浅析超声波检测技术与发展趋势

摘要：超声检测技术近年来发展最快的无损检测技术，被广泛应用在石油化工管道与设备质量控制过程中。笔者通过对无损检测技术进行分析，深入介绍了超声检测技术及其发展趋势，具有很大的参考和借鉴价值。 关键词：无损检测；超声检测技术；发展趋势 1 概述

目前，无损检测技术已经被广泛应用在船舶制造、铁路建设、设备制造及航天航空等大型项目的建设过程，为工程建设的质量保驾护航。无损检测技术主要有超声波检测（Ultrasonic Testing，简称UT）、射线检测（Radiographic Testing，简称RT）、磁粉检测（Magnetic Particle Testing ，简称MT）、渗透检测

（Penetrate Testing，简称 PT）、涡流检测（Eddy Current Testing，简称ET）[1]。 超声波检测技术具有很多优点，具体体现在：（1）应用范围广泛，可检测物件种类多，可以进行多种材料检测：（2）检测过程对周围环境和人均无伤害；（3）具有很强的穿透能力、缺陷定位准确，波长短、检测深度比较大且具有很好的方向性；（4）对被检测工件并无损伤。 2 超声波检测技术

超声波检测技术不仅可靠、安全，而且适用范围广泛。超声波检测检测范围广，在检测材料内部缺陷方面比其他无损检测更具有检测优势。

超声波检测根据其与工件接触形式、波形及检测原理的不同可以分为穿透法、共振法、脉冲反射法这三种形式[2]： （1）穿透法

穿透法是一种根据超声波能量的变化情况来判断被检测工件内部存在缺陷情况的检测方式。穿透法在工作过程中需要两个超声探头进行同时工作，工作原理如图1所示。可以应用于穿透法的超声波有脉冲波和连续波这两种波形，穿透法的优点在于在检测对超声波衰减比较大的材料和检测薄板工件时具有很大的优势。穿透法检测的缺点是检测过程中所使用的两个探头的距离和位置都比较重要，且其检测技术不容易发现比较小的缺陷、不能定位、检测灵敏度不高。

图1 穿透法原理 （2）共振法

共振法可以通过利用超声波共振频率的不断变化来检测工件内部缺陷及检测工件的厚度的一种检测方法。由于工件内部存在缺陷致使超声波的实际传播距离不会是工件实际厚度的长度，只有经过计算厚度和实际厚度之间的比较，从而可以推断出被检测工件内部有没有存在缺陷。 （3）脉冲反射法

脉冲反射法是工程中最常用的超声波检测方法之一，其操作过程简单。脉冲反射法是一种通过试样的超声波波形特性和波高变化来评价被测试样内部质量的方法。

超声波能量多次回波法常用于大型薄壁零件的简单结构缺陷检测，而底部波法能够准确检测试样内部缺陷的位置和大小，并具有最高的灵敏度。

根据接触方式不同，可将超声波检测分为液浸法和直接接触法两大类： （1）液浸法

液体浸没法检测过程中需要有耦合剂，而直接接触法不需要有耦合剂，耦合

剂有很多种不同的类型，可以用液压油、洗洁剂、清水等液体。液浸法在对事件进行检测的过程中其耦合稳定、超声波波束具有可控性、而且波形比较稳定、可进行全自动化检测等多种优点，而且由于其与被检测试件没有直接接触，所有也减小了探头的磨损。在检测表面粗糙度较大或者被检测工件内部倾斜的缺陷具有很高的灵敏度及检测效果，具有很大的检测优势，。 （2）直接接触法

直接接触法是指超声波探头通过耦合剂与被检测工件表面进行接触的一种检测方法。被检测工件表面的耦合剂具有保护超声波探头磨损的作用，耦合剂厚层的厚度比较小通常我们可以忽略。直接接触法对被检测工件的表面质量要求很高，如果表面耦合剂不均匀或者是表面粗糙度达不到要求，会对探伤结果产生严重的影响。直接接触法具有检测灵敏度高，操作方便等优点。 3 超声波无损检测技术未来发展

超声波检测技术应用越来越多的同时，也存在着很多的缺陷，比如需要根据被检测工件的形选择具体检测的检测方法和检测工艺，超声波检测技术在缺陷的定性、定量检测结果重复率、漏检率等方面仍然存在很大的不足。

人们为了克服接触式超声波检测技术的不足，在实际的超声波检测实践过程中研究和探索一些不用接触被检测工件的超声检测技术，比如电磁超声、激光超声等非接触式超声波检测，并且发展了相控阵超声检测技术。随着超声波检测技术的不断成熟和进步，超声波成像技术也得到了很大的发展。 （1）超声波信号处理数字化

当今，超声波检测的信号处理技术已经取得重大突破，采用在广泛的为现代数字信号处理技术（如谱分离处理、自适应算法、小波分析等），既能对检测缺陷的特有的属性进行分析，又能有效地过滤去除超声波中的一些噪音，从而很大地提高了超声波检测的准确性。 （2）超声波成像技术

超声波检测技术的另一个重要的发展方向就是超声成像技术。超声波成像技术在检测过程中具有很大的技术优势，可以克服检测过程中一些难以判断的缺陷和一些很不明显的缺陷，并且在检测过程中可以为对缺陷的判断提供一些很直观的信息。

（3）检测自动化

超声波检测技术现在已经大范围应用在国内的机械制造和钢铁制造行业，国内的一些从事制造业的厂家在质量控制过程中均采用了自动化的超声波检测技术，建立起了自动化的超声波检测流水线。随着人们对超声波检测技术的不断探索和研究，新的超声波检方法也不断出现，检测结果也更加精确。 （4）诊断智能化

超声波检测技术已然引进了人工神经网技术和模式识别技术，因此，先进的超声波检测技术不仅能够对检测结果进行相对智能化的判定，更加能够很好地识别检测过程所出现的一些缺陷，从而提高了超声波检测结果的可靠性和准确性，也能够在一定的情况下减少和降低检测过程中认为因素的影响。 4 结束语

随着人们对超声波技术的不断研究和探索，也随着社会科学技术的不断发展和进步，各种新技术应用在超声波检测过程中来，从而使得超声波检测技术向人工智能化、连续自动化及数字成像化方面不断发展，超声波检测设备也想数字化、小型化以及自动化不断发展。

参考文献

[1] 李国华，吴淼. 现代无损检测与评价[M]. 北京：化学工业出版社，2009.1 [2] 程正兴. 小波分析的理论算法进展和应用[M]. 北京：国防工业出版社，2007.7