淺談無損光電檢測技術原理及應用

李海龍

摘 要 筆者通過對無損光電檢測技術原理與特點的分析，提出了無損光電檢測技術相對于有損檢測技術的優勢，其后對無損光電檢測技術中的紅外成像無損檢測技術、超聲無損檢測技術以及射線無損檢測技術的應用進行探討，以期可以實現無損光電檢測技術更加廣泛的應用。

關鍵詞 無損光電檢測技術 原理 應用

中圖分類號：S339.3 文獻標識碼：A

0引言

無損光電檢測技術是一門集材料學、物理學、電子學、機械工程、人體智能學、計算機技術、信息技術等眾多學科為一體的應用型工程技術。在現代化工業以及科學技術不斷發展的過程中，無損光電檢測技術已經在眾多的科學與工業領域得到了廣泛的重視與應用。因此，對無損光電檢測技術的原理以及其應用進行研究，進而使其應用領域不斷擴寬，已經成為當前研究人員的一個重要研究方向。

1無損光電檢測技術的原理

無損光電檢測技術是利用物質的光、電磁、聲等特性，在不影響或不損害被檢測物品的使用性能的前提下，對物品進行檢測，查看其是否存在缺陷或者不均勻的地方，并給出缺陷的位置、大小、數量以及性質等信息。與破壞性檢測相比，無損光電檢測技術具有以下的特點：第一，非破壞性。運用光電無損檢測技術對被檢測物品進行檢測時，不會對被檢測物品的使用性能造成損害；第二，全面性。由于光電無損檢測屬于非破壞性檢測，因此，在必要時，可以100%的對被檢測物品進行檢測，這是破壞性檢測無法實現的；第三，全程性。破壞性檢測只適用于在原材料方面的檢測，而光電無損檢測則不僅能夠對制造用原材料進行檢測，還能夠對產成品以及服役中的設備進行檢測。

2光電無損檢測的分類與應用

2.1紅外成像無損檢測技術

紅外成像無損檢測技術是利用紅外探測器將物體所輻射出的紅外線功率信號轉換成電信號，進而運用成像裝置中的輸出信號對掃描物體表面的溫度空間分布進行一一對應模擬，通過電子系統的處理，傳輸至顯示屏上，從而得到與物體表面溫度分布相對應的熱像圖。如今，紅外熱成像無損檢測技術已經在眾多的領域得到了廣泛的應用，比如電力設備的紅外檢測與診斷、石油化工設備的紅外檢測與診斷、工業熱設備及建筑物的紅外檢測與診斷、材料與構件的紅外檢測與診斷、電子線路板紅外檢測與診斷、大型石質文物病害的紅外檢測與診斷技術等。此外，紅外成像無損檢測技術雖然在建筑方面的起步較晚，但是其發展速度較快，已經廣泛的應用于建筑物外墻飾面粘貼質量檢測、建筑物滲漏的檢測以及建筑結構混凝土火災受損、受凍融的檢測等方面。

2.2超聲無損檢測技術

超聲無損檢測技術的超聲波具有極強的穿透力，其可以對產品的生產過程進行監督，發現質量有問題的產品可以及時的精準定位并做出相應的處理。由于超聲檢測可以在線進行、超聲波對人體無害又不改變系統的運行狀態，因此其在機車檢測、建筑與土木工程檢測以及金屬焊接方面得到了廣泛的應用。筆者對其在機車中的車輪缺陷檢測的應用進行了分析：電磁超聲探傷系統利用超聲表面波的脈沖反射原理進行缺陷檢測。當輪對沿鋼軌運行到探頭位置，輪對踏面接觸探頭的瞬間，EMAT（電磁超聲探傷技術）在車輪踏面表面及近表面激發出電磁超聲表面波脈沖，超聲表面波將沿踏面表面及近表面圓周以很小的損耗傳播。如圖1所示，超聲表面波在踏面雙向傳播（順時針和逆時針），沿車輪表面及近表面傳播1周后回到探頭位置，EMAT探頭檢測到返回的超聲表面波后形成第1次周期回波；未衰減的超聲波繼續沿踏面傳播，依次形成第2次、第3次周期回波，直到能量衰減到設備無法檢測為止。

圖1：探頭在踏面激發的超聲表面波

2.3射線無損檢測技術

射線無損檢測技術具有對被檢驗工件無特殊要求，幾乎適用于所有材料；可以直觀地顯示缺陷影像，便于對缺陷進行定量、定性和定位等；射線底片能夠長期保存，便于日后追溯查找原因等優點，是許多工業產品質量控制的重要手段，而且隨著射線在各個工業領域的應用，射線檢測技術更是呈現出迅猛的發展勢頭。射線無損檢測技術可以分為四種應用類型：一是質量檢測，用于焊接、鑄造工藝缺陷檢測；二是物品檢測，可用于機場、車站、海關檢查，對結構、尺寸測定；三是測量厚度，用于在線、實時、非接觸厚度測量；四是動態研究，用于彈道、爆炸、核技術、鑄造工藝等動態過程研究。其具體的應用主要包括以下幾個方面：航空航天工業中，無損檢測技術用來檢測精密鑄件以及復合材料的結構等；核工業無損檢測技術用來檢測反應堆燃料元件的密度和缺陷，確定包殼管內芯體的位置，核動力裝置的零部件及組件等；鋼鐵工業CT技術用來檢測鋼材的質量，如管子的外徑、內徑、壁厚、偏心率和橢圓度；機械工業中可檢測鑄件和焊縫中的微小氣孔、夾雜和裂紋等缺陷。

3結束語

綜上所述，隨著當前機電一體化技術、圖像識別技術、電子技術、數字技術等的不斷發展，無損檢測技術已經與更多的技術相結合，以期能夠應用到更多的領域，進而為不同行業提供更好的服務，有效減少了由于被檢測對象損失而造成的經濟損失。

參考文獻

[1] 徐林，高三杰，劉衛，楊波.無損檢測技術的原理及應用[J].科技視界，2014（13）：87.

[2] 任志宏.超聲無損檢測技術現狀與發展趨勢[J].技術與市場，2016（09）：255-256.endprint