无损检测技术应用研究

无损检测技术应用研究（精选12篇）

无损检测技术应用研究 篇1

1 无损检测技术的特点

无损检测技术是指在不影响结构或者构建性能的前提下，通过测定某些适当的物理指标来判断结构或者构建某些性能是否发生改变的检测方法。无损检测技术是多学科紧密联系结合的产物，是以现代材料力学和应用物理学发展为理论基础，以现代电子技术和计算机的高速发展作为其测试工具的。

2 无损检测技术的应用及存在问题

目前，道桥无损检测技术主要有：光纤传感检测技术，超声波检测技术和探地雷达检测技术。这三种方法虽然都是高新技术的运用，但仍是有各自的应用范围和优缺点。

2．1光纤传感检测技术

光纤传感检测技术的原理是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换为可以直接测量的光信号的检测技术。在我国，光纤技术经过30多年的飞速发展已经有了很大的进步，并应用于国防军事，航天航空，工矿企业，能源环保，生物医药等多个领域。光纤传感检测技术应用于桥梁检测中，可以实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力，应变特性的测量和监测，构成所谓的光纤智能桥梁。

我国从上个世纪的90年代开始对光纤传感技术的应用进行研究。同济大学，重庆大学和哈尔滨工程大学已经对光纤传感器在桥梁检测中的应用进行了理论研究，并且在实际的检测应用中取得了较好的效果。重庆大学将其在这方面的研究成果应用在了重庆槽坊立交桥的长期在线动态远程健康监测中，这就充分证明了理论原理的可行性，同时也给桥梁健康监测和安全评价注入了新的活力。

与传统的传感器相比，光纤传感器受到环境的限制更小些，绝缘性好耐高压耐腐蚀，能在易燃易爆的环境下可靠运行，不对被测对象产生影响;另外，体积小，重量轻，可做成任意形状的传感器阵列;并且，精度高，实用性强。但是昂贵的价格使该项技术的广泛推广变得比较困难。

2．2超声波检测技术

超声波检测技术检测梁中的空隙位置是基于瞬间应力波的原理的，用一种短促的机械撞击(用小钢球敲击混凝土表面)产生低频应力波，传导至结构内部，再由断裂面或者界面发射回来，以反射波的形态来进行判断。其特点是利用来自冲击面，断裂面及其它面的多种波来产生瞬间共振，可以用来测定结构的完整性或者裂痕的位置，记录下来的信号(时间———频率曲线)可以进一步提供有关空隙位置的相关信息。

超声波可以应用于桥梁的综合检测和维修，对桥梁的梁，板以及桩等结构进行检测，确定管道中是否存在空隙，并及时进行修补和灌浆。但是，该项检测技术还是有需要改进的地方的。比如当管道相交或者相邻时，管道中有蜂窝体，水或者部分空气时，以及对采用其他材料的管道等，这些对检测结构都是有影响的。另外，该项技术在检测道路路基的密实性等问题上还有待于进一步研究。

2．3探地雷达检测技术

探地雷达是利用高频电磁脉冲波(10-1000MKZ或者更高)以宽频带短脉冲的形式由发射天线送入地下，该雷达买车车在地下传播过程中遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回地面之后被接收天线接收。其特点是能够精确测定缺陷区的形状，大小和深度;节省劳力，操作方便，速度快;能在大范围内检测;不受周围环境影响。探地雷达探测的是来自于地下介质交界面的反射波，通过探地雷达记录的反射波到达地面的时间和反射波的波幅来研究地下介质的分布，以其特有的高分辨率在浅层或者超浅层探测中有着及其广阔的应用。

探地雷达在道路中具体应用主要是对道路面层厚度检测，道路基层密实性，基层厚度以及高含水的检测，挡土墙病害检测等。还可以根据探地雷达的特性将其运用到道路材质，裂缝，湿度和桥梁的结构检测上面。但是，这对于雷达的性能和检测分析人员有着很高的要求。因此，分析人员必须要具备大量的实测数据和丰富的工程实践经验。虽然探地雷达在道路和桥梁结构的检测方面有着广阔的前景，但是其价格通常也是比较昂贵的。

3 促进和改善道路桥梁无损检测的思路和对策

3．1依靠现代科技对行业检测技术进行突破

通过上面的分析，我们不难发现一个共同点就是这些检测技术大多首先是从国外引进的，因此其价格通常会比较高，要想在国内大范围的推广使用还是有一定难度的。因此，为了克服这一缺陷我们必须在掌握该类检测技术的同时尽可能地根据我国国情进行技术创新研究，使我国的检测技术有新的突破和成绩。

3．2促进行业检测设备的研究和开发

虽然我国的检测技术也在不断向前发展，某些领域也取得了相应的一些成就。然而，我们所使用的检测技术对于国外技术仍然有很强的依赖性，很难形成适合我国建设工程特征的检测技术和检测设备。因此，在今后的研究中我们需要强调的是：研究人员不仅需要从原理上掌握检测技术，更要从制作工艺，产品开发等方面着手研制高性能，低价格的检测技术产品以满足国内市场的需求，从而使这些现代的检测技术在国内得到广泛的应用。

3．3完善行业检测的内容

道路工程本身是由点，线，面所组成的呈带状分布的系统工程，涉及的内容相对比较多，范围也比较广泛，主要有路基，路面，桥涵和隧道等多种结构。上述检测技术仅仅是在道桥检测工程中的小范围应用，还有许多新的检测技术有待于开发研究，同时使开发的产品可以运用在道桥工程领域的不同方面。比如可以利用检测设备对桥梁的桥面，混凝土桥梁及钢桥等结构，桥梁的下部结构，道路路基路面，挡土墙以及桥梁的地基基础等结构进行检测。这不仅会使行业的检测技术领域得到发展，而且使行业检测技术在内容上得到完善和补充。

3．4加强行业队伍的建设

道桥检测是对道桥原型结构或者桥梁模型结构直接进行的科学检测工作，它包括检测设备，现场检测，分析整理等一系列工作内容，它对行业队伍的专业技术素质要求是比较高的。另外，我国之前一直注重建设，对行业检测和加固等方面的发展进程相对迟缓。因此，为促进我国行业检测技术水平的提高，很有必要加强行业检测队伍的建设，如高校开设行业检测专业，对从事行业检测的技术人员时常进行专业技术的培训等。另外，相应的建立行业检测技术规范以及检测技术评定标准等，都是有利于我国行业检测队伍不断走向标准化和规范化的。

4 道桥无损检测技术的发展前景

无损检测技术在道路桥梁工程中的应用和其它技术一样是需要进行研究，开发和利用的。因此对于道桥工程无损检测技术的研究开发应用是一个较新的领域，需要我们在其应用领域中不断开拓，解决许多急待解决的问题。这些问题主要表现在以下几个方面：一.路线横断面设计中土石方比例以及挡土墙埋至深度的确定检测技术的研究和开发;二.利用探地雷达在路线勘测设计以及挡土墙埋至深度的确定检测技术的研究和开发;三.利用远红外线成像检测道桥结构的损伤识别;四.运用全球定位系统(GPS)测量桥梁变形，应用TRIP钢传感器对桥梁超载进行测量和监测等;五.利用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构，用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测;六.用微波技术对疲劳裂纹进行探测和定量分析等;七.利用超声波检测路面路基密实度及其平整度等。

无损检测技术随着科学技术的发展而发展，是先进科学技术的结晶。无损检测技术促进了工业以及整个经济的发展，从某种意义上来讲，无损检测技术可以作为衡量一个国家工业和经济的发展程度，可以作为科学技术发展水平高低的标志之一。同时，无损检测技术是一门多学科综合的应用技术，是建立在基础学科之上的。只有从基础理论中不断吸收养分，才能不断完善和发展。我们应当将基础理论与工程实践有机的结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，完善现有方法的同时开辟新的途径。

参考文献

[1]李颖.桥梁结无损检测与研究发展[J].中外公路, 2009, (1) .

[2]潘理.桥梁检测技术研究[J].山西建筑, 2010, (8) .

无损检测技术应用研究 篇2

1使用无损检测技术的优势

使用无损检测技术进行低温压力容器的安全性检测，能在很大程度上提高检测工作的精准程度，但是在实际应用中是存在很多限制因素的，会直接导致无损检测技术在使用的时候有一定的缺陷存在。为了更好的解决这些问题，相关检验人员要综合使用更多的技术方式来对工作效率进行提高。也就是说，无损检测技术的应用是一个独立的个体，不能独立存在，但是能保证不给容器本身的结构和使用产生损害，这就是这项技术使用的明显优势。在使用无损检测技术的时候要结合压力容器的检查项目，来选择最合适的检测方式，同时还要对制造使用的工艺和性能进行检测，确保其质量上没有问题存在。综合做到以上几点能更好的保证压力容器的检测结果。也有相关研究证明，如果只使用无损检测技术通常不能顺利的找出压力容器内部存在的问题，所以为了更好的完成检测工作，保证压力容器的质量安全，检测人员应该使用多种容器检测的方式帮组无损检测技术在使用中可能出现的漏洞进行检查。

2无损检测技术的分类

机械焊接结构的无损检测技术研究 篇3

关键词：机械焊接结构；无损检测技术；辐射无损检测；超声无损检测；电磁无损检测；焊接缺陷

中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0016-02

焊接技术是指通过加热或者加压的方法，在没有其他填充材料的前提下，将不同的工件焊接在一起的方法。近几年来随着焊接技术的飞速发展，焊接的形式和结构也随之优化，并得到了广泛的应用（例如被应用于机械与船舶制造、管道和容器的焊接等方面），但是焊接技术也具有其自身的缺陷，例如焊接后的工件容易出现焊接变形现象，对工件的加工精度和承载能力都会造成一定的影响，因此，针对有特殊要求的焊接工件，必须要通过机械焊接结构的无损检测，才能保证工件在实际应用中的安全性和完整性。

1 无损检测技术的内容

机械焊接结构的无损检测技术主要是针对焊接可能存在的缺陷进行的，主要包括以下三个方面：一是焊接的内部缺陷，二是焊接的宏观缺陷，三是焊接的微观缺陷，具体内容如下：

1.1 机械焊接结构的内部缺陷

机械焊接结构的内部缺陷主要包括夹渣（指焊接过程中有熔渣残留在焊缝中的现象）、气孔（指焊接过程中有气体被包裹在熔化的金属内部没有逸出）、裂纹（指焊接过程中原子间的融合过程受到破坏，形成新的界面，表现为裂纹）等，这些缺陷不能简单地通过目测来发现，需要通过磁粉无损检测技术、超声和射线无损检测技术进行检测。

1.2 机械焊接结构的宏观缺陷

机械焊接结构的宏观缺陷主要包括咬边（焊接过程中沿着焊接缝形成的凹槽）、焊瘤（焊接过程中液态金属从焊缝根部溢出形成的金属瘤状物）和烧穿（焊接过程中因为局部过热导致熔化的金属从焊缝的背面溢出，形成穿孔）三种类型，焊接的宏观缺陷能够通过眼睛直接观测或者可以借助简单的光学仪器进行检测。

1.3 机械焊接结构的微观缺陷

机械焊接结构的微观缺陷是机械焊接结构的无损检测技术的重点和难点，主要缺陷类型包括过热（焊接过程中局部受热使焊接晶粒变大的现象）、过烧（过高的温度长时间停留导致晶粒的界面发生氧化的现象）和偏析（焊接过程中的熔合区受热循环的作用而出现的内部成分单向聚集的现象）等，这些缺陷无法通过肉眼直接检测，需要利用电子显微镜技术或者高倍显微镜技术进行检测，同时结合专业知识对内部焊接组织的不均匀性进行分析。

2 机械焊接结构的无损检测技术特点分析

2.1 辐射无损检测技术

机械焊接结构的辐射无损检测技术主要包括中子辐射照相检测、X射线照相检测等，目前应用最多的是利用X射线进行的焊接无损检测，该检测方法是利用X射线的不同吸收来对焊接工件内部的缺陷进行检测，工件各部位的厚度和密度差异会导致不同吸收量的投入射线，通过检测这些不同吸收量的投入射线的变化可以判断出血焊接点缺陷的性质、分布、大小和形状。

2.2 超声无损检测技术

超声无损检测技术是利用超声波在介质的传播过程中会出现不同程度的衰减，利用超声波遇到焊接界面时反射回来的声波性质来判断焊接部位的缺陷类型和缺陷程度。目前超声无损检测技术中比较先进和成熟的就是声发射方法，即利用受应力材料中局部的瞬间位移产生的声-波效应来对焊接点进行动态的无损检测，这种检测方法属于动态检测，不但可以确定焊接缺陷的部位和类型，还可判断缺陷的大小和程度。

2.3 电磁无损检测技术

电磁无损检测技术主要包括的类型有涡流检测、磁粉检测和磁漏检测等，其中应用比较多的是磁粉无损检测技术，这种检测方法的依据是焊接缺陷处的磁场和磁粉会相互作用，当被检验的焊接部位发生磁化后，其表面就会因为磁的不连续而出现漏磁场，漏磁场的存在就可以判断焊接点缺陷的存在，根据漏磁场的大小也能够判断焊接点缺陷的大小。

虽然磁粉无损检测技术具有非常高的灵敏度（检测灵敏度可达微米级别），但是其实际应用却具有比较大的局限性，它只适用于表面裂纹缺陷的检测，只能够检测到铁磁性材料工件之间的焊接缺陷。

3 其他无损检测方法

除了以上的三大类检测方法之外，比较常见的机械焊接结构的无损检测技术还包括渗透检测方法、泄露检测方法和红外检测方法，具体方法如下：

3.1 渗透检测方法

渗透检测方法利用的主要原理是毛细管现象，具体方法是将具有渗透性的液体借助毛细管的作用将其深入待检焊接部位的缺陷中，除去多余的渗透液后，用显现剂进行喷涂，将待检部位的渗透液吸附出来后可进行表面显示，具有灵敏度高（可检验1μm大小的裂纹）、简便性和直观性的特点。该检测方法的应用具有一定的局限性，即只能够对表面存在开口型裂纹的焊接缺陷进行检测，适用于表面粗糙度相对较低的焊接点的检测。

3.2 泄露检测方法

泄露检测方法的主要原理是利用密闭容器的内外压力差作为动力，液体能够顺着漏缝渗入和渗出待检部位的一种无损检测方法。

3.3 红外检测方法

红外检测方法主要是利用红外辐射的原理进行无损检测，在计算机的辅助下，通过对焊接工件的扫描（存在缺陷的焊接点会出血温度的变化）来反馈焊接点的缺陷信息。另外，如果固定热量被注入焊接工件后，碰到不均匀的缺陷位置就会导致热量堆积或者散失，计算机会显示出温度异常现象，进而能够确定工件焊接的缺陷位置和程度。

4 结语

随着焊接工件对焊接技术要求的不断提高和焊接技术的快速发展，焊接的缺陷也会越来越少，但这种精细的焊接缺陷在焊接过程中必然存在，需要利用机械焊接结构的无损检测技术对其进行全面的检测，以此充分评估焊接的质量，保证焊接件在实际应用中的稳定性。

随着机械焊接结构的无损检测技术的不断发展，越来越多的新型检测技术得到推广和应用，例如借助计算机处理的层析成像技术能够快速准确地检测出焊接部位的夹渣、裂纹和气孔等多种缺陷类型，并对焊接缺陷做出全面的评估，使工件的使用者在实际应用中真正做到了心中有数，因此，可以说机械焊接结构的无损检测技术对于保障焊接件结构的完整性和安全性具有十分重要的作用。

参考文献

[1] 王伟波，何实，杜慧燕，等.奥氏体钢焊缝无损检测专用超声传感器的研究进展[J].焊接，2008，（10）.

[2] 何丽君.小波分析在焊接过程控制及缺陷无损检测中的应用[J].机械制造文摘-焊接分册，2011，（3）.

[3] 吴静然.基于工作过程的高职“焊接无损检测”一体化课程改革[J].科技信息，2010，（26）.

[4] 迈克·特洛顿.聚乙烯管道焊接质量的有损和无损检测[A].2009年（北京）国际塑料管道交流会论文集[C].2009.

[5] 陈妍.CO2气体保护焊横焊接头无损检测方法研究

[J].机械研究与应用，2013，（5）.

电梯钢丝绳无损检测技术应用研究 篇4

中国电梯协会数据显示, 近年来我国备案在册的电梯数量正以每年高于20%的速度增长, 2008年年底已超过100万台, 2009年底则突破120万台, 成为世界上电梯拥有量最大的国家。我国有13亿多人口, 在用电梯的人均拥有量是世界平均数的1/3, 是发达国家的1/10, 我国电梯市场还远未饱和。随着城市化、城镇化建设的不断深入, 各种项目的建设增多, 住宅电梯、自动扶梯、自动人行梯的需求也会越来越大。

电梯分布在城市密集楼群中, 人们对电梯的依赖程度越来越高。随着电梯用量的暴增, 电梯的安全问题也愈加凸显。近年来与电梯有关的安全事故时有发生, 且呈高发态势, 主要发生在商场、宾馆、医院、地铁等场所及民用住宅, 这些都是人员密集地。[1]根据统计, 仅2010年我国电梯事故就造成43人死亡, 电梯万部事故率为0.26。而电梯一旦发生事故, 往往会造成重大人员伤亡。现在电梯的安全使用日益得到人们的关注和重视, 故2011年各地相继展开以电梯安全为内容的专项整治工作。

电梯作为涉及人身安全的特种设备, 其安全附件特别是钢丝绳由于频繁使用, 会出现不同程度的腐蚀、磨损、断丝等现象, 严重影响电梯的安全使用。电梯钢丝绳是一种挠性构件, 它具有强度高、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、承载能力强以及在高速工作条件下运行无噪声等优点。然而, 电梯钢丝绳作为一种工程承载构件, 所处的工作环境十分恶劣, 在使用一段时间后, 必然会发生断丝、磨损、锈蚀甚至骤断等现象, 使其内部结构性能发生变化, 其损伤程度和承载能力关系到电梯的性能稳定和乘客的人身安全。由于它的很多缺陷存在于内部, 无法仅凭外观就能作出准确判定。因此, 能否准确地检测出钢丝绳的缺陷, 并作出判定分析, 已成为电梯钢丝无损检测的关键。

通过研究无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用, 可以科学地分析、判断钢丝绳的使用情况, 及时更换, 同时避免不必要的浪费, 确保电梯的安全使用。

1 现状分析

在20世纪90年代和21世纪初, 电梯大量投入运行, 电梯钢丝绳的报废、更新成为一个普遍而突出的问题。国家电梯质量监督检验中心副主任马培忠曾表示, 这些电梯的大部分组成部件已经到了或者超过了正常使用寿命, 并且这些电梯多数早就不符合现在完善的安全要求, 到了应该改造和更新的阶段。如果不加区别的全部更换, 无疑耗费巨大, 而有选择地更新又面临如何进行技术判别的问题。电梯钢丝绳与电梯其他部位相对完善的检测和监视手段相比, 其检测及其安全性评估目前急需却又薄弱。[2]

我国传统的电梯钢丝绳检测一般采用肉眼检测的简单方法, 存在很多缺陷, 易出现漏判、错判等问题。目前, 我国还没有一套完整的电梯钢丝绳电磁检测方法的标准或安全技术规范。据调查, 许多单位的电梯未经科学检测判定即更换电梯钢丝绳, 这样不仅大大增加了电梯的使用成本, 也严重降低了电梯的使用效率。

《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》 (以下简称新检验规则) , 2010年4月1日起开始实施。新规则中对于电梯的检测也是要求使用钢丝绳检测仪或放大镜进行检查。[3]但无论是放大镜还是肉眼检测或卡尺的检测, 都会存在检测精度不高、结果不准确、造成错判的问题。

从100多年前世界上第一台钢丝绳探伤仪在南非面世以来, 世界范围内钢丝绳无损探伤采用的各种检测技术原理蓬勃发展, 几乎涵盖了近代物理学的各个分支学科。现在, 通常将钢丝绳无损探伤技术分为磁检测技术和非磁检测技术两大类, 非磁检测方法因检测信号易受干扰、检测结果难以记录、设备费用太高、检测局限性太大等原因未能推广应用。[4]基本都处于实验室阶段。对电梯钢丝绳检测设备最基本、最重要的要求就是在各种干扰之下灵敏地、准确无误地识别钢丝绳缺陷的信号, 排除各种噪声干扰, 从而获得钢丝绳损伤的真实信息, 并在此基础上对这些信息进行分析处理, 形成对钢丝绳损伤的判断。

电磁无损检测技术正以可靠性强、灵敏度高、更经济而成为研究的重点, 并且已经投入到实践中, 是目前公认的最可靠的钢丝绳检测方法, 其研究的方向正朝着高精度、多功能、智能化、操作简单、微控制器辅助检测方向发展。目前市场上已有许多种电磁钢丝绳无损检测仪器, 但在实际应用操作过程中, 均存在一定程度的缺陷。而且这些检测仪器大多都是针对矿山、钢铁企业用钢丝绳检测的设计, 不能很好地适应电梯间狭小空间的操作, 尤其近年来无机房电梯的广泛使用使得这个问题尤为突出。

2 电磁无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用

由于电梯钢丝绳的结构特点, 决定了其故障产生的特殊性, 随着使用时间的延长, 电梯钢丝绳将会产生各种损伤, 例如:由于钢丝绳磨损和锈蚀引起电梯钢丝绳截面积的减少。当电梯钢丝绳中某一处出现严重故障后, 将会导致整根钢丝绳报废。总体而言, 电梯钢丝绳在使用过程中的损伤主要有断丝、锈蚀、变形、磨损等几种形式, 而且不同的损伤之间互相产生影响。

电磁无损检测技术早在实际的应用中就已得到广泛应用, 国外关于钢丝绳电磁无损检测已发展了一个世纪, 积累了很多经验。现在国外钢丝绳无损检测正由早期的检测钢丝绳磨损、断丝、锈蚀等缺陷, 向检测钢丝绳金属截面积损失、钢丝绳强度评估和钢丝绳寿命预估方向发展。[5]目前一些发达国家已制定了通过无损检测判废钢丝绳的标准和规则, 并且最新的国际标准ISO4039—20041中3.3.3条款明确了钢丝绳无损检测结合人工视觉检查可以确定钢丝绳恶化的面积和程度。

为解决上述问题, 需要对各种规格的电梯钢丝绳建立针对电梯钢丝绳检测的参数数据库, 将检测得到的数据与数据库中的参数进行比较, 才能依照程序更便捷、更准确地作出结论, 避免了经验数据判断的不准确, 真正实现智能化、“傻瓜化”。要形成基本的数据库, 必须对大量的钢丝绳数据进行采集。笔者所在的研究小组进行了大量的模拟实验, 并针对不同类型和规格的电梯钢丝绳进行了测试。如表1所示。

将数据库和探伤仪的虚拟系统对接, 才可以确保参数设定的合理性, 避免了依靠检验者主观经验判断带来的误差, 降低仪器使用的难度, 并可保证结果的同一性。如图4所示。

3 结语

电磁无损检测技术在钢丝绳检验中的应用越来越广泛, 但在电梯钢丝绳的检测中还应更具针对性, 才能彻底消除事故隐患, 科学规划, 节约用绳成本, 有效提高生产效率, 而电梯钢丝绳数据库的建立更能完善整个电磁无损检测技术在实际中的应用, 也必将促进我国特种设备安全技术与监管水平快速越上一个新的高度。

参考文献

[1]国家质检总局.2009年全国特种设备安全状况白皮书, 2010

[2]窦柏林, 杨旭, 缪康.我国钢丝绳安全现状及钢丝绳检测技术的创新.中国特种设备安全, 2008 (7)

[3]TSG T7001—2009电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯

[4]杨辉.电梯曳引钢丝绳的无损检测与润滑维护.上海电梯, 2006 (3)

套管外流动检测技术研究 篇5

套管外流动检测技术研究

在油田开发的各个不同阶段,经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况,射孔质量,管柱结构;检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置;判断出水层位;评价压裂酸化厦封堵效果等.所有这些都需要通过测井来获得.因此,随着测井技术的.发展,人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究.本文着重时几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨.

作 者：曲洪涛 作者单位：胜利油田现河采油厂,山东,东营,257068刊 名：胜利油田职工大学学报英文刊名：JOURNAL OF SHENGLI OILFIELD STAFF UNIVERSITY年，卷(期)：23(4)分类号：P631.8关键词：套管 流动检测 测井方法

无损检测技术应用研究 篇6

关键词：有色金属 压力容器 无损检测技术

中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-071-02

有色金属压力容器在当今时代的前沿科技中发挥着巨大作用，它的质量直接影响了我国相关尖端科技的质量与稳定。基于此，本文对其无损检测技术进行具体的分析与说明。

1 有色金属压力容器简介

有色金属是以铁、锰、铬之外的所有金属及其合金的总称，并因为其各类优良性能而得到广泛使用，比如卫星、运载火箭、核潜艇、电子计算机、雷达等尖端科技产物。在压力容器中，比如航天领域的飞行器燃料贮箱、高压贮箱以及低温高能火箭推进室内壁、增压气瓶等环境恶劣、壁薄、安全性低，其质量问题直接关系到整体飞行器的性能安全，有色金属的耐腐蚀性和良好的化学稳定性、相容性等优良性能就为这些部位的质量稳定创造了条件。

压力容器里最常用的有色金属就是铝合金以及钛合金，因为它们低廉的价格和较优良的特性，可是它们在锻造、冶炼、压制成型、焊接以及热处理等步骤中却很容易出现气孔、氧化、夹杂渣滓、焊接不彻底、裂纹等瑕疵。另外在一些电铸步骤中，由于工艺条件及锆铜材料本身质量限制，有时会出现针孔、脱粘等现象。这些情况都存在于较精细部位且有些不易察觉，因此需要采用无损检测要对整体的采购、制造、成型、验收等一系列过程进行检测，来保障压力容器的质量。

2 无损检测技术简介及其应用

所谓无损检测技术也就是利用光、磁、声、电等物理学特性，在不损伤被检对象的条件下，检测其制造过程中的缺陷情况，并列出缺陷存在的具体参数以对其技术环境进行判定的全部技术总称。无损检测技术具有非破坏性、全面和全程性的特点，可对压力容器的内腔、焊缝表面、以及其生产制造的技术条件、验收过程等进行检测和评定，一般会涉及到超声、激光、射线、发射、渗透、泄漏等检测技术，在复查时候还有涡流、射线层析等手段。下面将针对其中较为常用的技术应用做具体介绍。

2.1 超声检测技术

这种技术主要针对铝合金和钛合金材质的压力容器锻件与板材检测。实际操作时候需要根据材料的尺寸以及金属特性选择合适的方法，比如对于厚锻件一般用直探头纵波脉冲反射检测，对于较薄（小于5mm）的材料一般用兰姆波法。

例如在对钛合金的压力容器锻件检测时候，考虑到其高熔点性以及化学性质活泼，因此常常出现偏析和空洞类别缺陷，考虑到这种缺陷延展走向与金属流动走向相同，可使用纵波，脉冲反射来进行超声检测。检测时需要注意被检对象的表面清洁，另外，要先在试块上面选择好检测条件，才可以对被检件进行测试。在脉冲检测之后，如果有不连续点的发射信号不小于同深度参照平底孔的反射信号，或者底反射信号对比同类大于一半非饱和底波损失且入射截面与地面间信号比标准增强2倍及以上时，判定为报废。

2.2 射线检测技术

有些压力容器部位采用的是高密度难溶有色金属，这些金属的制造中常出现随机遍布且形状不规则的缺陷，对于这种情况可以采用X射线扫描检测，那就能够看到高分辨率的材料缺陷图片，从而准确的判定其瑕疵状况。

在航空航天用的压力容器制造中，通常使用手工氩弧焊及真空电子束进行对接焊接，这样焊接处常常会出现夹渣、气孔、未焊透等问题，据笔者分析得出，这些问题中最常出现的就是气孔与夹渣。在进行射线透视的时候，对于较大型的压力容器比如燃料贮箱等的焊缝一般用单壁单影方式。

对于电铸发动机推力室这一类的压力容器，其构造是由铜锆合金的内层和电铸镍外层组成，在制造中外层很容易出现针孔，这如果不能及时发现，那么将很可能由于高压条件迫使液氢通过针孔进入外层并与镍发生作用而产生氢脆，这后果将不可预计。射线检测对于此类缺陷较为敏感，实际检测时可通过定向式X射线探伤仪器，从推进发动机外垂直于其，进行透射来采集图像，一般可获取小于 1mm的针孔信息，对于大于 1mm的也可由计算得到针孔存在的具体位置。

2.3 渗透探测技术

对于压力容器的LD10型铝合金箱体，常容易出现焊裂现象特别是焊缝表面的微裂纹，这些可以通过着色渗透探测技术来检测。渗透剂的选择十分关键，既要考虑到其规范规定，还要与箱内燃料有一定的相容性，比如BC-1型渗透剂便是其中之一的专用渗透剂，使用时可直接将渗透剂喷涂或者刷涂至箱体外面焊接位置即可。另外铜锆合金电铸镍发动机推动机的上下边处，由于焊接流程复杂，也常常会出现微裂纹，也可用渗透检测技术来探伤。

2.4 声发射检测技术

钛合金压力容器在制造流程里，对于其脆性构造进行探伤时，有些很难用常规技术检出，所以当这些容器处于低压验收状态的时候，很容易被破坏，这时候就需要采用声发射检测技术进行验收无损检测以保障质量。在实际操作中，可用时差定位排列模式，由于被检样壁薄，所以仅要4个传感仪器便可以创造好的平面定位效果，其阈值一般为40dB，带宽100-400千赫之间，速率每秒小于0.2兆帕，保压通常十分钟。在探伤检测时，遇见变形断裂之前，发射的信号一般振幅很低，即使到达屈服强度时候振幅也不超过65dB，只有当遇见严重焊接问题时候，才会信号强烈且伴随高振幅和高计数。现在已经逐渐形成了一套声发射检测标准，根据发声严重程度一般分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，一旦出现Ⅲ级，则会拒绝收纳。

2.5 泄漏检测技术

渗漏检测可分为氦质谱渗漏检测法和气泡渗漏检测技术，在钛合金和铝合金的压力容器经历液压强度检测之后，都要渗漏检测。

气泡渗漏检测也就是将压力容器内部充满工作压力相近的气体介质，然后如果壁上存在缺陷，则器内液体就会在压力作用下向其一侧渗漏，将容器泡在水里或者在漏孔区域抹上肥皂水，则气体会以小气泡的形态渗漏出现，漏孔大小与气泡形成的大小、速率成正相关。较小的容器可以浸泡水里检测，大体积容器则可在表面刷涂肥皂水进行检测，检测时特别要注意分辨实漏和虚漏。

氦质谱检测即采用氦气作为检测气体，它是渗漏无损检测中最常使用的，也是灵敏度最强的一种渗漏技术，分为充压抽真空法和冲压吸枪法两种检测技术。冲压抽真空捡漏常用于小型压力容器或者有总漏率要求的贮箱，一般将被检间置于真空室（真空室连接质谱仪），并设定规定要求的真空条件，然后将容器内部充上氦气，进行检测，流程如图1。

冲压吸枪检测针对的是大型压力容器，比如铝合金低温燃料贮箱。将压力容器外表面清理干净之后，用聚四氟乙烯与胶纸将其所以焊接处封死，对箱体充入规定浓度压力的氦气及干燥空气混合物，然后除掉表面聚四氟乙烯，用吸枪对其焊缝逐一检测。

2.6 激光全息检测技术

电铸过程是压力容器成型的关键步骤，对于工艺操作要求很高，同时也极容易出现各种连接、粘连问题，这些问题如果检测不出，那么压力容器在使用过程中可能会有烧穿乃至爆炸的潜在危险，激光全息技术这一新兴技术可以针对电铸层进行全息检测，这种方法具非直接接触、直观、全面显示等优点，能够灵敏的检测出电铸层特别是薄壁层与近表面缺陷，如图2。

3 结束语

本文着眼于有色金属压力容器常见实用无损检测技术，并对其具体应用和注意要点做了简要说明，希望可以对压力容器无损检测有一定参考意义。

参考文献：

[1] 刘哲军，苗月忠，沈功田，等.压力容器无损检测——有色金属压力容器的无损检测技术[J].无损检测，2005（07）.

[2] 王蕾.在用压力容器无损检测技术的原理和应用[J].化学工程与装备，2011（07）.

无损检测技术应用研究 篇7

1 声发射检测技术

1.1 声发射检测技术的基本原理及优缺点

声发射检测技术 (Acoustic Emission, 简称AE) , 是一项新型的无损检测方法, 材料在受到外力的作用时, 其内部会发出一定的应力波, 再通过探测判断容器内部结构是否受到损伤, 或者评估其受到损伤的情况。声发射检测技术的基本原理是声发射源发射的弹性波经过一定的传播途径, 最后到达材料表面, 使得声发射传感器探测出现表面位移的现象, 探测器则会把材料的机械振动转变为电信号, 再实施放大处理, 并结合观察到的声发射信号, 对其实施深入的分析与推断, 判断材料产生声发射的基本流程。该技术存在一定的缺陷, 即其无法提供静态缺陷的情况, 实施声发射检测之前, 需要先调查掌握其过往的受力情况, 且声发射过程中会存在一定的噪声, 需要对其进行处理或者排除, 才能得到较为准确的检测结果。

1.2 技术应用

声发射技术的应用范围较为广阔, 对于各种大型构件进行水压检测, 评估其缺陷情况, 并进行报警等, 包括压力容器检测、锅炉检测、管道检测等, 较为实用。

2 TOFD技术

2.1 技术原理

TOFD技术即Time of Flight Diffraction Technique, 其主要是通过缺陷端部衍射波播的时间差来对缺陷进行检测, 并判断缺陷程度的检测方法, 也可以称为衍射时差法超声检测技术。其技术原理的本质是利用超声波衍射现象, 使用纵波斜探头, 在被检测设备没有出现缺陷部位, 先发射超声脉冲, 直通波会比底面反射波更快的到达接收探头。如果设备中有缺陷, 两种两波之间, 探头就会接收到衍射波或反射波。

2.2 优缺点分析

该技术的优点在于检测数据是以数字形式的形式表现出来, 且能够永久保存, 随时对其进行选取及分析, 且数据通讯及传输十分便利。较难检测的缺陷也能够被检测出来, 包括不垂直缺陷、设备表面缺陷、裂纹等;检测的准确性良好, 能够准确的检测是缺陷的高度, 适应性也极强, 能够对温度超过200℃的表面实施检测, 且检测过程简单方便。该技术操作时无法设置独立的空间, 能够在保持生产工艺状态的过程中进行检测, 并能够根据工程的评定标准, 迅速评定缺陷, 并根据标准评定显示的缺陷进行挖补修复。

2.3 适用范围

根据相关标准的规定, 该技术的使用范围是全焊透的对接接头, 且材质一般属于低碳钢或者合金钢, 构件的厚度保持在12mm至400mm之间, 均可以使用其进行无损检测。

2.2技术应用

TOFD技术主要是应用于各工业现场检测工程中, 包括石油采油管道对接焊缝的检测、西气东输天然气管线焊缝的检测等。现代的工程项目逐渐增加, 该技术的现场应用实际操作经验不断积累, 技术水平在实践中也在不断进步与优化。

3 磁记忆检测技术

3.1 技术原理及优缺点

磁记忆检测技术 (Metal Magnetic Memory, 简称为MMM) , 是漏磁检测方式, 其是对设备磁化状态进行测量, 从而判断出其的应力集中区。该技术的基本原理是铁制构件在工作受载荷的状态下, 处于地磁环境中, 构件的内部会出现磁畴组织定向及不可逆的重新取向, 在应力与变集中区, 漏磁场最为严重的Hp的变化会逐步构成。此时法向分量Hp会改变符号, 并存在零值, 该条件下, 磁场的切向分量Hp存在最大值, 即使荷载解除后, 该变化还是会保存再来, 设备中应力较为集中的部位, 可以采用漏磁场法向分量Hp的测定, 将其准确的计算出来。该技术的优点在于可以直接进行检测, 不需要使用串门的磁化装置对金属表面提前实施预处理, 十分灵敏, 能够确定出现疲劳裂纹的位置, 及金属层滑动面的位置, 且能够表现出裂纹在构件组织中的发展方向, 有效的预测设备未来的状态, 进行未来危险的预报。能检测出设备的实际应力及变形状况的信息, 便于分析缺陷出现的因素。

3.2 技术应用

其在我国的石油、化工行业中的应用十分广泛, 最为典型的应用则是某电厂对接焊口的检测及锅炉改造的检验等, 未来还会不断的拓展出新的应用领域。

4 相控阵检测技术

超声相控阵探头是以惠更斯原理进行设计的, 其探头是数量不等且互相独立的压电晶片构成的阵列, 每个晶片被当做一个单位, 利用电子控制系统根据相应的规则及顺序对其进行控制, 激发不同的单元, 使得其发出的超声波叠加构成一个波面阵。再根据相应的规则及顺序接收反射波时, 并将信号进行合成, 根据合成结果显示出现。该技术一般应用于较为高精尖的行业, 如核工业、航空工业等, 也可以应用于检测压力容器、高能管道焊缝、输油管道焊缝等。

结语

现代科学技术的发展, 各项特种设备的运用, 使得生产活动能够正常进行, 而该类特种设备的质量对于后期的应用情况、使用效果及其在生产活动中基本作用的发挥等, 均有着直接的作用, 需要对其进行相应的无损检测。现代科技的发展, 无损检测技术也十分丰富, 本文仅仅简单介绍了几项较为常见的技术, 实践的活动中, 还需要检测人员根据特种设备的性质、特点等, 结合无损检测技术的优缺点等, 合理选择无损检测技术, 提升检测的准确性, 保障特种设备的质量, 为生产活动的正常进行提供保障。

参考文献

[1]丁守宝, 刘富君.我国特种设备检测技术的现状与展望[J].中国计量学院学报.2008 (04) :304-308.

[2]潘新文, 刘帆.无损检测与评价技术在压力容器生产中的应用[J].广西轻工业.2010 (04) :44.

无损检测技术应用研究 篇8

某建筑工程地上40层, 地下2层, 总建设高度为187 m, 采用全钢结构进行施工。工程主体结构采用钢支撑、箱形钢柱和H型钢梁构成, 钢板厚度为12~55 mm。受焊接工艺、焊接方法和施焊位置的影响, 很容易出现根部未焊透、坡口未熔合以及条状、点状缺陷的情况。

2 焊缝无损探测工艺

2.1 检测设备和辅材

在建筑工程检测中主要采取的是无损检测技术, 该技术使用的仪器是A型脉冲反射式超声波探伤仪, 应根据工程所需选取恰当型号的仪器进行针对性地检测。要注意的是, 探头晶片的面积应小于500 mm2, 而且长度应小于25 mm[1]。为了确保焊缝接触面保持水平而且焊接彻底, 可采取直射波法进行探伤, 为建筑工程施工检测工作提供可靠保障。

2.2 试块

1) 标准试块。标准试块指的是借助相关仪器所检测校准的试块, 在进行该环节检测中, 选择常用的焊接接头即可实现, 标准试块有两种型号可供选择, 即CSK-IA和CBⅡ-2。

2) 对比试块。对比试块是用于检测校准试块的试块。为了提高检验的精确性, 施工中可根据需要选择等效试用进行比对。

2.3 耦合剂

在耦合剂的选择上, 应注意选取液体状或者糊状物, 而且所选取的耦合剂应具备一定的流动性与较好的透声性, 选择的材料在满足相关需求的基础上应尽可能对人体无伤害[2]。此外, 试用阶段以及产品检验阶段所选用的耦合剂应相同, 以确保检测的精确性。

2.4 检测表面的制备阶段

在进行超声检测前, 应做好一切准备工作, 比如焊缝表面质量应满足相关要求, 彻底清理超声探头部位使其保持干净状态, 确保其具有较好的声学特性。

2.5 检测的最佳时间

如无特殊情况, 超声检测的最佳时间应在焊接完成后材料冷却到室温内后。若材料出现裂纹现象或者钢板厚度在许可范围以下时, 焊接完成一天后才可进行超声检测, 以免影响检测的准确性。

2.6 检测工艺和检测技术

采用超声检测的宽度主要是根据焊缝自身再加上焊缝两侧母材厚度的30%左右。若采取一次反射法, 检测时探头, 移动区应不小于1.25 P, 而如果选择直射法检测, 探头移动区的实际距离应不小于0.75 P。

3 检测所采取的主要方式

(1) 斜探头探伤的灵敏度要高于所给出的标准评定灵敏度值; (2) 通过对工程的分析, 决定采取直接接触法作为耦合方式的最佳选择; (3) 探头的移动速度应适当, 而且2次探头移动的距离应控制在一定范围内, 以免重复检测; (4) 在检测中, 若由于表面粗糙造成耦合损失, 应及时进行补偿处理, 提高检测的精确性; (5) 对于接焊缝部位, 考虑到位置的特殊性, 主要是对斜探头垂直焊缝中心线位置进行检查, 探头在移动时应确保使焊接接头截面的所有部位都能被全部检测到, 根据需要, 检测时探头要左右偏转一定的角度[3]。

4 检测结果的评定和质量等级分类

4.1 焊缝检测技术

在进行等级B级检测中一般采取直射法或反射法。

4.2 缺陷定量检测

若反射波超过定量线的相关要求, 施工人员需对缺陷部位的具体位置以及影响幅度大小进行明确, 以确保后续施工的顺利实施。

4.3 缺陷评定

若在检测中发现所获取的信号与标准评定信号不相吻合时, 施工人员应注意看其是否有裂纹等不良现象。若检测出此现象, 应立即对超声探头进行调整, 找出波形存在异常的区域, 如不能准确判断波形, 可通过其他检测技术综合诊断。

4.3.1 箱形柱内隔板直探头检测

箱形柱内隔板直探头检测示意图如图1所示。

在检测中选择型号为2.5 MHz、Φ20的直探头, 在检测中出现2个异形波 (见图2) : (1) 异形波F1:此波出现的原因主要是电渣焊接靠近箱形壁板部位没有完全融化, 而且此波的埋藏深度为25 mm; (2) 异形波F2:此波出现的原因是电渣靠近内隔板一侧没有完全融化, 此波的埋藏深度达到40 mm。

通过超声波检测, 对图2中所呈现出的波形进行分析, 发现缺陷深度以及缺陷所处的位置保持不变, 可推断出此处没有发生融化现象。

4.3.2 箱形柱隔板角对接组合焊缝的斜探头检测

1) 由于壁板厚度为22 mm, 隔板厚度达到25 mm, 经过综合评定后, 选取一定尺寸大小与频率恰当的斜探头进行检测, 检测缺陷位置应以最大反射波的位置为基准进行全面检测。缺陷的实际深度及水平距离施工人员均可借助仪器直接读出, 方便施工人员检测。

2) 在所获取的波形图进行分析可知最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷, 而且长度小于10 mm。

3) 通过观察可知相邻两缺陷处于同一水平上, 而且它们之间的距离在较小缺陷长度范围内。

4.4 超声检测质量分级的划分

1) 按照缺陷指示长度以B级规定予以评定, 可知最大反射波幅处于Ⅱ区。

2) 最大反射波幅应位于评定标准缺陷以下, 而且应归为等级Ⅰ级。

3) 若最大反射波在评定标准缺陷以上, 则可初步判断缺陷部位主要为裂纹现象, 可将其归为等级Ⅳ级。

4) 反射波幅若处于Ⅰ区的非裂纹性缺陷, 可被评定为等级Ⅰ级。

5) 若反射波处于Ⅲ区的缺陷, 但不管指示长度是多少, 都可将其评定为Ⅳ级。

6) 对检测不合格的异常部位, 施工人员应立即采取有效的措施加以整改, 调整完成后应使用超声探测仪进行再次检查, 以确保万无一失。如表1所示。

注:δ指的是城口加工侧母材板弧, 当母材板厚度不一致时, 以薄板的厚度为准。

5 结束语

综上所述, 在本工程施工过程中, 由于安全环境不好, 焊接位置差, 很容易出现缺陷, 因此, 在使用无损检测技术对组合焊缝进行探伤时, 要注意坡口未熔合和焊缝未焊透的缺陷。实际检测过程中, 很难掌握电渣焊, 此工程中一部分翼缘板和腹板之间角的对接组合存在根部没有焊透、支撑和部分箱形柱壁板和内横隔板未熔合等情况, 检测过程中要分析缺陷波形, 当屏幕上出现比较尖锐的回波时, 基本上可以断定未熔合或未焊透。对于这些问题, 应提出整改措施, 并及时要求施工单位进行整改返修, 确保钢结构焊接质量达到设计要求。

摘要：在建筑工程施工过程中, 如何保证建筑工程的质量是施工中的重点和难点。无损检测作为一种现代化的检测技术, 可以在不影响建筑结构性能的基础上检测建筑的质量, 具有较高的应用价值。本文以实际工程为例, 对无损检测技术在工程检测中的应用进行了分析和探讨。

关键词：无损检测,超声波检测,建筑工程

参考文献

[1]李晓娜.一种无损检测方法:超声波探伤[J].现代焊接, 2008, 9 (11) :56-57.

[2]任森智, 张新胜.我国钢结构焊缝无损检测探析[J].山西建筑, 2007, 33 (5) :78-80.

无损检测技术应用研究 篇9

1 无损检测与质量控制

质量控制包括对适应性质量的控制、设计性质量的控制及船东满意程度的估计。用无损检测进行质量控制的具体方法如下。

1.1 船舶设计中的无损检测

从质量的适应性角度出发,质量主要是由设计质量决定的。可靠性和维修性实质上是设计质量的扩展和延伸。靠设计确定产品的性能、可靠性和可维修性的水平,靠设计选择产品的结构形式,靠设计制定检查、试验的方法和验收标准,是设计决定着产品的固有质量。船舶设计者应考虑无损检测的实际能力,以保证船舶结构设计要求与无损检测的灵敏度、分辨力和可靠性相一致。船舶设计部门应成立无损检测技术要求审查部,对零件图样和有关文件上标注的零件类别、允许缺陷(不连续性)类型和尺寸、关键部位、无损检测方法和规范、验收标准、使用修理中需用无损检测的项目、原位无损检测的项目及原位无损检测可达性是否满足要求等进行审查,审查后应在零件图样和有关文件上会签。

1.2 船舶制造中的无损检测

船舶设计图样、资料下达至船舶制造部门,该部门应首先获得能制造出符合设计师要求的船舶所需的原材料,然后向船舶研制、供应部门提出的包括化学成分、力学性能及无损检测方面的技术要求。这涉及:(1)对于宏观缺陷的无损检测,无损检测人员必须将设计部门对船体及零件上存在的实际缺陷大小转化为对材料的相应要求而后向船舶制造部门提出。(2)对于微细缺陷和非均一性问题的无损检测,由于非均一性往往具有随机分布的特性,所以无损检测人员必须研究用何种检测手段可以达到评价这种非均一性的问题。

在船舶的制造过程中,船舶制造材料/工艺人员与设计/结构分析人员、无损检测人员之间必须相互协作,特别在冷热加工工艺方面必须与无损检测技术紧密配合、相互依从。另外,为了能够控制船舶制造的质量,设计人员必须及时获取无损检测信息。

我国加入WTO后,各船厂与国外的协作日益频繁。船舶制造部门必须认真对待国外的材料和产品,因为国外的材料或产品制造厂针对各自的产品制订有相应的材料及产品的无损检测方法和质量要求。虽然同一特定产品使用性能要求相同,但由于原材料及产品制造工艺不同,其采用的无损检测方法和技术以及相应的评定结果和内容可以有很大的不同。因此,在我国的实际工艺水平状况下,必须认真对待这一问题。

1.3 船舶使用中的无损检测

为保证船舶使用的可靠性,船舶设计部门必须根据规定的周期和方法了解船舶制造部门所进行的可靠的无损检测方法和结果及船舶使用部门的使用情况(含环境条件),有利于船舶设计部门改进船舶设计、提高船舶制造水平及检测水平,从而提高船舶的使用性能和使用寿命。由于疲劳损伤是船舶使用阶段失效的一个很重要的原因,因此,船舶设计和管理检验部门可以借助先进的无损检测技术来制订船舶报废的标准。特别针对延长老龄船舶的使用寿命,必须制订有新的无损检测的方法。

1.4 船舶维修中的无损检测

船舶的使用寿命,除了取决于高质量的设计及高质量的建造工艺外,还与船舶的维修质量有很大的关系。因此船舶在航行一段时间后,必须定期维修,在定期维修阶段应该制订有严格的维修方案和检测内容。如对船体外板、船舶主甲板、船体内部构件及结构环带、肋骨、机座、重要管系的壁厚等必须进行超声波测厚,对船体的焊缝质量、螺旋桨、主推进轴系、锚链、主辅柴油机主要内部构件、系泊设备主要内部构件、锅炉及其他受压容器、渔捞设备及其他特种设备的主要内部构件等必须进行无损探伤。可以这样说无损检测的质量直接决定船舶的维修质量[3]。

上述四个阶段与无损检测的关系可以用图1来说明。

2 船舶修造的无损检测要求

2.1 无损检测的质量保证

无损检测的质量保证是十分重要的环节。质量保证是一个有效的管理过程,能使无损检测过程与结果具有更好的可靠性、准确性。船舶修造无损检测强调其检验过程的控制。这包括:(1)无损检测人员需要依据有关法规、标准进行培训考核和鉴定取证,并只能从事与证书相应的检测工作。(2)用于船舶的无损检测设备和器材,大多是市售设备,它们除了有完整的书面合格证和鉴定文件外,还应该在规定的间隔期内重新校验或鉴定。(3)无损检测人员必须严格按照有效的操作规程进行操作。

2.2 无损检测作业的质量控制

影响无损检测作业自身的质量主要包括:(1)法典、标准(标准样品)、规范、规程。无损检测人员必须熟悉有关无损检测方面的法规、各种标准(标准样品)、规范及规程。(2)从业人员的资格鉴定与认证。无损检测的实施,其质量高低与从业人员的素质有着密切的关系。有关鉴定与认证机构必须严格按照从业人员的专业知识、技能、经验和身体适应性作出鉴定与认证[4]。(3)仪器设备性能的测试与校准。由于检测对象不同,对仪器、设备性能的要求并不相同,因此对于所用仪器设备的性能进行测试,以使得出的检测结果具有可靠性、可比性、可再现性。另外,必须按照有关规定对所用仪器在规定的期限内进行校准。(4)消耗性材料的质量控制。当受检件要求较高时,消耗性材料的性能优劣直接影响检测的质量。(5)作业的管理与监督。无损检测过程中的记录的完整性和可靠性对检测质量有很大关系。对从业人员的无损检测过程中必须有效的进行监督,以保证检测质量。

3 结语

在船舶的设计、制造、使用及维修过程中必须根据各个阶段的不同情况制订一套严格的无损检测评价指标。每一阶段必须规定有具体的检测项目、检测仪器、检测方法、及检测验收标准;具体的评价过程如下:设计要求→船舶的研制与生产→船舶的无损评价→船舶的性能测试→船舶无损评价方法和验收标准的建立。因此在船舶修造企业中建立一套完整的无损评价系统对提高船舶建造质量是非常重要和必要的。

参考文献

[1]A.P.Berens.‘NDE Reliability Data Analysis’in MetalsHandbook,9thED,Vol.17,Nondestructive Evaluation andQuality control,AMS international,1989:689～701.

[2]Metals Handbook,8thED,Vol.11,Nondestructive inspectiveand Quality control,AMS international,1976.

[3]中华人民共和国渔业船舶检验局.渔业船舶法定检验规则[M].北京:人民交通出版社,2000.

无损检测技术应用研究 篇10

农产品无损检测技术是利用自身力的学、光学、电学及声学等物理性质对其品质进行非破坏检测,并按照一定标准对其进行分级分选的新兴技术[1]。现阶段,我国农产品品质检测主要以人工分拣为主,费时费力,导致农产品在国内外市场上缺乏相应的竞争力,市场前景不容乐观。因此,研究开发快速有效、实时在线的农产品品质无损检测技术已经成为我国农业工程领域的重要研究方向。传统的成像检测技术是在全波段内对被测物进行拍照,经过RGB三基色合成图片,在从合成的图片中提取所需信息,导致提取的信息并不能真实反映样品本身的原始特征,而是反应RGB合成图片中样品的虚假信息,最终造成信息错判和误判。高光谱成像技术是对成百上千个连续单一波长光信号逐一进行拍照,再将所有波长下的图像直接融合组成样品光谱图像。光谱图像上的每个像素点控制着该像素点下物体的光谱特征。光谱信息相当于物质的“指纹”,对其进行分析可获得物质的内部理化指标;对图像进行处理,可获得物质的外部轮廓、尺寸大小以及颜色等外部特征。由于分光单元将反射光分散成多个单一的光信号,导致光信号的进一步减弱,从而极易受到噪音以及外界环境的影响。本文对该技术在国内外最新研究成果进行跟踪讨论,对其应用前景以及存在的问题做了初步分析,并提出了自己的观点,以使该技术在我国农产品商业化、标准化进程中做出一定的贡献,从而提高我国农产品在国际市场上的竞争力[1]。

1 高光谱成像系统

高光谱成像系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括传感器光学模块(Optics Sensor Module)、光源模块(Lighting Momule)、采样模块(Sample Momule)以及光谱数据采集平台(Spectral Cube)。传感器光学模块由CCD阵列探测器(CCD Detceor Array)、成像光谱仪(Spectral Camera)和物镜(Objective Lens)组成。成像光谱仪包括光栅型成像光谱仪(Grating imaging spectrometer)和干涉型成像光谱仪(Fourier Imaging Interferometer imaging spectrometer)两种形式。其中,干涉光栅型成像光谱仪由于需要极高的光学设计和装校精度,因此现阶段主要以光栅型成像光谱仪为主。光栅型成像光谱仪可分为透射光栅(Transmission Grating)和衍射光栅(Diffraction Grat-ing)两种。CCD阵列探感器可分为线阵探测器和面阵探测器:线阵探测器经过一次曝光获得一维图像;面阵探测器经过一次曝光可获得二维图像,但价格较高[2]。光源模块主要包括高功率卤钨灯线光源(Halo-gen Lamps Line Lighting)、电源控制(Regulated Power)以及光纤(Fiberoptic)部分;采样部分包括可调速步进电机(Stepping Motor)和X-Z移动载物平台(X-Z Stage)。常用软件有图像采集软件和分析处理软件。高光谱成像系统如图1所示。

2 高光谱成像的技术原理

高光谱成像仪是高光谱成像分析系统的核心部件,由成像光谱仪与CCD探测器完美结合而成,可高效快速获取被测物的光谱和影像信息。在样品图像采集时,高光谱成像仪接收被测物体表面反射和透射光在X轴上进行分光、在Y轴上进行成像,获得一维影像和光谱信息。由于样品的连续移动,从而能够得到连续的一维影像以及光谱信息,所有的数据被计算机图谱采集平台采集。将所有窄波段的图像和光谱信息进行融合,最后得到了整个样品的光谱图像。

根据不同的使用波段,可分为可见光波段(300～800nm)、可见-近红外波段(400～1 000nm)、近红外波段(900～1 700 nm)和短波红外波段(1 000～2 500nm)4个光谱波段。高光谱图像采集可以通过摆扫型成像(Whiskbroom)、推扫型成像(Pushbroom)和凝视型成像(Staring Imaging)3种方式实现:摆扫型成像光谱仪由光机左右摆扫和载物平台向前运动完成二维空间成像,线列探测器完成每个瞬时视场像元的光谱维获取。推扫型成像光谱仪采用一个面阵探测器,其垂直于运动方向在载物平台向前运动中完成二维空间扫描;平行于平台运动方向,通过光栅和棱镜分光,完成光谱维扫描。凝视型成像光谱仪保持图像区域固定不变,通过可调谐滤光片获取不同波段的图像。3种方式最终都得到三维图像数据块,如图2所示。

3 高光谱图像数据处理方法

高光谱图像数据块能够为被检样品提供详尽的内外部信息,但同时由于波谱段多、数据量大、数据相关性强等特点,给数据处理造成了维数灾难。目前,国内外大多数学者对数据处理的方法是:先选择感兴趣区域(ROI),在采用主成分分析法(PCA)、独立成分分析法(ICA)以及遗传算法(GA)等对感兴趣区域数据进行分析降维,去除大量冗余信息,找出特征波长,并建立相应的判别模型。常用的建模方法有BP神经网络法(BPANN)、多元线性回归法(MLR)以及偏最小二乘法(PLS)。

4 农产品无损检测中高光谱成像技术的应用

自20世纪80年代以来,高光谱成像技术在军事侦查、土地遥感规划以及灾难评估等国家信息领域得到广泛应用。随着电子和光学成像技术的发展,高光谱成像技术才得以商业化。

由于该技术的自身优势,国外研究人员开始将该技术应用到农产品无损检测领域,取得了一系列研究成果。近几年,国内研究人员也做了大量的基础研究工作,为该技术在农产品无损检测领域的广泛应用奠定了基础。

4.1 在水果品质无损检测中的应用

水果内外部品质好坏是水果腐烂变质的罪魁祸首,也是划分水果等级最基本的标准。但要对水果内外部多个品质特征同时进行非破坏的快速有效检测,依旧面临较大困难。高光谱成像技术融合了图像和光谱技术优势,在水果内外部品质检测方面取得了较好的效果。

4.1.1 在水果外部品质检测中的应用

Lu等[3]用高光谱透射成像技术对酸性樱桃表面凹陷点进行研究,一方面研究了样品位置、大小、颜色以及斑点对樱桃凹陷点检测的影响;另一方面比较了单一光谱数据和感兴趣区域(ROIS)数据作为输入对神经网络判别模型(ANN)准确率的影响,并用主成分分析法提取特征光谱。研究表明,颜色和样品位置对检测影响低于1%;而大小和斑点对检测的影响可以通过选择有代表性的樱桃样品对模型进行训练来消除;采用ROIS作为输入模型的平均判别率为98.4%。

Vargas等[4]用紫外诱导甜瓜表面动物粪便污染物发出(425～774 nm)荧光的高光谱荧光成像方法对甜瓜表面不同浓度的动物粪便进行检测,采用波段比(595/655nm,655/520nm,555/655nm)对其进行分析,检测率为79%～96%。进一步研究发现模型把甜瓜表面疤痕组织误认为动物粪便。在采用主成分分析法对全波段进行分析发现,PC1和PC6包含了图像99.6%的信息,在根据权重系数大小选择了465,487,531,607,643,688nm6 个特征波长,相关系数为99.96%。

Kim等[5]利用高光谱反射荧光成像技术对苹果表面缺陷、擦伤以及表面真菌病等进行检测,在680nm下苹果表面擦伤、真菌污染斑点清晰可见。Yang等[6]用高光谱线性扫描荧光成像系统对金冠苹果表面不同浓度(96%～100%)排泄物进行检测,通过波普反射比值法得到680,684,720,780nm等4个特征波长,正常苹果波峰反射值和受到排泄物污染的苹果波峰反射值之比的平均值为1.45时分别效果最好,判别率为96%。Xing等[7]对金冠苹果擦伤和花萼用多光谱反射和荧光成像进行区分,花萼只能通过荧光成像识别,经过主成分析和模型判别,花萼没有出现误判,而12%擦伤被误判成花萼。

Lorente等[8]用高光谱成像技术对柑橘腐烂进行检测,用洛伦兹拟合曲线(ROC)对光谱数据参数进行拟合,选出特征波长530,640,740,910nm,再通过神经网络系统建立判别模型,对柑橘腐烂进行判别,判别率为89%。

近几年,国内研究人员对水果表面情况也进行了相关的研究,对轻微损伤和腐烂霉变等方面进行了初步探索。赵杰文等[9]用408～1 117nm高光谱对苹果的轻微损伤进行检测,用不均匀二次差分法对图像进行处理,经过主成分分析得到特征波长547nm,轻微损伤部分清晰可见;并用同样的方法对60个苹果进行检测,轻微损伤判断准确率为88.57%。李江波等[10]对柑橘溃疡进行无损检测,并提出了采用特征波主成分分析法和波普比值法相结合的方法对溃疡进行判断,准确率由原来的80%提高到95.4%。

4.1.2 在水果内部品质检测方面的应用

Xing等[11]利用多光谱成像系统对内部完好和内部受到虫害的酸性樱桃进行检测,得到在580～980nm高光谱透射图像;用光谱辐射计光谱在590～1 550nm得到反射光谱,再用基因遗传法(GA)对其进行分析。结果表明,由于樱桃自身结构的特性而导致透射成像法对内部虫害识别存在一定的困难。对反射光谱进行分析,得到3～4个特征光谱与樱桃内部虫害相关性较高,并用偏最小二乘法(PLSDA)判别模型对GA选择的波长进行判别,错判率只比选用全波段为变量所建立的模型低10%～2%。

Lu等[12]应用近红外高光谱技术并结合主成分分析方法(PCA)和基于统计学习理论的支持向量机预测模型(RBF-SVM)对猕猴桃的隐性损伤进行检测,得到了682,723,744,810,852nm等5个特征波长,预测模型错判率为12.5%。Lu等[13]用多元线性回归和交叉验证分析方法对桃的硬度进行无损检测,结果证明:含有两个洛伦兹参数的预测模型对两种桃硬度的预测效果最好,相关系数r分别为0.58和0.77。

Peng等[14]两位学者利用高光谱散射成像技术对苹果进行检测。首先,对带有不同参数的10个洛伦兹矫正函数对散射光谱图进行校正。然后对散射图谱进行修正以减少样品尺寸和仪器反射强弱对判别结果的影响。接着用多元线性回归方程和交叉验证方法比较经过洛伦兹校正函数修正后的散射图谱对苹果的硬度和可溶性固形物(SSC)进行预测,得知有3个变量的洛伦兹校正函数对硬度和SSC预测效果最好,相关系数和标准预测误差分别为:r=0.894,SEP=6.14N;r=0.883,SEP=0.73%。最后,选择21和23个波长分别对金冠苹果的硬度以及可溶性固形物进行预测,达到了较好的效果。

Karimi等[15]利用高光谱技术在350～2 500nm波长范围内对涂有不同浓度和不同配比保鲜剂的鳄梨在不同的时间下对色泽的变化进行检测,并用逐步回归判别法进行判别,发现对贮藏9天的鳄梨颜色错判率为6%,贮藏13天的错判率为8%,贮藏6天的没有出现错判。

在国内,郭恩有等[16]利用高光谱成像技术对脐橙内部糖度进行检测,应用多元散射校正算法进行线性化MSC对散射光谱图像进行校正,再用样品糖度与光谱反射值做回归分析,选择4个特征波长并用BP-ANN法建建立判别模型,判别率R=0.831,平均误差绝对值为0.55。单佳佳等[17]利用高光谱空间散射曲线的3个洛伦兹拟合参数对苹果的品质(硬度、可溶性固溶物含量)进行检测,采用偏最小二乘、逐步多元线性回归和BP神经网络3种方法分别对归一化处理和未归一化处理的3个洛伦兹参数组合建立预测模型。结果表明:采用偏最小二乘法对两种情况判别效果最好,校正相关系数和校正误差分别为Rc=0.93,SEC=0.56,Rv=0.84,SEV=0.94。结果表明,该技术对苹果多参数进行同时检测是可行的。

4.2 在蔬菜品质无损检测中的应用

近几年,我国大力提倡无公害蔬菜、绿色蔬菜,主要是为了提高蔬菜品质;但我国现阶段对农药超标、动物排泄物污染等安全问题的检测依旧以破坏性的抽检为主,大大降低了生产效率。

Xing等[18]对西红柿表面的机械擦伤的特征波长用高光谱成像技术,并结合PLSDA,CORRELELO-GRAM和GA等3种方法进行选择和提取,发现640～750nm波谱图像差异较大。通过分析PLSDA和GA图谱发现,640～750nm来检测红色西红柿表面擦伤是可行的,也可在515～575nm下检测绿色西红柿表面擦伤。笔者对西红柿花萼和擦伤以及样品与光源的位置做了进一步研究,发现在930nm下能够较好地区分花萼和机械擦伤。用PCA法对不同光源的位置下的数据进行分析发现,垂直光源和平行光源对分析机械擦伤最有效。

Wang等[19]对洋葱酸性皮肤病进行了初步探究,发现1 200～1 300nm下酸性皮肤病与正常洋葱图谱差异较大;反射光谱在1 150～1 280nm能对不同储藏天数的洋葱进行区分。Wang等[20]应用漫反射高光谱技术结合椭圆形矫正函数对洋葱干物质含量、可溶性固形物以及硬度进行检测,用偏最小二乘法(PLS)建立模型并对干物质含量、可溶性固形物以及硬度进行判别,判别率分别为0.50,0.79,0.80。

Kang等[21]对新鲜莴笋叶和菠菜叶茎或茎周围上的动物排泄物用高光谱荧光成像技术进行检测,用PCA法对数据进行降维选出特征波长,发现在692nm下反射值差异较大;结合阈值进行判别,再用3×3滤波器消除像素失真,所得图像中菜叶中受污染的部位清晰可见。这说明,用此方法分别对莴笋和菠菜叶片表面动物污染进行判别是可行的。

Ariana等[22]用反射光谱(400～675nm)和透射光谱(675～1 000nm)相结合的方法对腌制黄瓜的直径进行预测,结合SAM算法,计算测试光谱和反射光谱的夹角进行光谱矫正,得到65个光谱图谱,并采用线性回归方法对黄瓜直径进行预测,相关系数R2=0.92,相对误差为1.35mm。

Taghizadeh、Gowen等[23,24]用高光谱成像技术并结合准正态分布(SNV)法对蘑菇的水分含量(MC)和表面冻伤分别进行检测。前者用带有4个变量的偏最小二乘回归法(PLSR)结合经过预处理的101个光谱值建立蘑菇水分预测模型,分别对标准组和测试组进行预测。经过计算得知,此方法下交叉验证均方误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)值为最小,分别为5.5%和5.58%,效果最好。后者采用PCA和线性判别分析(LDA)建立校正模型,对机械损伤蘑菇检测准确率为100%,对冻伤蘑菇检测的准确率为97.9%。

在国内,柴阿丽等[25]利用光谱成像技术(400～720 nm)对黄瓜白粉病、角斑病、霜霉病、褐斑病和无病区域进行识别,采用逐步判别分析和典型判别分析两种方法进行降维,并利用选择的光谱特征参数建立病害识别模型。结果表明,逐步判别构建的模型对训练样本和测试样本的判别准确率分别为100%和94%,典型判别构建的模型对训练样本和测试样本的判别准确率100%。

4.3 在粮食作物无损检测中的应用

我国农业经过几十年的长足发展,使国内粮食的数量需求基本得到保障。但2010年含铬大米事件以及2011年蒙牛牛奶黄曲霉毒素超标事件再次给人们敲响警钟,粮食安全问题依然存在。但要对粮食作物进行快速无损检测还存在很多困难,近几年研究人员应用高光谱成像技术对粮食作物进行检测取得了较好的发展。

Yao等[26]利用荧光高光谱反射成像技术对受到人工接种的黄曲霉菌污染的504颗玉米进行检测,用365nm的紫光进行诱导,在400～600nm波长范围内得到800×425像素的光谱图像;再用SAS软件对所得到的数据进行多元线性回归分析和多变量的方差分析并建立判别模型,相关系数R2=0.72,并得知在<1,1～20,20～100,≥100ng/g等4个阈值范围内Pr<0.01达到了极显著差异水平。对黄曲霉毒素阈值为20ng/g或100ng/g进行判别,准确率为84%～91%。结果表明,该方法检测含有黄曲霉毒素的单个玉米颗粒是可行的。

Monteiro等[27]应用高光谱成像技术对绿色大豆中糖度和氨基酸含量进行预测,结果表明:基于PCA建立的模型由于在900nm以上波普范围的性噪比而产生误差,并且PCA模型的精确性还受到协方差累计误差的影响。基于ANN建立的模型对分析绿大豆的糖度和氨基酸含量有较好的效果,二阶导非数线性回归模型对大豆中的葡萄糖、蔗糖、果糖能够进行较好的预测,在可见光和近红外光谱段能够对氨基酸含量进行较好的预测。

在国内,李江波等[28]用高光谱成像技术(450～900nm)及ANN对玉米含水率进行检测。通过玉米粒反射光谱图像获取反映其含水率的光谱特征波长,利用ANN建立玉米粒含水率的预测模型,模型相关系数达到0.98。预测结果误差绝对值最大2.118 2,最小0.002 4;相对误差绝对值的平均值为0.309,表明该技术对玉米含水率进行无损检测是可行的。

4.4 在肉品无损检测中的应用

肉品安全问题和老百姓的日常生活息息相关,因此对肉品品质安全进行全面检测和监控是非常有必要的。但现阶段我国对肉品的检测大多以感官评定为主、理化抽检为辅,缺乏快速有效检测方法和相关检测仪器,致使肉品安全问题频发。2011年双汇瘦肉精事件在全国引起了较大的轰动,给肉品行业造成了巨大的损失。为了寻求一种快速、有效、无损的检测手段,国内外研究人员做了大量的研究工作。

Sun[29]利用高光谱反射成像技术对鱼的新鲜度(6天内)进行检测,每条鱼选出2个部位作为感兴趣区域,采用PLSDA算法建立模型并进行交叉验证,对鲢鱼判别准确率为88%,对鲈鱼判别准确率为82.5%。Chau等[30]利用高光谱成像技术对整条鳕鱼的新鲜度进行检测,波长范围为892～2 495nm。结果发现,平均光谱值随着储藏天数的不同波谱曲线差异较大,相关系数为0.59。

Chao等[31]利用高光谱线性扫描技术对刚屠宰的250只鸡以70只/min的速度进行在线检测:第1次对70只健康鸡和76只带病鸡进行成像;第2次对60只健康鸡和44只带病鸡进行成像。同时,在395～1 138nm波长范围内获得103个有效波长,提取4个特征波长424,465,515,546nm,再用模糊逻辑算法建立判别模型,并对不同输入所建立的模型的训练准确性和测试准确性进行比较,发现4个特征波长作为输入的模型训练测试准确率分别为95%,93%。用波普比作为输入的模型训练和测试判别准确率都为95%,得出波普比在这个模型中并不能明显的改善模型的准确率。Yoon等[32]用透射图像增强和高光谱反射法对压缩去骨鸡胸肉偏中崁入式碎骨进行检测,在430～900nm波长范围内得到了369张光谱图片,选择ROI,并用PCA进行处理,判别准确率为90%。

Naganathan等[32]对同3种不同嫩度的牛排用900～1 700nm推扫型高光谱进行预测,选用牛肉背长肌150×300像素区域作为感兴趣区,采集光谱数据分别经PLSR和PCA方法进行降维处理,用灰度共生矩阵(GLCM)提取牛肉的特征波长为1 074,1 091,1 142,1 176,1 219,1 395,1 408,1 462nm,再用典型判别法建立模型,对3种不同嫩度的牛排进行预测,识别率为96.4%。K Cluff等[33]对44块牛后背肉和17牛腩的嫩度用高光谱成像技术进行检测,并用WBS作为判别指标,用洛伦兹函数对波长散射曲线进行拟合,获取特征参数,再用逐步回归法选择洛伦兹参数,并建立回归模型,相关系数为0.67。

国内研究人员对肉制品的检测也做了相应的研究。陈全胜等[34]利用高光谱技术对78个猪肉样本在400～1 100nm范围进行光谱数据采集;通过PCA分析光谱数据进行降维,从中优选出3幅特征图像,并从每幅特征图像中分别提取对比度、相关性、角二阶矩和一致性等4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量;再通过PCA对12各变量分析提取6个主成分变量,根据剪切力判断样本嫩度的分级结果,利用ANN法构建判别模型。结果表明,对校正集样本回判率为96.15%,预测集样本判别率为80.77%。

5 结论与展望

高光谱成像技术从20世纪90年代首次运用到农产品无损检测领域以来,已经取得了丰硕的研究成果。全面准确的品质检测不仅可以获取个体差异较大的农产品外部特征,还可同时获得其复杂多变的内部理化指标,真正达到了对农产品内外部品质进行多指标同时检测的目的,使其在农产品无损检测领域具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。在国外,研究人员在图像采集、数据获取以及分级执行等方面积累了一定的经验;但要将该技术实际应用到农产品在线检测方面还存在一定的困难。现阶段主要采用多光谱成像技术来实现农产品在线快速检测。我国由于起步较晚,现阶段主要集中在实验室研究和在线检测的探索阶段,并且存在诸多的不足,还需要进一步改进和完善。

1)高光谱技术是一种多信息融合技术,所获数据相关性高、冗余信息量大,寻找一种快速有效的降维方法来提取特征波长是提升判别准确率的关键。现阶段我国研究人员主要用的降维方法有PCA(Princi-pal Component Analysis),ICA(Independent Component Analysis)、连续投影和GA等,4种方法都可经过各种变换快速地将高维数据降低至低维,只保留了数据本身的主要特征,并不一定能保留和被检样品化学成分相关的特征数据,导致了数据原有特征的改变和有用数据的丢失,进而影响后面的模型建立和分级执行过程,造成误判率上升。因此,寻找快速有效适合农产品自身特性的降维方法是下一个研究方向。

2)我国应用高光谱成像技术主要集中在对初级农产品检测方面,对半成品或成品的检测很少,而成品或半成品出现安全问题的概率不可忽视。若高光谱技术能在生产监控环节和产成品质量检测环节同时使用,我国食品安全则能得到较大的改善。

3)高光谱技术源于航空遥感,其软件处理平台是基于航空遥感领域设计和开发。由于农产品曲率不规则性、内外部化学成分分布不均匀性以及个体差异较大等特点,加之高空遥感是远距离监测评估,而农产品检测是近距离检测,因此该软件平台需要结合农产品特性进行二次开发才能更好地适用于农产品品质检测。

混凝土强度检测技术应用研究 篇11

摘要：针对当前混凝土强度在很大程度上依赖于施工工艺水平及施工人员的技术水平，造成混凝土强度检测较为困难和不准确的现状，本论文从混凝土强度的影响因素分析入手，详细分析了混凝土强度的影响因素，并在此基础上重点对几种无损强度检测方法进行了对比分析，从回弹法、超声法和钻芯法三个角度论述了无损强度检测技术的原理、施工工艺及其应用，对于进一步提高混凝土强度的无损检测技术应用具有一定借鉴指导意义。

关键词：混凝土；无损检测；强度检测技术

1 引言：

混凝土是一种用量很大、历史悠久、而又正在蓬勃发展的工程材料，也是现代土木工程中最主要的结构材料之一。混凝土施工质量的好坏直接影响到混凝土结构工程乃至整个房屋建筑工程的安全、适用和经济。从韩国的塌楼断桥，到我国的楼毁频频，建筑工程质量事故呈逐年增加的趋势，已成为一个全球性的问题。因此，加强混凝土的量监控和检测，保证混凝土质量，成为建筑工程管理中的重要环节。众所周知，混凝土的主要质量指标历来是以标准试件的抗压强度为依据的。因此本论文将主要对混凝土的强度进行分析探讨，从强度检测技术与方法的角度展开对混凝土施工质量的研究，以期从中找到可靠有效合理的混凝土施工管理质量控制方法，并以此和广大同行分享。

2 混凝土强度影响因素分析

（1）原材料的选用对混凝土强度的影响

原材料是组成混凝土的基础，原材料品质的优劣直接影响到混凝土质量的好坏，因此，首先要把好原材料质量关。

① 水泥的品种和体积安定性直接影响混凝土的强度。水泥品种的选择主要决定于工程使用性质、施工时气候条件、所处使用环境、成本等因素。水泥品种的误用可以引起很多工程缺陷；水泥含碱是引起混凝土产生碱一骨料反映的条件之一。水泥的碱与某些碱集料发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏。

② 骨料的影响。骨料的品种、级配、粒径、表面的粗糙程度、含泥量等都直接影响到混凝土的质量。骨料的强度越高，级配越好，混凝土的强度越高。对于低标号或胶凝材料用量较少的混凝土中，骨料的粒径越大，对水泥浆的需求量越小，可以降低用水量，因此填充料粒径越大，混凝土的强度越高。

③ 外加剂对混凝土强度的影响。减水剂因其减水作用可明显降低水灰比，提高混凝土的抗压强度。引气剂增加了混凝土中的气泡，减小了水泥浆体的有效面积消弱了水泥石与集料间的粘结强度，造成了混凝土抗压强度的降低。

（2）配合比设计管理对混凝土强度的影响

混凝土配合比设计决定着混凝土的设计强度、耐久性和工作性，所以配合比设计是否合理，直接决定这混凝土工程质量的好坏。配合比设计的内容主要是针对水泥强度、水灰比、砂率、膠凝体与骨料之比的控制以及对外加剂和掺和料掺入量的控制。水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素，水泥是混凝土中的胶结组分，其强度的大小直接影响到混凝土的强度。在配合比相同的条件下，水泥的强度越高，混凝土强度也越高。

（3）施工工艺对混凝土强度的影响

在用料正确，计算准确的情况下，振捣好坏直接影响到混凝土强度。混凝土振捣应连续、均匀，不得少振、漏振和过振。少振、漏振会引起混凝土不密实，甚至出现空洞等；过振又会导致混凝土产生泌水和分层离析现象。在我国，施工现场普遍存在施工设备落后陈旧、技术力量不足、施工人员专业素质较低，都会造成混凝土施工强度的下降，因此，混凝土浇筑时有专门的质量员旁站监督。

（4）养护条件对混凝土强度的影响

加强混凝土初期的养护可以保证其强度不断增长，若温、湿度过低，会影响水泥的水化反应，影响其强度增长，而且在干燥环境下还会产生干缩裂纹，破坏混凝土的耐久性。混凝土的硬化是水泥水化和凝结硬化的结果。养护温度对水泥的水化速度有显著的影响，养护温度高，水泥的初期水化速度快，混凝土早期强度高。但温度过高时，混凝土的后期强度衰退较大。温度过低时，又会影响到混凝土的水化反应，早期强度过低，不适应施工的要求。

3 混凝土强度检测技术分析

3.1回弹法

回弹法是通过测定混凝土表面硬度来推算抗压强度的一种结构混凝土现场检测技术。其优点在于仪器构造简单，方法易于掌握；测试工作有较好的灵活性，可以在结构物的任何部位迅速进行；适用于施工现场对混凝土工程强度进行随机的、大量的检测只可以很小的付出，测得足够多的强度数据，推算得出结构表面混凝土的强度平均值和均匀性，因此得到普遍应用。但是回弹法也有致命的缺点：它反映的是混凝土表面层10-15mm厚度范围内的质量情况，测试时要求表层与内部质量必须一致，否则，用回弹法检测的混凝土强度不能代表结构实体混凝土强度，即回弹法只能测结构表面强度，不能检测结构内部混凝土的强度。而且影响准确性的因素颇多，如回弹仪测试角度、表面平整度、湿度、碳化程度及养护条件、龄期等，都影响强度测定的准确性。

3.2超声法

超声法是利用超声波在不同密度和不同弹性模量的混凝土中，传播速度也不同的原理，根据波速与混凝土强度的相关关系来推定混凝土的强度的方法，是以强度与超声波在混凝土中的传播参数（声速、衰减系数等）之间的相关关系为基础的。该强度检测方法的优点是不破坏结构混凝土，且兼有检查混凝土结构内部空洞、疏松、不均匀性及在物理、化学作用下受损等造成的缺陷的的功能。由国内外20几年的研究表明：超声波速度与混凝土强度的相关性不是很高，超声法测得的强度也是近似值，所以用这种方法测定强度时，将受到一定的限制。

3.3钻芯法

钻芯法是利用专用钻机，直接从结构或构件上钻取芯样，根据芯样的抗压强度推定结构或构件混凝土强度的一种局部微破损现场检测方法。它是目前被国内外公认为最接近结构构件混凝土实际强度检测手段。相对非破损检测方法和其它半破损检测方法而言，钻芯法由于具有不受混凝土龄期限制、测试结果误差范围小、直观、能真实地反映混凝土强度等诸多优点，因而在实际工程中得到了广泛的应用，已为较多的国家所采用。但是，随着结构配筋率的增大，钢筋间距越来越小，在钻取芯样过程中很难避免不取到钢筋，而钢筋对芯样抗压强度的影响是一个尚未解决的复杂问题，极大地影响了钻芯法检测强度的精度和可信度。同时，钻芯法在钻取、切割、打磨芯样的过程会对芯样造成损伤累积，影响芯样的代表性，对于比较脆硬的高强混凝土尤为明显，因此该强度检测方法还有待进一步改进以提高其检测精度与可靠性。

4 结语

本文对混凝土强度影响因素进行了详细分析，明确了当前科学地控制混凝主工程质量的当务之急是制定一种科学准确的混凝土强度检验评定方法；同时本论文还对已有的混凝土强度检测评定方法进行了简单的对比分析，这些只是在混凝土强度检测应用方面的一次有益的尝试和探索，对于进一步提高混凝土施工工艺及其施工质量，均是有一定借鉴和指导意义的。

参考文献：

[1].红发.混凝土非破损测强技术研究[M].北京：中国建材工业出版社，1999.

[2].张仁瑜.混凝土强度检验评定条文的比较及对国家标准的修订建议[J].工业建筑，2006，36（9）：90-91.

无损检测技术应用研究 篇12

无损检测技术主要具有以下几方面的特点:第一, 无损检测和破坏检测之间存在着密切的联系, 两者的关系是相辅相成的, 不能独立存在。无损检测技术和破坏检测技术相比, 其最大的优点就是不会对材料、构件以及结构等造成损坏。 但是, 无损检测技术具有一定的局限性, 这种局限性和破坏检测是联系在一起的, 因此, 无损检测和破坏检测之间的关系也是密不可分的[1];第二, 无损检测在实施时机的选择上有不同的要求, 对于低温压力容器中不同的检测项目, 其实施时机是不同的, 一定要根据容器的特点认真分析;第三, 多种检测技术相结合特点。在低温压力容器的检测过程中, 单一的检测技术不一定能够检测出容器中存在的问题, 为了能够对容器的质量进行客观的检测, 可以采用多种检测技术组合检测, 以便详细分析容器的情况。

2低温压力容器无损检测技术的分类

2.1超声检测技术

超声检测技术, 就是利用超声波的频率对低温压力容器进行有效检测, 从而判别压力容器的安全性。此项检测技术的检测效果好, 应用广泛。其对低温压力容器原材料和焊接接头均能检测, 能检测出焊接接头内存在的缺陷, 对裂纹、 未熔合等检测灵敏度高[2];超声波穿透能力高, 可用于大厚度检测, 可从材料任一侧进行检测;其探伤速度快, 能对缺陷的深度位置测定;另外超声检测设备简单, 检测费用低, 且对人体无伤害。

2.2红外检测技术

在低温压力容器中应用红外检测技术, 就是利用红外射线来照射低温容器, 对容器的内部情况进行检测。此项检测技术的特点为无损伤、检测速度快以及零接触等, 还能在线对高温和常温压力容器进行相关检测。红外检测技术能够对低温压力容器进行实时检测, 从而发现容器内可能存在的问题, 及时采取相解决措施, 防止低温压力容器发生安全事故。

2.3漏磁检测技术

漏磁检测技术, 是铁磁性材料在工作过程中对低温容器介质压力的一种记忆。在低温压力容器中使用该检测技术时, 能够明确容器材料内部的磁变取向, 从而使局部出现异常磁场, 也就是常见的漏磁场。漏磁场会发出相应的检测信号, 从而了解漏磁场的位置, 发现容器内部存在的问题。此项检测技术是无损检测技术中一种新型技术, 能够对容器应力集中部位的损伤及厚度减薄类体积性缺陷进行检测, 进而做出解决对策。

3低温压力容器无损检测技术的应用现状

对于我国低温压力容器检测技术来说, 目前的应用效果不是特别明显, 还存在一定的问题。首先, 我国的低温压力容器无损检测技术还不是十分成熟, 仍然在不断的探索过程中, 在探索中不断发展。但是, 在探索的过程中可能会发生相应的安全事故, 这会给社会和企业造成非常大的损失, 因此要加快改进低温压力容器的无损检测技术, 推进无损检测技术发展;其次, 我国低温压力容器无损检测技术缺乏一定的动态检测, 对于移动式低温压力容器, 在使用中需要对其进行动态检测, 但是我国的无损检测技术缺乏动态检测标准, 造成检测的不完善。

4低温压力容器无损检测技术的优化建议

4.1技术方面的优化

对于低温压力容器的无损检测技术而言, 国际对其的研究力度非常大, 但是在我国的应用状况不是太明显。要想优化检测技术, 首先, 要加大对检测技术的投入。我国应在低温压力容器无损检测技术中投入相应的资金, 实现检测技术的更新和发展, 扩大无损检测技术的应用范围;其次, 将低温压力容器无损检测研究应用到石化企业和油气部门的检测中, 加强新检测技术在相关工业和部门中的应用。

4.2智能化的发展方向

智能化是低温压力容器无损检测技术未来发展的趋势, 在智能化的发展过程中, 要不断加强低温压力容器无损检测的自动性和可控性。首先, 在低温压力容器无损检测技术中融入计算机技术和网络技术, 从而实现无损检测的网络可控性和动态性;其次, 改进传统的低温压力容器无损检测技术, 并且不断更新, 使无损检测技术日臻完善、智能化。

4.3不断开发新型的检测仪器

要想充分发挥低温压力容器无损检测技术的作用, 要配置相应的检测仪器为其提供保障, 因此, 我国的相关部门和检测机关要不断开发新型的检测仪器, 从而加快低温压力容器无损检测技术的使用, 确保低温容器的安全性和可靠性。

5结束语

综上所述, 在低温压力容器的制造和使用过程中, 无损检测技术起着非常重要的作用。因低温设备的特殊性和各种检测技术的局限性, 应采取多种无损检测技术组合检测, 以提高检测结果的客观性。要不断完善、创新低温压力容器无损检测技术, 为压力容器的安全使用提供更加有效的保障。

摘要：随着社会经济和现代化进程的发展, 低温压力容器在我国的使用范围正在逐渐扩大, 使用的危险性也随之增加。所以, 对低温压力容器无损检测技术进行研究是非常的必要。对无损检测技术的特点和分类进行了介绍, 阐述了低温压力容器无损检测技术的现状, 并给出了优化低温压力容器无损检测的建议。

关键词：低温压力容器,无损检测技术,应用

参考文献

[1]王庆和, 王洋, 刘健, 等.低温压力容器的无损检测技术[J].石化技术, 2015, (11) :29.