无损检测之超声探伤应用及发展
发表时间：2016-04-12 15:01:24
无损检测是现代工业许多领域中保证产品质量与性能、稳定生产工艺的重要手段。超声检测是一种重要的无损检测技术, 由于它的穿透能力强、对人体无害, 已较广泛应用于工业及高技术产业中。
一、超声探伤仪在UT探伤中的应用
UT检测技术作为工业上五大常规无损检测技术之一，一直被人们广泛地使用。在UT中长期使用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪，其电路方框图如图1：
图略
但随着电子技术的发展，其成果在UT业中的被广泛应用，一种数字化超声探伤仪应运而生，他使UT技术不仅能对超声波信号进行实时纪录，甚至可以给出缺陷波的性质。
数字化超声探伤仪的工作原理如图2：图略
数字信号处理是在计算机中用程序来实现的。通常，首先要进行的处理是去除信号中的噪声，其次是将已经去除噪声的信号进行UT检测所需的处理，包括增益控制、衰减补偿、求信号包路线等。超声信号经接收部分放大后，由模数转换器变为数字信号传给电脑，换能器的位置可受电脑控制或由人工操作，由转换器将位置变为数字传给电脑。电脑再把随时间和位置变化的超声波形进行适当处理，得出进一步控制探伤系统的结论，进而设置有关参数或将处理结果波形、图形等在屏幕上显示、打印出来或给出光、声识别及报警信号。
数字化超声探伤仪与传统探伤仪相比，有以下优点：
（1）检测速度快 数字化超声探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。
（2）检测精度高 数字化超声探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。
（3）记录和档案检测 数字化超声探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。
（4）可靠性高，稳定性好 数字化超声探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。
二、超声探伤在船舶方面应用
超声波探伤智能化方法探测船体结构焊缝：
为了保证船体建造质量，对船体焊缝必须进行探伤。超声波探伤是船体结构焊缝检测常用的无损探伤方法。但是超声波探伤也有缺点。首先，由探伤人员填写的探伤记录，不象射线探伤那样能够留下较为客观原始的探伤凭证，这对于船厂的质量管理及质量保证体系来说，是明显的缺憾；特别是在船体结构出现破损事故时，超声波检测结果不能对事故原因分析起到应有的作用。
其次，超声波探伤的结果不直观，无法准确确定焊接缺陷的性质、数量、尺寸、形状、位置等，不能为焊接缺陷的确诊、修复提供明确的依据。
超声波探伤往往只能成为射线探伤的一种前导性或辅助性探伤手段，也就是说在工程实际应用中，一般先进行超声波探伤，超声波探伤认为有问题的部位，再进行射线探伤，这一点在船舶建造过程中显得尤为突出。
最后，超声波探伤对操作人员的技术、素质要求较高。大量的焊缝、长时间的工作极有可能使探伤人员在探伤过程中造成误判、漏判。这与国外强调焊接生产及探伤的全自动化、低成本化、技能化、过程的集约化以及产品的高可靠性、高安全性是完全相悖的。克服和解决超声波探伤的缺点，提高超声波探伤结果的可追溯性、可靠性、直观性以及提高工作效率、降低探伤成本和改善工作环境，成为超声波探伤技术发展的必然趋势。
智能化超声波探伤系统组成：阵列式超声波探头采用分时工作方式，计算机通过超声波探头选通信号确定某个探头处于工作状态，同时对超声波探头驱动电路发出允许发射信号，超声波探头驱动电路使被选通的探头发射超声波，该探头接收到回波信号经放大传回到计算机，计算机即可显示焊缝处某个深度上是否有缺陷。通过每一个探头的轮流工作，即可知道该剖面焊缝上是否有缺陷，如果有缺陷，则缺陷的起始深度和终止深度即可被确定。
三、超声无损检测发展
1、超声导波技术
目前人们已开始用超声导波对大型固体、液体火箭壳体及若干航空结构件进行无损检测与评价，其特点是快速有效(较之常规的超声检测)。
2、声发射新技术
声发射技术是一种被动式检测技术, 其超声波(或声波) 是材料或构件受外力或内力等作用时自发的。主要领域是泄漏的监测与定位、材料与构件中裂缝扩展的监测与分析、构件在役条件下失效的报警等。
3、新型非接触超声换能方法
传统的超声检测均采用接触式换能方法, 目前已有的非接触超声换能方法主要有电磁声方法、静电耦合方法、空气耦合及激光超声方法。其中前两种方法的换能器与被检对象的表面距离较近, 被用于某些较特殊的工业与实验室环境; 后两种方法的换能器件可与被检对象保持较长距离。
4、另外，还有诸多新的技术也应用在了超声无损检测上：
人工智能技术如专家系统、人工神经网络等；自适应技术；机器人技术；相关技术等。
四、总结
超声检测和评价将向智能化、自动化、图像化、数字化、小型化、系列化、多功能化和信息化发展。为无损评价奠定更加良好的判定基础, 来实现复杂形面复合构件的超声扫描成像无损检测, 满足现代质量对无损检测的要求。