當前無損檢測自動化技術的研究進展及展望

胡中澤

摘要 當前無損檢測自動化技術已經廣泛應用于機械兵器、電子、造船、航空航天、石油化工等領域中的焊縫與鑄件等檢測業務中。其應用效果對檢測目標的電、磁、光、聲等特征反映具備較高的檢測效率，是評估檢測物體數目、性質、大小、質量位置的重要技術保證。本文通過分析當前無損檢測自動化技術的研究進展，總結了近些年來無損檢測自動化技術的發展近況，并探討了其核心技術的進一步研究發展前景。

【關鍵詞】無損檢測 自動化技術 應用效果發展狀態

1 無損檢測自動化技術概述

無損檢測自動化技術是在不影響或者不損害檢測物體使用性能的基礎上，利用材料內部結構的缺陷或者異常特質所引起的光、熱、聲、電、磁等物理反映和化學反映，檢測并描述該物體的尺寸、結構、性質、數量、類型、形狀、分布特征等一系列檢測指標。通過無損檢測自動化技術能夠為工業生產活動帶來極大的輔助效果，也是反映我國工業化發展條件與技術水平的評估指標。目前無損檢測自動化技術主要涵蓋了四種公認的技術類型，包括：RT射線檢驗、MT磁粉檢測、UT超聲檢測、以及PT液體滲透檢測等技術。而部分基于不同作業方式的無損檢測自動化技術也在不斷完善與更新，如TIR熱像紅外檢測技術、LT泄漏試驗技術、ECT渦流檢測技術、AE聲發射檢測技術、MFL漏磁檢驗技術、TOFD超聲波衍射時差法檢測技術、以及RFT遠場測試檢測技術和ACFMT交流場測量技術等。

2 當前無損檢測自動化技術的研究進展

2.1 數字圖像自動分析

無損檢測自動化技術的開發與應用對于數字圖像自動分析的觀測指標具有較高要求，其對于檢測物體分析能力也是數字圖像技術的完善方向。而自動化標準中圖像分析能力是否具備實時性、精準性、獨立行、靈敏性、以及自動性，都決定了無損檢測自動化技術的應用效果。當滿足以上諸多特性之后，才能通過數字圖像的自動分析效果支持無損檢測技術達到較高的自動化水平。目前，無損檢測技術在數字圖像自動分析方面需要通過三個步驟完成檢測任務。

（1）需要對檢測圖像進行匹配，選取檢測舞臺的標準樣本，通過統計采集圖像的灰度特征，明確檢測指標與檢測方向。

（2）在明確檢測目標是否存在關鍵特征匹配度的情況下，以特征條件區分特征模型的特征參量獲取條件，并建立標體無關特征模型匹配，以便進行檢測物體分類匹配。

（3）明確與檢測特征存在關聯度較高的特征模型，以此模型作為描述物體檢測特征的量化指標，并借助輔助型圖像處理軟件描述客觀的被測物體特征，以便做出檢測分析。

通過以上三個流程，被檢測物體可以通過數字圖像信息的處理過程，完成目標樣本的特征分類，進而提供決策條件與評估指標，為檢測輸出實際數值提供參考。

2.2 長輸管道的應用研究方向

目前，在我國長輸管道無損檢測自動化技術的發展中，已經將無損檢測技術發展成為運用多項綜合技術的檢測模式，依托我國863計劃的扶植取得了較高的研究成果。但是目前我國管道機器人的研究仍處于實驗階段，長輸管道的自動化檢測依然需要引進國外生產的X射線檢測設備。當前我國在此方向的研究成果主要為超聲檢測技術，以及管外檢測向管內檢測轉移的技術發展方向。一方面，超聲檢測技術能夠提高天然氣運算的長距離檢測效果。此前在檢測天然氣輸送管道時，需要針對所有管道接口處進行拍攝，其反復工作量較高，而且容易出現檢測漏洞遺留安全隱患。而利用超聲檢測技術，將數字化的檢測結果作為探傷X膠片的檢測方式，反而能夠提升其檢測精度，在核對程度上降低了重復作業的時間與精力。管道內無損檢測自動化技術可以彌補X射線在傳統探傷方法中的缺陷，從而快速檢測出管道內壁裂紋，進而提高檢測工作的時效性。另一方面，管外檢測向管內檢測轉移是長輸管道的檢測難點與重點。為了提高其檢測技術的效果，降低維護周期的時間占比，采取外檢測向管內檢測轉移的方式也是對于長輸管道全方位檢測的技術基礎。而且在實際應用過程中，通過加深管道檢測程度，以及提升檢測精度，可以有效提高長輸管道運行的安全性。

2.3 食品檢測方面的發展近況

在無損檢測自動化技術不斷完善的過程中，不僅工業化生產得到了有效助力，同時在食品檢測方面也得到了廣泛運用。而對于食品檢測方向的應用效果，主要是針對食品外表品質、物理品質、內部品質的檢測內容。在食品安全問題逐步得到社會關注之后，無損檢測自動化技術的應用極大的解決了食品檢測難點與重點問題。無損檢測自動化技術利用振動和聲波可以快速獲取食品內部的組織形態結構，進而分析其物理品質是否達到了生產需求。如食品密度、食品含水量、肉類食品脂肪含量等。通過檢測食品內部的電磁學特性，利用被動特性法與主動特性法進行分析，食品本身的測定指標在電磁場內被物理放大，進而快速觀察到食品是否受到電磁影響，并通過監測量子變化分析存儲條件的安全性，以便調試食品的測試頻率，為其提供安全性更高的存儲條件設置。

3 無損檢測自動化技術的發展前景

3.1 工業技術融合發展條件

將無損檢測自動化技術融入眾多產業已經具備了一定的技術支持與條件。在微波檢測和紅外檢測方面，對于新型技術的融合也是必不可少的技術保證。一方面，微波檢測的自動化程度，是保證無損檢測技術在不同溫度、濕度、固化度、密度等檢測環境中保證檢測精度的重要指標，對于復合材料與膠接結構的研究具有重要意義，同時在火箭推進劑的研究方向上起到了至關重要的作用。另一方面，紅外檢測技術主要針對斷裂力學、金屬力學、預應力分析、電路板故障、陶瓷工藝具備較高的檢測效果。因此在建筑業、石油化工、電力工業等方面得到了廣泛應用的發展條件。目前已經有相關研究針對壓力容器拓展了紅外熱成像檢測的實驗，并己正式納入我國的特種設備安全監察法規體系中。而壓力容器等設備的安全運行狀態，也是保證眾多領安全運行的基礎條件，諸如土木工程、鐵道系統、航空系統、石油天然氣管道等。在融入眾多領域之后，無損檢測自動化技術在每一領域中都得到了廣泛應用的基礎條件，但是也面臨著技術升級等一系列的發展難點，因此對于無損檢測自動化技術的進一步研究也尤為重要。

3.2 智能化與多功能化發展預期

無損檢測自動化技術是眾多學科知識結構的相關融合，其資金投入與技術研發皆為保證無損檢測自動化技術不斷完善的重要前提。而在當前的技術規劃方向，對于檢測位置與傳感器速度都提出了全新要求，同時在觸覺、視覺、力覺、聲覺等方面仍然需要開發傳感器的靈敏度，并在建模環境上創造更高的使用效果，進而支持檢測設備的決策分析。而其決策分析的時效性也與多功能化和智能化存在一定的聯系。目前應用于管道檢測的無損檢測自動化技術，仍然需要通過半自動化的爬行探測器進行常規檢測，對于智能化與多功能化的技術完善指標仍然較高。為了排除無損檢測自動化技術的多項干擾因素，同時降低檢測人員的常規業務工作量，進一步研究我國自主研發的管道檢測機器人也是未來短期內的重要發展趨勢。雖然目前的檢測技術可以完成常規檢測事項，但是也產生了一定了局限性，僅能完成外部檢測，無法在管道內完成深入檢測內容。而且在核工廠管道與海底管道方面的應用仍然存在較大風險，不行借助智能化水平更高的智能機器人完成，因此需要針對其技術完備程度進一步研究，同時充分考量實際應用過程中的通訊流暢度與能源供給等問題。

4 結語

目前，我國擁有17萬無損檢測人員和兩千多家無損檢測機構，為國民經濟穩步運行，以及設備安全使用的監測提高了重要的技術保證。而且無損檢測自動化技術在綠色再制造產業、以及應當氣候變化的環節中也起到了不可替代的作用，對于循環經濟與低碳經濟的發展起到了重要的支持作用。對于無損檢測自動化技術的未來發展仍然具備較大的發展空間，已經發展潛力，是我國完善眾多工業技術領域的技術保證，因此對于無損檢測自動化技術的研究也需要不斷完善與創新。

參考文獻

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