聚焦重大工程質量控制與安全評價，發展無損檢測新技術
——走進南昌航空大學無損檢測技術教育部重點實驗室

[編者按]1982年在錢學森先生關心下，南昌航空大學創辦“無損檢測”本科專業，開啟了我國無損檢測高等教育的新紀元，該專業先后獲批國家特色專業、教育部卓越工程師教育培養計劃專業和國家級一流本科專業。以無損檢測專業為基礎，綜合“電子測量技術與儀器”、“檢測技術與儀器儀表”等專業發展起來的“儀器科學與技術”學科是江西省內高校最早設立的儀器科學與技術類重點學科和碩士點，是江西省“九五”至“十二五”重點學科和江西省首批示范性碩士點，“十三五”期間獲批江西省一流學科。南昌航空大學無損檢測技術教育部重點實驗室（下文簡稱“實驗室”）即是在此基礎上發展而來，并于2005年12月經教育部批準立項建設，2008年10月通過建設驗收，2018年12月通過教育部評估。實驗室立足江西、面向國防、服務航空，充分利用學校無損檢測技術優勢，圍繞航空航天和裝備制造等產業所急需的關鍵檢測設備，開展傳感器、信息獲取及智能化等關鍵技術的研究，在無損檢測/監測/探測領域具有核心競爭力，突破關鍵技術嚴重依賴國外的瓶頸，建設具有高水平的技術創新和人才培養平臺，為國家重大工程的安全運行提供保障。

研究方向及人員組成

實驗室以國家中長期科技發展戰略規劃綱要為指導，以無損檢測技術為總的研究發展方向，充分發揮南昌航空大學儀器科學與技術學科、光學工程學科和材料科學與工程等學科交叉的優勢與特色，重點圍繞電磁與聲學檢測技術、光電檢測技術以及無損檢測智能化3 個主要研究方向，堅持自主創新，著力解決國民經濟和國防科技工業領域安全相關的基礎理論、前沿高技術、重大關鍵技術與共性技術問題，一貫注重前沿技術的開拓與創新，為我國無損檢測技術的發展提供了科學技術支撐。實驗室學術委員會主任為中國科學院院士房建成教授，主任為中國機械工程學會無損檢測分會理事長沈功田研究員，現有固定研究人員56 人，流動人員28 人，其中教授42 人、博士生導師8 人、碩士生導師49 人，具有博士學位人員58 人。研究隊伍中享受國務院政府津貼專家6 人、國家“萬人計劃”首批科技創新領軍人才1人、科技部重點領域創新團隊帶頭人1 人、江西省新世紀百千萬工程人才9 人、江西省中青年學科帶頭人10 人和江西省高校中青年骨干教師15 人。

基礎設施及科研設備

實驗室總面積達5800m2，科研儀器設備原值近1 億元，已擁有較齊備的科研平臺，如高功率和非線性超聲檢測系統、空氣耦合超聲探測系統、陣列渦流成像檢測系統、工業CT 檢測系統、紅外熱成像檢測系統和超聲顯微鏡測試系統等，此外還配備了計算機測試和分析專用軟件。建有電磁檢測技術與儀器、聲學檢測技術與儀器、激光散射與探測技術、光電檢測技術、航空構件檢測與評價實驗室和智能檢測與信號處理研究室等多個實驗平臺。實驗室針對工程檢測中的“疑難雜癥”，自行研制了一大批先進工程檢測裝備和系統，包括超聲特征掃描成像系統、近/遠場渦流檢測裝置、三維結構光高精度測量系統、水下布里淵激光雷達系統和多傳感器圖像檢測與識別系統等。

重大研究成果與工程轉化

探索了光照變化、大位移與非剛性形變等復雜場景的光流計算理論，提出了面向復雜場景的非局部TV-L1 變分光流計算方法，排名居全球前5%。（1）首次提出了光流計算多濾波協同優化策略，構造了耦合相互結構引導濾波的金字塔分層光流估計模型，解決了復雜場景光流計算的邊緣模糊與過度分割難題，完善了變分光流計算的理論體系；（2）建立了發動機機匣用高溫合金、渦輪葉片等關重件無損檢測與評價相關理論，提出了高溫合金組織均勻性超聲無損評價方法，在國內率先實現了渦輪葉片熱障涂層三維結構分析，突破了TGO 超高分辨率(0.5μm)三維成像，并建立基于真實TGO 三維結構的涂層熱應力分析模型，率先實現了渦輪葉片數字化射線檢測，突破了葉片氣膜孔周微裂紋射線檢測技術；（3）發展了聲場控制理論和控制方法，深入研究惡劣工況下多波超聲全域、多維度特征構造技術，突破了材料微缺陷特征信號易混淆、難提取的技術瓶頸；（4）創新性提出了基于多特征智能綜合無損評價模型，研發出國內首套智慧云檢測系統，實現了航空關鍵異形結構檢測信息的互通互聯、智能識別及綜合評價的技術革新；（5）探索了布里淵散射激光雷達水下環境參數及目標探測的物理機制，首次將受激布里淵散射技術引入激光雷達，大幅度提高了激光雷達的探測性能；（6）發明了激光雷達雙光束泵浦放大、光譜壓縮增強等關鍵技術，研制出了國內首臺新型受激布里淵散射激光雷達，解決了水環境參數及水下（隱身）目標實時探測的“卡脖子”技術難題；（7）發展了復雜關鍵構件電-磁多場應力耦合、缺陷擾動理論，首次提出多材質構件應力的弱磁測量方法和交流電磁場應力測量方法，突破電磁傳感器的高靈敏度新型感知技術，研究復雜工況下的電磁傳感器信息傳遞的穩域智能調控，建立面向高精度與高可靠性的多模態渦流場的缺陷量化評估模型，構建電-磁多模態新型電磁檢測系統。

實驗室圍繞檢測技術相關的重大關鍵技術及共性技術開展工程應用與成果轉化，電磁與聲學檢測技術方向提出了電磁/聲學集成-云檢測技術，發展了電-磁-聲多模監/檢測及缺陷反演理論，率先研制多物理場集成檢測儀用于新型戰機復雜構件的檢測難題，研制的智能電磁檢測設備居高速動車組車體應用份額首位，獲得江西省科技進步獎一等獎和中國產學研合作創新成果獎一等獎各1 項。光電檢測技術方向研制了國內首套布里淵散射激光雷達系統，水下隱身目標探測精度和距離達到國際領先水平，受到母國光院士的高度評價，獲得江西省技術發明一等獎1 項；無損檢測智能化方向率先提出的基于直線光流三維測量方法技術水平居國內領先，突破了高速高動態范圍的三維測量技術瓶頸，光流測量精度位列全球前5%，研制出了國內首臺某型武器裝備高速動目標測試系統，獲得中國產學研合作創新成果獎一等獎和航空科技進步獎二等獎各1 項。

高精度特征成像系統

射線DR圖像采集和圖像處理軟件

學術交流與產學研合作

近年來，實驗室積極組織和參與學術交流活動，每年有30 余人次參加國內外學術會議，與企業和其他高校科研工作者共同交流學習，共有62 人次獲得學術會議優秀論文和宣讀論文，在行業學會學術會議大講堂上充分展示本專業學生的科研素質和能力，學生學術能力和綜合素質得到行業的廣泛認可。此外，承辦國際性會議3 次，全國性會議和交流活動10 余次，邀請了包括美國無損檢測學會主席L.Terry Clausing 等國內外知名學者來校做學術報告，參會人數超3000 人（次）。此外，實驗室倡議并聯合清華大學、華中科技大學等重點高校成立無損檢測研究生教育專業聯盟，旨在加強協同合作，共同開展我國無損檢測專業高級人才的創新培養研究，為提升我國無損檢測高端儀器和設備研制的創新能力，以及實現我國國防科技和先進制造提供人才和技術支撐。實驗室與美國芝加哥大學、堪薩斯州立大學、英國克萊菲爾德大學、德國德累斯頓工業大學、德國弗勞恩霍夫無損檢測技術研究所、法國濱海大學和香港城市大學等多個國家和地區的研究機構建立了較密切的科研合作、學術交流和人員往來；與GE 檢測與傳感科技公司、奧林巴斯NDT 公司、廣東汕頭超聲電子股份有限公司超聲儀器分公司、聲華科技有限公司和廣州多浦樂電子科技公司等國內外知名無損檢測儀器設備企業建立無損檢測聯合實驗室20 余個，承擔企業橫向合作項目300 余項，累計經費近2 億元。

展望未來，實驗室提出了“面向行業開放、構建多層次多途徑的實踐創新平臺，全面提升行業影響力”的發展思路，旨在推動我國無損檢測事業的蓬勃發展，為國家和國防重大工程的順利實施保駕護航。