结束，并对该设备给予了很高的评价。USL喷水C扫描系统的顺利完成，为波音787复合材料零件生产提供了保障，也将为未来中国大飞机的制造提供帮助。
哈飞 C扫描喷水系统的优势（1）检测速度快。
现场扫描一个长2.7m，宽1.4m的曲面零件，US L系统在步进2.0mm 条件下，扫描速度为700mm/s，用时1h15min。
（2）系统自动化程度高。
系统共有17轴，包括10个探头运动轴，5个夹持工装轴及2个水泵驱动轴。（3）USL独有的PM30超声发射接收板卡。
可同时进行对数放大和线性放大，穿透传输和脉冲回波扫描可同时进行，使仿形和探伤一次完成，而无需进行第2次扫描。
（4）特制的探头连接线及其他抗干扰措施。
USL拥有专利技术的导线及许多其他配置，可有效屏蔽外界信号干扰。（5）水平双扫查臂。
可进行双曲面（二维方向曲面）扫描检测。如果加装特殊扫查臂，可进行“C型”零件的扫查。
（6）加装除气泡功能。使喷射出的水柱更加均匀，声波传输更稳定。
（7）加装紫外线杀菌系统。能够对循环水进行杀菌净化。（8）计算机控制水流速。
对水流速度进行实时控制，对于不断变化的水流喷射角度和高度的改变进行补偿。（9）“教与学”功能。
扫描轨迹可由CATIA数据产生，也可以利用超声波测量建立的坐标进行“教与学”。（10）C扫描图像的三维成像。
（11）表面跟踪测量缺陷的真实尺寸（不是二维投影测量）。
哈飞的C扫描系统
哈飞喷水 C 扫描系统组成 1 机械扫描系统（1）基座结构。
该系统放置在一个槽式基座上，其基底可与工厂周围的地板相平行，哈飞仅需制作该水泥槽，无需其他特殊要求。
上部、下部及垂直结构均由挤出成型铝合金制成，在保证强度的基础上，尽可能减重，以使系统能够高速运行。
（2）X、Y、Z 及探头角度轴 A、B。
X、Y、Z 及探头角度轴 A、B 均由直流伺服电机驱动。高品质的线性轴承在恶劣条件下具备较长的使用寿命。精密光学编码器适用于长轴线型测量，具有较高的分辨率和可重复性。
U S L通过将垂直的机械臂改为水平的机械臂，并将发射和接收探头安装在机械臂的末端，这解决 了检测凹陷较深零件的需要。U S L同时还设计了一种独特的可移动喷水总成，使其能够进入半径很小的曲面内进行检测。而在过去，通过穿透式还无法检测内径很小的“C”型零件，伴随着USL新的设计出现，使其成为可能。
（3）装有电机驱动的可编程的零件定位工装。提供一套完整的零件定位工装用于对被检测零件的支撑和定位。该工装有 5 根可编程的运动轴——这些轴移动到为每一个部件预先编好的位置，以提供一个固定的并且可重复的零件夹持位置。该工装是扫描系统一部分，但也可以缩回，以使“滚入”工装能够完全进入。
（4）水泵系统。
扫描系统下方装有一个储水槽——由喷水器喷出的水流进该储水槽。2个独立的直流电机驱动水泵，装在该储水槽中——这2个水泵能提供独立的 2 股水流分别到各自的喷水嘴。水泵速度由电机驱动器和计算机系统控制，可通过运转水泵，在需要时提高水流速。电子系统（1）计算机系统。
一个19英寸（48.28cm）电器箱安装有工业电脑，用来控制整个系统、数据收集、C扫描图像显示和图像/数据处理。
（2）直流电机电力供应和运动控制。
电脑控制所有的17个轴运动，包括控制10轴扫描运动的伺服控制板卡，控制5轴工装定位的步进控制板卡，及控制2轴水泵的伺服控制板卡。
为了运动的手动控制，提供一个遥控(操纵杆)器，带有开关和按钮来选择想要控制的轴。操纵杆的运动是渐进的，轴的速度依操纵杆的动作而定。在电脑显示器上，所有轴的位置信息都被不间断地实时更新。
（3）超声波扩展板卡。
USL的超声波系统与电脑相结合。系统的所有参数都从屏幕菜单上由电脑控制。这些参数都可以储存并自动装载，这样就不需要手工设置这样的重复工作。
这个系统可以多闸门同时获取脉冲回波(线性放大器)和穿透传输(对数放大器)数据，同时还可采集振幅和声时数据。
这些板卡包括：
·PM30脉冲收发器：这是低噪音的脉冲收发器，带有一个对数放大器，提供高达 95dB的瞬间动态范围和带有 DAC及类似功能的一个高增益线性放大器。这个对数检测功能意味着可达 95dB的信号变化能够一次采集得到。
·ADC100 模拟-数字转换器：该转换器将从脉冲收发器得到的 A扫描波形数字化，并在电脑屏幕上显示出数字A扫 描。ADC100以100MHz 单发射状态将信号数字化，数字化的数据被传送到一个DSP板来处理。相同时间采样，其取样率增加到>1GHz。·DSP100 数字信号处理板：该板卡提供达8个监控闸门，可在最大扫描速度及脉冲重复频率下操作。可由软件来选择闸门，来提供振幅、声时或相监控能力。例如可设置 2个振幅闸门和 1个声时闸门，1个振幅闸门监控不显眼的缺陷，1个作为底面监视，声时闸门用于监控壁厚 /材料速度。在扫描时，每个闸门都储存一个C扫描图像，所有闸门都能实时地被同时成像。
（4）噪音处理单元。
USL的系统另一个设计上的特点就是通过消除内部和外部噪音源，使其更好地达到客户的要求，提高缺陷判断的精确性，减少误判。
众所周知，由于复合材料的结构特性，如果采用较高频率的超声波，其信号将由于衰减和噪音干扰严重，使检测信号无法识别；而如果采用低频超声波，又无法满足检测缺陷精度的要求。因而为了平衡两者的矛盾，USL从软件和硬件几个方面入手，降低噪音，提高信噪比，从而得到了令客户满意的结果。
哈飞USL系统操作台 软件功能
USL公司积累20年的设计经验，集合了丰富的软件功能，得到了各大中国飞机制造商的认可。
（1）A扫描显示。
A扫描以数字形式显示在电脑屏幕上，刷新率约40Hz。闸门位置也被显示出来，不同闸门的颜色不同。
（2）实时C扫描显示。实时C扫描显示是以穿透传输和脉冲回波模式里的闸门峰值振幅和 / 或声时为基础的。菜单允许操作员选择用于显示/存储图像的不同通道和模式。通常地，一个图像实时显示，同时其他图象被存储作为稍后的显示和分析。
具有调色板功能，可对显示的颜色进行调色，还可以进行图像缩放、平移、滚动等操作。（3）“教与学”功能。
通过这种方法，零件的形状由操作员在零件上的不同点“教授”正确的操纵器位置。教授点数量依零件的复杂性、弯曲的程度及曲面的明显变化的程度而定。当教授位置已输入后，“扫描计划”保留在存储器中留作后用。在扫描时，教授点之间轴的位置随着系统的移动被实时插入。
（4）导入CATIACAD文件。
复杂的扫描轮廓可由CATIACAD文件生成。这个轮廓是由系统中10个以上的具有相同设置的同步运动轴实现的。这个扫描平面图是由MFFROG的APT文件生成的，MFPROG是一个CATIA模块。基本的CATIA数据首先用于生成零件表面的三维轮廓——接着这个会转化为真正的轴的位置。这个软件还包括图像显示模块，它允许操作人员在三维的空间使零件的位置在扫描体积内可视化，操作人员还可以调节图像以便从不同的方向来观察。
（5）图像分析。
软件用来分析图像或者图像的几个部分。包括：
·柱状图计量。图像中选择的区域可被勾勒出以显示柱状图，从而根据振幅或声时测量来显示图像像素的百分比分布
·缺陷的尺寸测量和其他功能。这个可以通过屏幕上的鼠标箭头来实现。对于弯曲的零件，相对于二维平面上的投影尺寸而言，真正的表面尺寸可以计算出来。（一个二维投影的尺寸可能低估了缺陷的实际尺寸）。这个功能也能用来测量缺陷之间的距离。
·能把2个被选的图像结合一起，应用数学函数来突出可能的缺陷区域。（6）打印报告。
检测报告格式可根据客户需要进行修改。（7）远程分析与诊断。
通过 Internet 与英国总部连线，远程操控计算机来进行分析与诊断。（8）升级服务。
USL还可以提供完备的软件及电子部分硬件升级服务，使客户的设备始终处于世界领先地位。甚至客户使用的许多其他厂家制造的设备，如 Staveley，SI，Automation Industries，Krautkramer，Meccasonics，Midas Inspection Systems 等都由USL为其提供升级服务。因而，完善的升级服务也解除了客户担心设备需要频繁更新换代的顾虑。（责编依然）
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第2篇
全自动超声C扫描系统在航空复合材料检测中的应用
超声波检测,尤其是超声C扫描检测,由于具有显示直观、检测速度快等优点,已成为航空器复合材料构件普遍采用的检测技术.
作 者：王晓宁 作者单位：美国康泰公司北京代表处刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：2008“”(4)分类号：V2关键词：
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第3篇
目前, 塔河油田有各类管道, 但管道检测工作却还未形成系统, 主要进行定点测厚、外腐蚀检测和阴保测试工作, 由此需开展腐蚀检测的科研与新技术试验工作。随着油田新区块的投产、含水上升所导致的管道腐蚀情况日益严重, 需要加大腐蚀检测的力度。
1 腐蚀检测技术*
1.1 腐蚀检测技术现状
近年来塔河油田现场管道腐蚀以内部点蚀穿孔为主, 定点测厚捕获管道点腐蚀能力差, 数据不能全面反映管道腐蚀状况, 而管道内腐蚀检测应用较少, 处于起步阶段。对于管道腐蚀状况的掌握多通过腐蚀穿孔数量多少等定性的判断, 检测数据缺乏系统的评价。因此腐蚀检测技术还需进一步优化和完善。
1.2 腐蚀检测技术存在的问题
1.2.1 腐蚀检测工作量
国家石油天然气管道安全法规定管道必须开展检测;中石化总部要求腐蚀治理管道必须开展腐蚀检测, 近年来, 管道内腐蚀穿孔问题逐步暴露, 对于塔河油田埋地金属管道腐蚀隐患部位缺乏有效的检测手段, 每年检测工作量不足100km, 且主要以外腐蚀检测为主, 因此亟待加强现场管道内点腐蚀检测工作。
1.2.2 腐蚀检测数据
现场检测数据主要包括定点测厚和超声波测厚检测数据, 但首先, 定点测厚针对性差, 目前已建立的定点测厚检测网络主要覆盖在站内系统管道, 腐蚀较少, 而现场腐蚀穿孔多集中在站外埋地低洼段、流态变化等管段;其次, 定点测厚数据仅为站内重点部位的检测值, 由于点腐蚀的不确定性将导致检测数据很难捕获到点腐蚀;再次, 定点测厚主要采用超声波测厚仪器进行单点测厚, 在操作过程中容易受人为因素影响检测数据的准确性, 如检测探头与管壁耦合、探头放置方式及探头接触管壁部位是否光滑等。
1.2.3 腐蚀检测评价方法
目前, 现场腐蚀穿孔现状、腐蚀治理、缓蚀剂防护和室内腐蚀监测点腐蚀工作中的核心问题在于对点腐蚀的研究和控制, 但是现场主要采用超声波壁厚检测进行管道内腐蚀检测, 只能单点进行检测, 每个点的检测有效面积为0.5cm2, 检测工作量大且检测效率低。
管道运行状态下的缓蚀剂防护效果、内涂层应用状况等防腐工艺现场应用缺乏有效的评价手段, 由于现场断管等方式工作量大, 且影响油气正常生产运行, 管道的整体腐蚀状况多采用管道穿孔数量等定性的判断, 缺乏系统的定量检测评价, 因此需要对腐蚀检测评价方法进行优化。
2 超声C扫描腐蚀检测技术应用
2.1 腐蚀检测技术优选
分公司现有检测以定点测厚为主, 该技术特点为:检测过程简单、易于操作, 检测仪器易于维护。超声C扫描系统由Pocket-UT主机、Mini-LSI自动爬行扫查器和R-SCAN手动扫查器组成。
相比于低频导波及相控阵等超声波检测, 超声C扫描技术具有不需对管壁涂层打磨、易操作 (自动沿壁爬动) 、性价比高的特点, 可以在管道外壁涂层不打磨的情况下实现管道内腐蚀成像, 该技术可以弥补定点测厚和单点测厚检测数据准确性低和难捕获点腐蚀的不足, 还可以在线灵活检测, 达到多种检测手段组合相同的检测效果 (表1) 。目前在塔河油田7条管道开展超声C扫描腐蚀检测 (主要包括原油集输、单井集输、天然气外输和站内系统管道) , 检测点蚀能力有所提高, 为管道的腐蚀状况、涂层评价和腐蚀治理提供依据。
2.2 管道内腐蚀成像
通过对塔河油田9-2站原油外输管道 (距9-2站4.5km处) 低洼段的检测, 分析检测部位的A扫描波形特征及C扫描平面特征 (图1a、b) , 得出管道底部存在减薄和点蚀, 进一步验证了管道低洼段为腐蚀易发生部位 (图1c) , 检测管道最大点腐蚀速率为0.98mm/a, 为极严重腐蚀, 合理反映了管道的腐蚀规律并且与当前穿孔点集中分布在管道低洼段的规律一致, 对于管道寿命预测能够提供更为准确的参数, 进而为管道更换与维修提供技术支撑。
2.3 管道腐蚀机理
针对西气东输管线外防腐层失效, 发现沿管道外防腐层破裂处存在腐蚀产物, 为了查明腐蚀原因和机理, 应用超声C扫描腐蚀检测技术对管道进行检测, 管道壁厚均匀减薄, 壁厚分布为8.4~8.9mm, 折算均匀腐蚀速率为0.1mm/a, 即中度腐蚀, 此外, 在管壁发现明显的外腐蚀坑点, 最小壁厚7.3mm, 外壁折算点腐蚀速率为0.33mm/a, 即严重腐蚀。结合图1c分析可知塔河油田原油外输管道腐蚀机理为高含氯离子的盐水+二氧化碳造成底部不连续点腐蚀, 通过对管道的外部腐蚀形貌观测, 结合西气东输天然气管道腐蚀检测 (图2) 分析认为腐蚀机理为管道外防腐层聚乙烯材料失效形成裂缝造成管外壁与土壤接触发生腐蚀, 两者腐蚀机理存在明显的差异。
3 管道剩余寿命评价
塔河油田现场管道的腐蚀以点蚀为主, 针对前期腐蚀检测评价过程中存在腐蚀检测数据不能反映腐蚀严重管段状况的问题, 首先从分析前期腐蚀现状及规律等入手, 结合管道服役时间等腐蚀因素, 提高腐蚀隐患部位与检测部位的一致性, 应用超声C扫描检测技术, 开展自主检测及剩余强度和壁厚的分析, 进行剩余寿命预测, 如雅克拉气田单井集输管道、9-2站原油外输管道检测分析评价中进行了应用, 对管道进行分段腐蚀程度和剩余寿命预测的评价起积极作用。对腐蚀严重管段进行预警, 为新工艺实验、缓蚀剂评价和腐蚀治理提供依据。
3.1 腐蚀易发生部位预测
根据管道类型差异、腐蚀规律不同和管道敷设高程变化, 来宏观预测管道最易发生腐蚀的部位, 进而指导详细检测部位的选择。
对于天然气集输管道, 腐蚀主要集中在雅克拉-大涝坝气田单井集输管道, 由于腐蚀环境具有高氯离子、高压 (7~8MPa) 、高流速 (平均5.2m/s) 、高二氧化碳 (3.1mg/L) 的特点, 主要以特殊部位的二氧化碳电化学和冲刷腐蚀为主, 在流速发生变化的弯头、焊缝及变径等部位管段腐蚀严重, 井口管线主要集中在各类变径部位, 此外, 在绝缘法兰附近腐蚀也较为突出。结合上述分析, 应当考虑在管道流态发生变化的部位开展检测, 易于发现腐蚀风险, 较为合理。
对于油田油水混集输干线, 腐蚀多发于含水较高的原油外输管段, 现场腐蚀穿孔规律表明, 在管道下游低洼及高程变化较大管段腐蚀穿孔集中多发, 如10-6站至8-3站、9-2站至9-1站原油外输管段局部高点及爬坡段 (约30m, 高程差近3m) , 腐蚀穿孔约20~25次。因此, 结合管道实际敷设高程变化编制管线高程图, 定期对管线易发生腐蚀的低洼及爬坡段进行重点监测, 利用内腐蚀直接评价技术可以对集输管线最容易造成腐蚀穿孔的部位进行预测[3,4], 进而实现管道腐蚀穿孔分布图、敷设高程变化图和检测点分布三图合一, 提前做出腐蚀控制对策, 减少腐蚀带来的环境污染与经济损失。
对于油气水混输管道来说, 主要为油田单井管线, 检测部位选取除了考虑下游低洼和高程变化管段, 还要对注水间开单井管道进行重点监测, 该类管线存在盐水扫线、单井注水等作业过程中的暴氧腐蚀。
3.2 管道安全评价
根据管道检测数据, 结合管道服役寿命、材料和设计参数, 参考相关API及行业标准计算管道最小要求壁厚、管道腐蚀速率等参数, 计算管道剩余强度, 进行管道安全评价, 管道安全评价参数见表2。
通过参考文献[5]确定管道最小要求壁厚tmin:
式中Do管道外径, mm;
E焊缝系数;
F管道设计系数;
p管道设计压力, MPa;
S完整管道许用应力, S=σyF;
tmin管道最小要求壁厚, mm;
tCmin依环向力计算得到的最小要求壁厚, mm;
tLmin依轴向力计算得到的最小要求壁厚, mm;
tsl管道承受附加载荷附加的管子壁厚;
σy管材屈服强度, MPa。
基于缺陷轴向长度s和均厚长度L, 评价均匀腐蚀缺陷的可接受性, 如果s
通过对雅克拉气田YK1单井集输管道在设计压力下的局部腐蚀缺陷的临界极限缺陷尺寸的计算, 以缺陷长度和深度为坐标的评价点处于图3中曲线的下方时, 缺陷可以接受, 否则不能接受。从评价结果可以看出, YK1井所检测的腐蚀缺陷均位于图3中安全区内, 表明所检测的缺陷在设计压力下可以接受, 不影响管道安全运行。
通过腐蚀隐患和腐蚀严重管道安全评估, 对腐蚀状况有了系统的掌握, 为防腐工艺评价及腐蚀治理提供了技术支撑。
3.3 管道剩余寿命分段评价
管道规格的选取依据9-2站原油外输埋地管线的设计施工资料, 在所检测管线中, 管线的材料为20#钢, 屈服强度分别依据文献[6, 7]选取, 管材屈服强度245MPa, 设计系数取值0.5;焊缝系数E依据文献[5]取1.0。
文献[8]中规定, 含腐蚀缺陷管道剩余寿命的计算式为:
式中Crate管道的腐蚀速率, mm/a;
tnom管道设计壁厚, mm;
T管道运行年限。
通过选取管道相应的评价参数, 在9-2站原油外输管段进行易腐蚀部位进行了管道剩余寿命分段预测 (表3) 。
通过检测管道的剩余壁厚, 结合管道设计壁厚和运行年限, 得出管道点腐蚀速率, 计算其剩余寿命, 为腐蚀治理提供依据。从图4可以看出, 对管道进行分段评价, 不同管段剩余寿命为A、B两级, 其中A级剩余寿命为0~1a, 建议及时开展腐蚀治理或管道更换;对于腐蚀程度较弱的B级, 剩余寿命为3~5a, 可以采取缓蚀剂优化加注等工艺延缓腐蚀。
4 研究方法创新
通过腐蚀规律和穿孔现状分析, 结合管道服役时间等腐蚀因素, 应用超声C扫描检测技术, 开展自主检测及剩余强度、壁厚分析, 进行剩余寿命预测, 对腐蚀严重管段进行预警, 为新工艺实验、缓蚀剂评价和腐蚀治理提供依据, 图5为管道剩余寿命评价流程。
5 结论
5.1 超声C扫描检测数据能真实反映管道内的腐蚀状况, 结合管道服役时间和设计参数, 形成了完整的管道检测腐蚀风险评价体系。
5.2 通过对比检测方法及装置, 引进超声C扫描检测装置, 提高了检测数据的准确性, 降低了检测费用, 检测效率大幅提升, 对于腐蚀评价作用显著。
5.3通过宏观腐蚀规律进行易发生腐蚀预测, 应用超声C扫描进行检测, 使得点腐蚀机理、规律研究及涂层评价等认识得到提升, 为腐蚀治理提供依据。
5.4根据目前超声C扫描管道检测的应用结果, 其对管道的内部点腐蚀状况的分析及评价效果较好, 建议组合声发射储罐底板检测, 对罐壁检测, 还需进一步实践验证。
摘要：为了解决现场管道点腐蚀检测工作量不足、检测效率低及检测数据不能有效反映管道内腐蚀状况等问题, 提升管道检测在腐蚀程度及规律评价中的作用, 在前期大量的现场腐蚀跟踪、腐蚀穿孔数据统计和点腐蚀规律研究基础上, 对腐蚀检测方法综合比选, 引进新型腐蚀检测装置、建立检测系统操作和管理规程, 通过预测油田油气集输、单井集输和站内系统管道腐蚀多发部位, 编制现场点腐蚀检测方案, 开展现场检测试验和管道寿命预测工作, 揭示点腐蚀机理, 管道腐蚀检测效率得到显著提升, 同时为内涂层评价及腐蚀治理等防腐工艺提供技术支撑。
关键词：管道检测,腐蚀,超声C扫描,评价,寿命
参考文献
[1]张江江, 张志宏, 羊东明, 等.油气田地面集输碳钢管线内腐蚀检测技术应用[J].材料导报, 2012, 26 (z1) :48~49.
[2]宋生奎, 宫敬, 才建, 等.油气管道内检测技术研究进展[J].石油工程建设, 2005, 31 (2) :10~13.
[3]刘慧芳, 张鹏, 周俊杰, 等.油气管道内腐蚀检测技术的现状与发展趋势[J].管道技术与设备, 2008, (5) :47~48.
[4]潘家华.普及和发展我国管道内检测技术[J].油气储运, 1996, 15 (3) :1~2.
[5]SY/T 6477-2000, 含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法——第1部分:体积型缺陷[S].北京:石油工业出版社, 2000.
[6]GB/T 9711.1, 石油天然气工业输送钢管交货技术条件——第1部分:A级钢管[S].北京:中国标准出版社, 1997.
[7]GB/T 8163-2008, 输送流体用无缝钢管[S].北京:中国标准出版社, 2008.
焊缝超声检测在船舶中的应用 第4篇
【关键词】超声检测；船舶；超声相控阵；TOFD
随着现代科学技术的发展及中国造船业在世界船业界的崛起，造船工艺也在不断地进步。船体构件的连接，几乎全部采用了焊接，焊接接头的质量好坏，将直接影响到产品结构的安全性。无损检测技术在船舶工业中的应用越来越广泛，技术要求也越来越高，成为产品质量管理的重要手段。焊接质量的高低直接影响了船舶修造的质量与安全，作为现场检验人员来说，对船舶焊接的检验必须高度重视。通过无损检测技术，把焊接缺陷限制在一定的范围内，以确保船舶航行安全和水上人命财产安全。本文主要介绍在船舶焊缝无损检测中的超声检测的应用及其新发展。
1.焊缝主要缺陷形式及检验方法
焊接缺陷的種类较多，按其在焊缝中的位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见的焊接内部缺陷有：气孔、夹渣、焊接裂纹、未熔合与未焊透等。根据产品的技术要求和有关规范的规定，焊接质量检验可采用无损检测和破坏检验两类。在船舶建造和检验中无损检测已经成为船厂船东和验船师保证船舶质和设备安全运行的重要手段。CCS《钢制海船入级规范》（2006）及《材料与焊接规范》（2006）对无损检验有大量涉及[1]。船舶无损检测的特点是：检测对象复杂（各部分焊接结构的载荷特性、应力状态、焊缝形式及等级多样），检测量大（一条万吨级船焊缝测量就在1万m以上）及检测条件差（90%以上检测在现场进行）[2]。
无损检验方法常见的有外观检查、密性试验和无损探伤等。无损探伤有射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等方法。每种检测方法都有其各自的应用领域，超声波检测最主要针对焊缝内部缺陷的检测。
2.焊缝超声检测技术
声波频率在16Hz～20kHz为人的听觉范围；频率小于l6Hz的声波称为次声波；频率超过20kHz的声波称为超声波。超声波具有频率高、波长短、传播能量大、穿透力强、指向性好的特点。超声波在均匀介质中沿直线传播，遇到界面时发生反射和折射，并且可以在任何弹性介质 （固体、液体和气体）中传播。
超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。按其工作原理可分为脉冲反射法、穿透法和共振法超声波探伤等。船舶焊接检验常用脉冲反射法超声波探伤仪[2]。
脉冲反射波法是利用脉冲发生器发出的电脉冲激励探头晶体产生超声脉冲波。超声波以一定的速度向零件内部传播，遇到缺陷的波发生反射，得到缺陷波，其余的波则继续传播至零件底面后发生反射，得到底波。探头接收发射波、缺陷波和底波，放大后显示在荧光屏上。由发射波、缺陷波和底波在时间基线上的位置求出零件内缺陷的部位。依缺陷波的幅度判断缺陷的大小，具体方法有当及量法、定量法等。对于缺陷的性质则主要依缺陷波的形状和变化，结合零件的冶金、焊接或毛坯铸、锻工艺特点，以及参照缺陷图谱和探伤人员的经验来判断。
超声波探伤的特点：超声波探伤迅速，灵敏度高，可探测5～3000mm厚的金属或非金属材料的构件，设备简单，操作灵活、方便，探测范围广，对人体无害。但对零件表面粗糙度有一定要求，一般要求粗糙度等级高于Ra6.3um，表面清洁、光滑，与探头接触良好。由于零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于以分辨，难以探测缺陷，所以这段距离称为盲区。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为5～7mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难，需借助一定的方法和技术[3]。
3.焊缝超声检测技术的新进展
超声相控阵技术是通过控制各个独立阵元的延时，可生成不同指向性的超声波波束，产生不同形式的声束效果，可以模拟各种斜聚焦探头的工作，并且可以电子扫描和动态聚焦，无需或少移动探头，检测速度快，探头放在一个位置就可以生成被检测物体的完整图像，实现了自动扫查，且可检测复杂形状的物体，克服了常规A型超声脉冲法的一些局限[4]。
与常规超声波检测设备比较，超声相控阵检测设备具有如下一些特点：
（1）检测速度快。
（2）使用灵活。
（3）检测可靠。
（4）功能强大。
（5）操作简便。
TOFD技术是超声波检测的一种新技术，其中文名称是超声波衍射时差法，TOFD是英文“Time Of Flight Diffraction”的缩写。TOFD技术具有快速高效、高精度、高可靠性的特点，并且能形成统一的质量标准，有利于保障产品发展和质量安全，因此被广泛地应用于锅炉、压力容器、管道等的焊缝检测中，近年来世界各先进国家都纷纷出台了TOFD的国家检测规范和标准。我国核电、压力容器等领域都对此开展了积极研究，2009年底，参照欧盟的标准，我国也颁布了相应的TOFD技术标准[5]。
TOFD技术的优越性主要体现在：
（1）一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度；（2）可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高；（3）能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感；（4）可以识别向表面延伸的缺陷；（5）采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观；（6）对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm；（7）和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%。
目前，我国已将超声相控阵和TOFD技术研发成果成功用在了在役船舶、在役海洋平台等大型钢结构和复合材料的检测中，成功解决了常规无损检测方法无法解决的技术难题，创造了巨大的经济和社会效益。
4.结论
目前在无损检测领域发展最快适用较广的技术是超声波自动检测，该技术可应用在船舶制造中焊接工艺的各个阶段，并且对人员无辐射危害，成本低、灵敏度高、时实显示、使用方便。随着超声技术的进步，目前超声相控阵和TOFD技术也在船舶焊缝无损检测中得到了应用。
参考文献
[1]季肖枫，顾娜.船舶焊接超声检测.应用科技，2009（10）：213-214.
[2]景艳.无损检测在船舶焊接中的应用.现代制造技术与装备，2012，210（5）：32-34.
[3]张燕宏，李志远.焊接结构件焊缝缺陷的无损检测技术研究.机电产品开发与创新，2003（2）：27-29.
[4]李衍.超声相控阵技术，第一部分：基本概念.无损检测，2007，31（4）：24-28.
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第5篇
喷水自动C扫描系统在航空大型复合材料工件及复杂形状复合材料工件的检测中,可以完成全覆盖,并实现高精度检测.在降低检测难度的同时提高了检测效率,为产品的质量可靠性提供了良好的.技术支持.
作 者：朱瑾锋 孟凡刚 Zhu Jinfeng Meng Fangang 作者单位：朱瑾锋,Zhu Jinfeng(北京欧宁航宇检测技术有限公司)孟凡刚,Meng Fangang(哈尔滨飞机工业集团有限公司)
刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2008 “”(15) 分类号：V2 关键词：★ 减速顶检测系统设计及应用
★ 计量检测管理系统
★ 试验检测管理系统
★ 表面等离子体共振生物传感器在微生物检测中的应用
★ 汽车空调系统结构、原理与检测
★ 发动机燃油系统检测与分析
★ 正确区分网络及主机入侵检测系统
★ 材料检测实验室
★ 检测报告范本
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第6篇
1.1 A型超声波扫描。
A型超声探伤检测通过调幅技术将回声显示到荧光屏上, 荧光屏上的坐标X轴表示所探测物体的深度, 而Y轴表示的是回波的脉冲振幅, 通过探头定点发射所返回的超声波可以判断出缺陷的形态以及深度。通过分析回波的波峰波密等特性还能建立一定程度的定性分析。但是由于荧光屏上所显示的二维剖面图信息不全面, 所以需要由专业的操作者对所得信息进行分析。
1.2 B型超声波扫描。
B型超声波扫描技术借助弧度调制来成像, 图像上所显示的是被测物件的剖面图。在B型超声波扫描下, 物件的深度方向的全部反射波都能够反射出来。而在水平方向上则通过快速的电子扫描来完成检测工作, 按照顺序将不同位置及不同深度的情况由反射回波传递回来。每完成一帧的扫描, 便可以得到一簇超声波带来的垂直断面图。
1.3 C型超声波扫描。
C型超声波扫描是通过多元线阵扫描技术来实现的, 通过在平面上做出X、Y坐标来反应综合的轨迹规划问题。X轴方向上所用到的机理与B型超声波扫描类似而Y轴上是通过机械驱动时线探头的位移。要得到一定探测深度的C型成像图必须在接收回路中设定进程选择的开关, 然后对开关制定控制环节, 这样可以通过控制模块来调整回波的信号强度, 便于得到各个深度的声波图。
1.4 D型超声波扫描。
D型超声波探伤检测技术与B型超声波探伤检测技术的显示方式较为相似, 但是D型超声波探伤检测所得到的是检测物体的侧面图, D型超声波所检测的所有界面的反射回波会与探头所发射的声束相叠加, 逐次得到不同深度的界面回波, 在N帧完成扫描过程后就能得到二维的超声断层图像。
1.5 衍射时差法。
衍射时差法近年来开始兴起, 它的原理是利用超声脉冲散射得出的反射和衍射信号通过被测原件内部缺陷时发生的衍射情况来得到原件内部缺陷的信息。如果被检测的原件表面非常洁净, 那么有关缺陷情况的衍射信号就可以反映在衍射时差图上。
2 数字超声波探伤检测技术的应用
2.1 检测锅炉隐蔽角焊缝
首先要选择探头, 根据接管壁的厚度来选配适用的聚焦探头;第二步则是要确定探伤面, 在横波检测前必须做出一定的估算, 并做出区域分界线, 借助矢量加减来找到探头移动的基准线;第三步则要适用曲面平底孔来调节扫描线, 保证扫描线的规整, 另一方面还要做好灵敏度的检验工作;最后要识别波形, 注意分辨接管或筒体外壁的回波, 避免出现误判或漏检的情况, 如果发现探头与标记相重合的地方底波强度较大, 那么未焊透或未熔合等缺陷肯定存在。
2.2 内壁裂纹检测
用超声波检测内壁的裂纹需要使用2.5兆赫兹的探头, 且探头的直径一般在2厘米左右。将探头置于容器的外圆面, 通过直接接触来检测, 容器的无缺陷部位可以反射回波, 那么就很容易找到缺陷部位。
检查容器的环形缺陷时需要用K1和K3两种探头进行扫描, 在纵向范围和周向范围内用K1探头来检测, 如果内壁有裂纹, 那么显示器上会有断交反射曲线。在K1探头的定性扫描完成后, 对裂纹的深处做出评测就有相当的难度, 因此, 这时需要用到K3探头。考虑到获得内壁裂纹开口处的断交反射波不太实际, 因此所得到的信息主要反映的是裂纹根部的情况。在裂纹根部的反射波进入扫描区时, 定量分析裂纹深度就容易多了。
3 数字超声波探伤技术相关问题
3.1 数字超声波探伤技术的特点
超声波在不同介质传播时, 会在各介质的表面出现发射现象, 因此, 如果所探测到的缺陷的尺寸超过超声波的波长就会在反射过程中反映出来, 但如果缺陷的尺寸较小, 声波会绕过射线从而不能实现反射;超声波具有良好的方向性, 且其方向性会随着频率的提高而有所提升, 在较窄的波束中辐射就能轻易辨别缺陷位置;超声波的传播能量很强, 每一兆赫的超声波能传递的能量为一千赫兹声波的一百万倍。
3.2 超声波探伤的优缺点
数字超声波探伤检测具有较高的灵敏度, 所需的检测周期较短, 且与应用X射线相比节省了检测成本, 对检测人员的身体没有很大的影响。但数字超声波检测探伤技术对检测锅炉本身有很高的要求, 其工作平面必须平滑, 另一方面, 数字超声波检测的缺陷并不直观, 只有具备长时间实践经验的检验人员才容易辨别出所检测的锅炉存在的缺陷, 因此数字超声波探伤检测技术在厚度较大的零件检测中较为适用。
4 结语
本文对数字超声波探伤扫描的原理, 即A、B、C、D四个类型的超声波扫描法以及衍射时差法做出了详细的介绍, 同时也将数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的运用阐述清楚, 对隐蔽角焊缝和内壁裂纹检测情况做出详细叙述, 最后找到数字超声波探伤扫描技术中的一些优缺点, 同时对其技术特点做出了详尽的描述, 旨在为相关人员的工作提供参考。
参考文献
超声检测在眼科检查中的应用 第7篇
关键词 眼科检查 超声造影 彩色多普勒超声
眼科超声检测技术，具有检测准确、患者无痛苦、方便快捷的特点。其原理主要是通过声波的反射，形成一定的图像，以反映眼部结构生理或者病例上的变化。随着科技的进步，眼科超声仪器也得到了长足的发展，现在已经广泛应用于临床的A型超声、B型超声、多普勒彩超以及超声生物显微镜，在临床实践中发挥着其独特的作用。
A型超声
1956年，美国眼科医生Mundt和Hughes首次将A超用于眼部疾病的诊断，它根据不同界面的回声以波峰形式显示，根据超声波在不同组织中的声速，获得相关组织的生物参数。A超对角膜厚度的测量精度达0.001mm，在临床上可以用于一点或多位点的测量，还可以围绕中心点，呈同心圆状测量［1］。目前，A型超声多用于与眼轴长度有关疾病的测量，对近视和远视患者的诊断有一定的帮助。
此外，A超还用于一些眼部疾病的辅助治疗。张采华等［2］对120例成熟期白内障患者和4级核白内障在手术前进行A超的测量，计算晶体厚度平均值，手术均顺利完成分核，并完成整个乳化过程，术后患者视力明显提高。
A型超声存在一些缺陷，在检查前被测眼的表面要进行麻醉，这让很多患者不愿意通过此项方式检查。此外，探头和患者的角膜直接接触，存在疾病传染的隐患，另外对医生的技术水平有一定要求，操作时对角膜的压力不同可导致不同的检测结果。
B型超声
B型超声是通过扇形或线阵扫描，将组织的界面回声转成不同亮度的回声光点，以反映组织结构的变化。在眼科疾病中，由于眼球及内容物对B超有较好的透声性质，多采用B超对眼病進行诊断治疗。在临床B超检查时，患者需闭眼，仰卧在病床上，眼睑涂上专用的螯合剂，B超探头即可对眼睛进行纵横面的全面检查，确定病灶部位并可以测量其长度，打印机随即可以将图像打印出来。B超可以广泛应用于晶状体浑浊、玻璃体浑浊、视网膜脱离、眼内异物等疾病的诊断治疗［3］。B超因为用游标测量距离，重复性较差，需多次测量。
超声生物显微镜
超声生物显微镜是20世纪90年代发展起来的新型眼科检查工具，该仪器由高频率换能器和B超声仪器结合而成，基本原理与普通的B超仪相同，由于具有高频率的分辨力，可获得与光学显微镜的分辨率相当的图像，在无创伤的条件下可获得清晰的二维图像［4］。在进行超声生物镜检查时，检查需采取仰卧位，眼睑上安装一眼杯，杯子里放入蒸馏水即可。将探头深入蒸馏水中进行检查成像。由于探头在水浴中进行扫描，不会对眼前段产生任何的干扰，如房角就是在自然状态下的形态，除此之外，还可以观察到房后部位及前房角的解剖结构，晶状体和虹膜等结构及相互关系，可以轻松获得任意子午线的眼前段结构的图像，更全面地了解眼部的生理和病理状态，也有助于疾病的进一步诊断。目前，该方法广泛应用于眼底、青光眼、白内障、眼外伤等眼部疾病的各个领域。
多普勒彩超
彩色多普勒超声可以直接观察眼眶及眼球壁血流的动态，确定动脉、静脉以及及动静脉交叉的混合血流,有助于观察眼部细胞的内环境变化，确定肿瘤的发病部位［5］。该方法较一般的超声检查更简便直观，患者痛苦较小，目标明确。现在已成为眼科的常规检查手段之一。但是在操作时需要注意探头的方向和角度，减少超声波发射功率对血流动力学信号显示的影响，每条血管需要重复测量，至少连续测量3次。
总 结
A型超声、B型超声、超声生物显微镜和多普勒彩超，已经作为临床眼科重要的检测手段，应用于一线，超声检测具有安全、快捷、患者耐受性好的特点，使其得到了广泛的关注。随着这些技术应用信息的反馈以及仪器的研究与改进，超声诊断在眼科的检测领域内的应用会日益广泛，也会为临床治疗提供更多准确的诊断信息。
参考文献
1 史桂桃,艾育德.超声检查在眼科的临床应用［J］.内蒙古医学杂志,2006,38（12）:1168-1171.
2 张采华,张清秀,陈映梅.眼科A超在白内障超声乳化术中的应用［J］.福建医药杂志,2009,31（3）:117-118.
3 周燕.B超在眼科疾病诊断中的应用［J］.中国超声诊断杂志,2001,2（7）:27-28.
4 王镇,刘早霞,苏冠方,等.超声生物显微镜在眼科的临床应用及进展［J］.社区医学杂志,2010,8（3）:37-39.
三维扫描在承载鞍检测中的应用 第8篇
1 三维扫描的检测方法
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术, 主要用于物体空间外形和结构的扫描, 以获得物体表面的空间坐标。它能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号, 为实物数学化提供了快捷的手段。三维扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点组成的[1], 根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小, 由几百到几百万个点组成, 这些大量的三维数据点称为点云。
使用三维扫描仪扫描被测产品, 将点云数据采集到计算机中。扫描时通过设置参数来改变扫描精度, 精度设置越高, 采集的点云数据越多。采集到的点云数据构建成面, 然后将扫描数据与产品模型进行拟合分析[2]。三维扫描技术检测承载鞍尺寸的过程如图1 所示。
2 承载鞍检测中的应用
2. 1 现有检测方法
目前采用弦表和素线尺配合来检测承载鞍环带尺寸和素线度 (见图2) 。每次检测前弦表须在校准环上进行标定, 素线尺在平板上进行标定。
2. 2 三维扫描检测
通过采用三维扫描, 整个承载鞍环带面与三维模型的对比情况如图3 所示。
2. 3 整体扫描和局部扫描
2. 4 数据对比分析
结合承载鞍在实际装车运行中的状况, 承载鞍环带尺寸的精度直接影响承载鞍与轴承配合的情况。又因三维扫描是通过局部扫描, 叠加次数越多, 造成的拼接误差越大。为了避免拼接误差对检测结果的影响, 采用局部扫描方法只检测承载鞍的环带尺寸, 扫描1 次, 不存在拼接误差, 提高检测的精度。其对比结果如图7、图8 所示。
3 验证
通过上述承载鞍环带尺寸检测结果对比表可以看出, 三维扫描的检测结果和采用弦表与素线尺的检测结果是一致的。
4 结语
采用三维扫描来检测零部件尺寸测量速度快, 测量数据完整、精确, 不需要接触被测物体等。尤其在对尺寸精度高的零部件进行检测时, 可以通过扫描方式的变化来确保检测结果的准确性。但考虑到控制成本和检测效率等因素三维扫描未在实际中广泛应用, 一般只用于抽检, 本文利用三维扫描对承载鞍的环带尺寸进行抽检, 验证了目前承载鞍环带尺寸的检测方法是可靠的。
参考文献
[1]张国雄.三坐标测量机[M].天津:天津大学出版社, 1999.
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第9篇
关键词：超声波检测;石材质量;应用
目前的石材质量的检测标准，例如《天然花岗石建筑板材》（GB/T 18601-2009）、《天然板石》（GB/T 18600-2009），检查项目包括外观质量和理化性能两大部分，理化性能规定了体积密度、吸水率、耐气候软化深度、压缩强度、弯曲强度、耐磨性等要求，但无超声波无损检测的规定，实际上利用超声波检测石材内部缺陷简便易行，但因为石材品种、产地、矿物成分、结构等差异，超声波检测只能做相对比较，无法规定具体指标，这可能是规范中没有把它列入的原因吧。然而还是有一些研究者涉足了石材质量超声波检测的研究，侯建国[1]研究了风化石材与未风化石材超声波速与波幅的差异;童寿兴等[2]研究了超声波检测石碑缺陷问题，并得出超声波检测技术完全适用于石材质量检测的结论;杨毅等[3]研究了超声波检测技术对石质文物表面风化程度的检测及风化等级的评估方法。可见，采用超声波检测石材质量是可行的，所以本文对该技术在石材检测中的应用进行了探讨。
1 超声波无损检测技术原理
1.1 超声波及特性
超声波是机械振动在媒介中传播的一种机械波，频率一般在20kHz以上，这个频率也是人耳所能听到的声波上限。石材检测频率一般取100～1000 kHz[4]。超声波在固体介质中会产生纵波和横波，沿固体表面传播产生表面波，沿有界体产生导波。超声波穿透能力强，在固体内会产生透射，而在界面上会产生反射、折射、散射或绕射。超声波的传播速度主要决定于介质性质，致密岩石的波速大于疏松岩石的波速。石材中存在缺陷，即结构上有不连续、不完整状况，如风化、裂缝、孔洞等，超声波就会产生路径、相位的变化，以及不同路径、相位声波的叠加，从而引起波速、波幅的改变以致波形畸变，据此可判断缺陷的性质。
1.2 检测仪器与原理
超声波检测仪器分为金属检测仪和非金属检测仪两大类，研究岩石质量特性应采用非金属检测仪。根据检测原理，非金属检测仪分为透射法检测、折射法检测和反射法检测三种类型。岩石检测主要利用纵波和横波透射原理。发射和接受超声波的装置称作换能器，它是根据电能与声能转换原理制成的。按照换能器布置形式，透射法分为对测法和平测法两种，石材一般采用对测法检测，检测原理如图1所示。
1.3 石材质量与声波检测的相关性
1.3.1 泊松比与声波传播速度之间的关系
泊松比，其中为纵波声速（m/s），为横波声速（m/s）。反映了岩石的弹性性能，与岩石的完整程度有关。图2是与关系曲线，可见越大，岩石的也越大。据大量数据统计，完整致密的岩石=0.25，=1.73;巖石质量变劣裂隙逐渐发育=0.35～0.4，=2.35～2.45;岩体由破碎到非常破碎=0.4～0.48，=2.45～7.55。
1.3.2 声速与岩石类型的关系
不同类型的岩石由于地质成因、矿物组合、结构、构造等存在差异，所以波速不一样，表1是部分石材纵波声速特征[1]。可见，致密、强度高的石材声速也大。
1.3.3 声速与岩石风化程度的关系
同一种岩石风化程度不同，它们的声速也存在显著差异，以某地区一种闪长岩不同风化程度实测纵波声速为例：较新鲜岩石声速>6.0km/s;微风化岩石声速5.4～6.0 km/s;弱风化岩石声速3.5～5.4km/s;强风化岩石声速<3.5 km/s。
1.3.4 声速与岩石强度的关系
岩石单轴抗压强度与纵波声速的关系为，其中为岩石单轴抗压强度（MPa），为纵波声速（m/s），為岩石密度（t/m3）。由该关系式易见或增加时都会增加，但对的贡献更大，这也为表1数据所证实。
2 超聲波检测技术在石材质量检测中的应用
2.1 检测程序
石材进场后应按照GB/T 18601-2009、GB/T 18600-2009等相关标准进行检验和验收，并应按图3所示程序进行检测。
在做超声检测时应同时取得新鲜岩石和风化岩石样本，在试验室测定理化性能和超声波速指标，并建立两者之间的关系。石材进场后通过已建立的这种关系鉴定石材的风化程度，可用公式进行计算。其中为波速比，为待测岩石的声速，为新鲜岩石声速。一般≥0.9未风化;=0.8～0.9微风化;=0.6～0.8中风化;=0.4～0.6強风化;=0.2～0.4全风化;<0.2组织结构完全破坏。
2.2实例分析
某石材应用超声波检测，图4为新鲜岩石和风化岩石检测波形图。其中（a）采用350mm测距，测出波速=5.5km/s，波幅=104.39dB，且波形完整，连续性也好;（b）采用150mm测距，波速=3.6km/s，波幅=72.16dB，波形有畸變，连续性也差。该实例说明采用超声波检测技术可有效鉴定石材质量。
3 结语
石材内部缺陷若采用常规理化性能试验方法检测，不仅周期长、费用高，由于是有损检测，试验数量受限，而采用超声波无损检测快捷方便，更重要的是试验数量不受限制，可以对任何怀疑有问题的石材进行检测，尽管相关标准尚未将其列入，相信随着试验方法的不断成熟，该方法必会成为石材质量检测标准中的一部分。
参考文献：
[1]侯建国.超声技术在建筑用石材质量检测中的应用[J].物探与化探，2003，27（3）：244-246.
[2]童寿兴，伍根伙.石材质量的超声波检测技术[J].无损检测，2011，33（2）：21-23.
[3]杨毅，杨隽永，范陶峰.安徽凤阳明皇陵石像生风化状况评估及分析[J].石材，2013（7）：54-57.
超声C扫描喷水检测系统在复合材料检测中的应用 第10篇
复合材料是指由多种不同物质, 通过物理或化学的方法, 在宏观上组成具有新性能的材料。组成复合材料的各种物质在性能上互相取长补短, 从而扩大了复合材料的应用范围。然而由于复合材料的非均质性和各项异性, 在制造和应用过程中可能会产生分层、夹杂、树脂固化不良、龟裂、纤维断裂、皱褶变形、腐蚀坑等缺陷和损伤, 并且这些损伤和缺陷还可能产生在复合材料内部。
采用常规的机械和物理方法, 一般很难检测出复合材料内部的损伤和缺陷, 同时难以满足检验精度要求。并且在很多情况下, 不能采用破坏性方法进行检测, 则必须采用无损检测技术。如何对复合材料内部的损伤和缺陷进行无损检测, 成为保证复合材料生产和应用必不可少的条件。
2 常规无损检测方法
常规的无损检测技术, 射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测应用在复合材料的内部损伤和缺陷的检测上都有着各自的特点和局限性。
射线检测是利用射线对试件进行透照, 检查其内部损伤和缺陷的技术。主要适用于金属铸件、焊接件和非金属制品以及复合材料。其主要特点是对体积型缺陷比较敏感, 但对于与射线垂直方向上的裂纹不易检出。
超声检测的检测原理是, 当超声波进入试件遇到缺陷时, 一部分超声波会产生反射, 对反射波进行分析, 可以精确地测出缺陷。超声检测适用于锻件、焊接件和非金属材料。其主要特点是对缺陷比较敏感、穿透力大, 但不适用于外形复杂的零件和多层的复合材料。
磁粉检测是对被检试件进行磁化后, 利用试件表面漏磁场吸附磁粉的现象, 来判断试件有无缺陷的一种方法。磁粉检测主要用来检测表面和近表面的缺陷, 不适用于非铁磁性材料。
渗透检测是利用液体对微细孔隙的渗透作用来对工件表面的缺陷进行检测的方法。渗透检测主要用于非吸收性物料的表面开口缺陷, 对于形状复杂的缺陷也可一次性全面检测, 但对于埋藏缺陷或闭合性表面缺陷无法测出, 对被检测物体表面光洁度有一定要求。
涡流检测的原理是将通电交流线圈靠近被测试件, 利用试件中产生的涡流对线圈电流的影响来判断工件的缺陷。涡流检测时线圈不需与被测物直接接触, 可进行高速检测, 易于实现自动化, 但不适用于形状复杂的零件, 且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷。
3 超声红外无损检测技术
超声红外无损检测技术是新发展起来的材料缺陷和损伤的检测方法。超声红外无损检测技术不仅可检测金属、非金属材料的内部缺陷, 尤其对蜂窝材料、碳纤维和玻璃纤维增强型多层复合材料的检测、识别与定量分析, 具有其独特的优势。
3.1 原理。
超声红外无损检测技术是利用超声波进行热激励的红外无损检测技术。其原理是将超声波作用于被检测材料或试件表面, 超声波能量经过界面耦合在物体中快速传播, 在裂纹、分层等损伤和缺陷部位所传播的能量会显著衰减, 并产生热量, 从而使损伤和缺陷部位及相邻区域的温度明显升高, 此时利用红外热像仪获取红外热图, 最后采用图像处理的方法对红外热图进行分析处理, 从而可以实现对复合材料内部损伤和缺陷的检测、识别与定量分析。其检测原理如图1所示。
由于超声红外热像技术以超声波为激励源, 克服了主动式红外热像技术热流加热和光加热所产生的加热不均匀的缺点。并且利用超声波进行加热相当于对损伤和缺陷处进行选择性加热, 使得所产生的红外热图突出了损伤和缺陷部位, 有效地抑制了背景噪声、提高了探测灵敏性, 同时还能用于检测垂直裂纹和冲击损伤。
3.2 锁相技术。
超声红外锁相法是一种采用锁相技术处理热图序列的超声红外热像技术, 它具有激励功率低、测量深度大、信噪比高等优点。红外锁相技术利用周期性的超声波热源加热, 所产生的红外热图是相位图所含信息比振幅图所含信息更多。
该技术需首先对作为激励源的超声波进行调制, 使其幅值呈周期性变化。经调制幅值的超声波在试件中传播时, 在缺陷处产生的热流也呈周期性变化, 热流通过热传导使表面温度也呈周期性变化。若调制的周期信号是正弦信号, 则温度数据得到的温场也是一个重建的正弦信号。用热像仪采集表面温度, 并对所得热图序列进行锁相处理得到幅值图和相位图, 利用幅值图和相位图中的幅值差和相位差来确定缺陷。
3.3 热像处理技术
热像数据处理是指在用超声波对试件进行加热后, 对红外热像仪记录的材料表面温度场的温度变化信息进行处理, 将处理结果以图像的形式显示, 实现试件内部损伤和缺陷的可视化。热像处理中常用处理方法有正则化方法、时间微分法、相关分析法和脉冲相位热成像法等。实际检测时, 需要用到图像边缘增强、辐射率自动校正、红外热像序列图的比较运算等技术。也可通过后处理的方法对热图进行研究, 如小波变换和神经网络等方法。这些方法可以分为两大类, 一类用于提高图像信噪比, 增加缺陷的对比度;另一类用来实现缺陷的特性刻画, 用于缺陷的定量评估。
另外, 由于热扩散实际发生在三维空间中, 所以如何利用热像仪所采集到的红外热图对所检测的试件进行三维建模, 以便能够确定所检测缺陷的大小和空间位置信息, 成为了当今需要研究的一个课题。
4 结论
复合材料在实际应用中的优点非常突出, 但由于其结构组成和制造工艺上的特殊性, 为其无损检测技术带来了困难。常规的无损检测技术在对复合材料进行检测时都具有各自的局限性, 而超声红外检测技术作为一门新兴的技术应用到复合材料的无损检测上, 具有快速直观、适用于大型物体及复杂形状结构的检测等特点, 必将在复合材料的无损检测上得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]宋远佳, 张炜, 田干等.基于超声红外热成像技术的复合材料损伤检测[J].固体火箭技术, 2012, 35 (4) :559-564.
[2]葛邦, 杨涛, 高殿斌等.复合材料无损检测技术研究进展[J].玻璃钢/复合材料, 2009 (6) :67-71.
[3]洪毅.超声红外热像技术及其在无损检测中的应用[J].南京大学学报 (自然科学版) , 2003 (4) :105-110.
超声波透射法在工程检测中的应用 第11篇
关键词：超声波;透射法;桩基工程;检测
引言
桩基是结构物的主要承重部分，其质量直接关系到结构物使用的安全性及长久性，因此，其质量检测显得尤为重要。目前，桩基检测手段较多，超声波透射法是主要检测方法之一。声波透射法是利用声波的透射原理，对桩身混凝土介质状况进行检测，适用于已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩。通过在预埋声测管之间发射、接收声波，得到实测声波在混凝土介质中传播的声时、波幅和频率等声学参数的相对变化，从而判断桩身完整性的一种检测方法。
1超声波透射法检测原理、方法
1.1超声波透射法检测原理
混凝土是一种集结型的复合材料，其内部存在着广泛分布的复杂界面。当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时，其声波传播速度、首波幅度和接收信号主频等声学参数一般符合统计正态分布。如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝等缺陷，便破坏了混凝土的整体性，与无缺陷混凝土相比，声时值会偏大，波幅和频率值会降低。
超声波透射法检测适用于灌注成型过程中已经预埋声测管的混凝土灌注桩完整性检测。在基桩施工前，依桩径大小（小等于1.5m埋设3根，大于1.5m埋设4根）预埋一定数量的声测管（一般采用钢管或镀锌管，底端封闭、顶端加盖），作为换能器的通道。
1.2现场检测步骤
（1）发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中测点处。（2）发射与接收声波换能器应以相同标高或保持固定高差同步升降，测点间距不宜大于250mm，注意保持两换能器相对累计高差小于20mm。（3）实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。（4）将多跟声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测。（5）在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测、扇形扫测进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。（6）在同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。
2超声波透射法在桩基检测中的应用
（1）混凝土灌注桩易出现各种各样的质量问题，如断裂空洞、缩径、离析、沉渣过厚、混凝土强度偏低等。如何测定缺陷的位置，并准确地对其进行评价成为基桩质量检测的一个核心问题，超声波检测法在灌注桩检测中具有绝对的优势。超声波透射法是检测混凝土灌注桩桩身缺陷、评价其完整性的一种有效方法，当超声波经混凝土传播后，它将携带有关混凝土材料性质、内部结构与组成的信息，准确测定超声波经混凝土传播后各种声学参数的量值及变化，就可以推断混凝土的性能、内部结构与组成情况。
（2）基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，同时要注意对实测波形的观察和记录。如何在这些数据的基础上，对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断，是超声法检测的关键。经比较后，采用声场阴影区重叠法。
（3）对被测信号进行快速傅立叶变换，就要对时域信号进行截断，即在时域对信号设置窗函数，截断会使谱分析精度受到影响。如果时域信号是周期性的，而截断又按整周期取数，信号截断不会产生问题，因为每周期信号都能代表整个周期信号变化情况。若不是整周期截取数据，则会产生频谱泄漏影响测量结果。目前减少频谱泄露的方法主要有两类：第一类是通过减少同步误差来降低频谱泄漏，即采用整周期截断;二类是在同步误差一定的情况下。通过对采样数据的处理或对测量结果的修正来减少测量误差。加窗函数属于第二类方法，而当前主要使用加窗来减少误差。
3判定混凝土缺陷性质与位置的方法
在工程建设中油于混凝土灌注桩具有隐蔽性强、缓凝土成型复杂等特点，给施工操作带来了不小的难度，一旦施工操作出现不当便极有可能造成灌注桩离析、夹泥层至是断桩的情况。通过应用声波透射法能将混凝土存在的这些缺陷性质与位置进行有效的检验和正确的判断。
3.1判定混凝土缺陷性质的方法
声波是一种在不同介质传播中具有的声学参数也不同的弹性波，通过对不同介质中声波参数进行计算处理，能将基桩混凝土的完整性进行准确、直观地判断。
（1）声波声速与混凝土质量之间的关系。出声波的声速与混凝土的内部结构具有非常紧密的关系。由于弹性模量与密度随弹性介质种类和性质的不同而不同，因而声波的传播速度也不同。根据多项实践证明结果可知，当声波的声速越高时，说明物体发生的孔隙率越低，也就表明物体具有更好的密实性。根据这一结论我们根据声波声速的大小将混凝土的密实度准确判断出来。
（2）声波波幅与混凝土质量之间的关系。当基桩的桩身存在缺陷时，缺陷内含物便将穿过声波的部分波能进行吸收，从而接收探头接收到的声能明显减少，波幅也便降低。根据这一性质可通过观察波幅对混凝土中的缺陷进行判断。
3.3判定混凝土缺陷位置的方法
在确定混凝土缺陷的范围及位置时，通常采用扇形扫射法及交叉斜侧法。其中扇形扫射法指的是先在缺陷的高程位置放置发射换能器，在缺陷剖面另一测管中将具有接收作用的换能器放置在下一段缺陷高程处，将接收换能器从下往上提到夹泥之上，这便进行了一次扫射。在扫射过程中，要保持发射换能器处于不动的状态，在扇形扫射完成一个之后，方可移动发射换能器进行下一次扇形扫射。由于各测点具有不同的测距，因而只能根据相邻两个测点的测量值有明显变化来对基桩的缺陷进行判断。因此扇形扫射法可以将出现缺陷的边界地带画出。交叉斜侧法采用的测量方式是第一次测量时，保证发射换能器的位置更高一些，第二次测量保证接收换能器处于更高的位置，在保持一定高程差的基础上，在声测管中采取相同步长的方式对两个换能器进行同升同降测试，并对声波的声学的参数数据进行采集。根据声时及波幅出现的异常特征便可将基桩发生异常的范围准确交叉圈出。
（3）注意事项。超声波透射法只能检测埋设声测管部分桩身完整性，而对端承桩的嵌岩情况及桩底与岩的胶结情况也不能很好反映，所以根据具体工程情况超声波透射法应与其他检测方法共同使用，比如超声波透射法与低应变法能够很好检测嵌岩桩的完整性及嵌岩情况，也能够对基桩缺陷进行综合判定，避免误判。超声波透射法还可与钻孔取芯法、高应变法、静载相结合检测，最终保证基桩的承载力能达到设计要求。
结束语
综上可知，在工程项目的建设过程中，为保证工程的质量，对混凝土基桩的完整性及位置等性能进行检验尤为必要。在实际的检测过程中通常采用声波透射的检测法，根据发射出的弹性波的声速大小、振幅能量及衰减程度、波形的畸变情况等声学参数变化从，进而对基桩桩身的完整性及均匀性进行准确、有效的判断。
参考文献：
[1]卞兆津，唐海军.声波透射法在混凝土灌注桩完整性检测中的应用[J].物探与化探.2006（02）.
[2]郑明燕，孙洋波.声波透射法在灌注基桩完整性检测中的应用研究[J].铁道建筑2010（10）.
