核電設備檢測中的網絡無損檢測集成技術探討

劉小軍　高三杰

【摘 要】隨著核電工業生產的安全性不斷提升以及產品質量控制要求的強化，使得人們對無損檢測技術有了更高的要求。本文利用計算機網絡技術實現了渦流、磁記憶、漏磁和超聲等實現了無損檢測設備的集成系統以及遠程遙控，并且對EEC-2008net電磁超聲集成無損檢測系統進行了研發。

【關鍵詞】網絡；核電設備；無損檢測；渦流；超聲

核電站工業的發展和我國的民生產業有著緊密的聯系，無損檢測技術可以有效保證核電站的安全生產。無損檢測技術中包含了多個學科。因此檢測人員需要具備較高的專業基礎與實踐經驗，同時還要具備較高的素質。可以實現多種無損檢測技術的集成，并將相應的檢測測控儀器接在互聯網中，實施信息共享和遠程控制，綜合分析與評價多種采集方法和數據的存儲，實現工作效率的提升，并減少設備對人員的依賴。

1 網絡無損檢測技術的原理

現代無損檢測技術中主要包含的方法有：超聲、射線、渦流、滲透和磁粉五種，以及其他方面的漏磁、聲發射等。[1]每一種檢測方法都有著自身的基本原理和檢測特點。例如超聲檢測主要利用的是廣泛的無損檢測技術，該技術可以對金屬、非金屬和復合材料等構件實行無損評價，但是其應用也存在應的局限性；無法檢測表面缺陷，表面粗糙的構建需要接受預先處理；針對不光滑表面以及不能接受處理的工件檢測效果十分不理想。射線檢測技術的成本較高且存在面積缺陷和裂縫檢測靈敏度不高等，同時還會對檢測人員造成傷害。渦流檢測技術有著檢測時間短的優點，線圈和試件之間可以不進行直接接觸，且不需要耦合劑。但渦流檢測只在導電材料中，面對復雜的檢測對象以及不同檢測要求下，只依靠一種檢測技術是難以對缺陷程度進行判斷的。

無損檢測技術的研究逐漸被重視并且已經存在一部分應用。主要采用不同檢測儀器中的共同部分，組成以太網，通過傳輸手段下的開放式數字信息處理平臺，實現對信號的控制、采集數據、系統軟件以及可視化通用等。

2 網絡無損檢測的集成方式

在計算機、可視技術以及仿真技術的快速發展中，硬件工藝得到了長足的發展，促使研制和開發新的無損檢測集成技術變成現實。針對無損檢測技術對各種資源可以節約且實現成本降低等優勢，無損檢測技術的信息化、智能化、網絡化和綜合化程度在不斷提升。超聲博檢測與渦流檢測的集成逐漸被無損檢測技術所運用。[2]

2.1 超聲檢測與渦流檢測系統的集成

超聲波檢測系統的主要工作原理以及其中的構件可以通過圖1得知，該系統可以被簡單描述為：信號發生器產生脈沖信號后，在驅動電路發出的高壓脈沖作用下，對發聲探頭進行刺激，進而轉換為超聲波最終發射至被測試件內，從被測試件中返回的超聲波可以被接受，隨后轉化為電信號，電信號被前置放大以及條理后，傳送給A/D數據，最終采集至計算機系統中接受數據管理、分析與顯示，同時還能同打印設備和報警設備進行連接。

渦流檢測系統的工作原理和主要組成部分可以通過下圖2得出，簡述為：信號發生器產生相應的信號頻率，在驅動電路的經歷下產生正弦波和脈沖波對探頭的線圈進行激勵，隨后在被測試件試件內出現渦流，工作間獲取的信號被接受探頭所接受后實現前置放大，在相敏檢波模塊和平衡濾波下實行處理，在處理后信號通過增益放大，隨后有A/D數據進行采集，隨后送入計算機內，接受數據的一系列處理，隨后的方式和超聲波檢測系統相同。

依據上述兩種檢測方法組成的示意圖，兩者之間既存在屬于各自的信號轉換方式、提取處理單元，同時還存在部分相同處理模塊，如信號的產生、放大、A/D采集、記錄、數據存儲和打印等。若在設計切換開關手段下，實現軟硬件的合理分配，實現資源的和活力使用，整合兩種方法為一個整體，則會產生極大的便利，更重要的是檢測數據的集中管理可以對用戶的綜合比較分析提供便利。

3 無損檢測系統的網絡連接

無損檢測集成技術對多種型號的處理綜合性能有著較高的要求，因此可以為各種信息的傳輸提供快速的連接方式。這種快速的連接方式主要有兩種：一種是通用串行總線，另一種是以太網網絡連接方式。

利用高速USB接口的連接中，接口支持的最高傳輸速度為480Mbps，對即插即用和熱插拔功能實現了有效支持，USB設備的連接電纜長度最長可達5m，它可以通過USB集線器實行層式星形的拓撲連接，一個機器的最多連接量可以達127個USB設備，同時還能實現對5級拓撲進行連接，因而十分適合當做主機以及檢測儀器相互的通信接口。在USB總線接線方式下，可以對多臺存在性能差異的檢測儀器實現集成，并且每一臺儀器同時可以擁有多個通道，最終組成多通道的檢測數據采集系統。

工業以太方式為，利用工業以太網實現技術上和商業上的兼容，對于材質的選擇和產品強度以及適用性對工業實際工作中需要進行滿足。[3]以太網技術有著廣泛的應用價值，可以對所有的編程進行支持，軟硬件的資源都十分豐富，和互聯網的連接也比較容易，可以實現辦公自動化和工業控制網絡之間的無縫對接，且有著較大的可持續發展空間。可以實現多塊檢測板在不同主機連接方式下的以太網進行連接在一起。每一個板塊對多個通道可以進行支持，不同檢測板使用網絡芯片，軟件主要采用的是TCP/IP或是UDP協議。

4 小結

無損檢測集成技術可以集中不同檢測方法的優點，實現試件的全面性檢測，進而對檢測效率進行提升，并增強信息的可靠性、準確性以及完整性。網絡和無損檢測設備的結合可以對喝點設備的檢測需求進行滿足，在系統的使用熱交換檢測以及壽命管理中意義重大。

【參考文獻】

[1]林俊明，林發炳，林春景，張開良，余興增，李寒林，葉琛.網絡無損檢測集成技術在核電設備檢測中的應用[J].無損檢測，2009，11：851-854+922.

[2]林俊明，林發炳，林春景，張開良，余興增，李寒林.網絡無損檢測集成技術在核電設備檢測中的應用[C]//江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院、江蘇省機械工程學會無損檢測學會、南京大學、南京航空航天大學.2009遠東無損檢測新技術論壇論文集.江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院、江蘇省機械工程學會無損檢測學會、南京大學、南京航空航天大學，2009：9.

[3]耿榮生，景鵬.蓬勃發展的我國無損檢測技術[J].機械工程學報，2013，22：1-7.

[責任編輯：楊玉潔]