淺談無損檢測技術在土木工程中的應用論文

　　摘 要： 無損檢測技術是利用物質的某些物理性質因為存在缺陷或組織結構上的差異而使其物理量發(fā)生變化的現(xiàn)象,在不使被檢物使用性能及形態(tài)受到損傷的前提下,通過測量這些變化來了解和評價材料,產品和設備構件的性質,狀態(tài)或者內部結構等的一種特殊檢測技術。本文將重點論述多傳感器信息融合技術以及非接觸超聲換能技術在土木工程中的運用。

　　關鍵詞：無損檢測技術；信息融合；非接觸

　　無損檢測是在不損傷材料和成品的條件下研究其內部和表面有無缺陷的手段。它利用材料內部結構的異�；蛉毕莸拇嬖谒�引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化，評價結構異常和缺陷存在及其危害程度。無損檢測可以定量掌握強度與缺陷的關系，評價構件的允許負荷以及壽命或剩余壽命；檢測在制造過程中產生的結構不完整性及缺陷情況，以便我們改善制造工藝；可以有效地防止建筑物的破壞所造成的經濟損失，減少人員傷亡。

　　一、多傳感器信息融合技術

　　目前，常用的無損檢測技術有超聲、渦流、磁粉、射線檢測等，這些方法各有所長，也各有局限性。多傳感器信息融合技術可以有效地避免多種技術的不足，因此成為目前研究的熱點。信息融合(或數(shù)據(jù)融合)是指對來自多個信息源的數(shù)據(jù)進行檢測、關聯(lián)、相關、估計和綜合等多級與多方面的處理，以獲得對被測狀態(tài)的精確估計和評價。信息融合的基本目的是要充分利用多個傳感器資源，通過適當?shù)木C合來獲得比任何單一信息源所能表達的更多的信息，即通過多傳感器協(xié)調和聯(lián)合運作的優(yōu)勢提高檢測系統(tǒng)的整體性能。信息融合系統(tǒng)所處理的信息層次將信息融合系統(tǒng)分為3個層次：即數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。

　　1、數(shù)據(jù)層融合

　　數(shù)據(jù)層融合是直接將各傳感器的原始數(shù)據(jù)進行關聯(lián)后，送入融合中心，完成對被測對象的綜合評價。數(shù)據(jù)層融合是傳感器水平上的融合，其優(yōu)點是保持了盡可能多的原始信號信息,缺點是處理的信息量過大，速度慢，實時性差，而且當傳感器不一致時，數(shù)據(jù)融合具有很大的盲目性。

　　2、特征層融合

　　特征層融合是指把原始數(shù)據(jù)先經特征提取，再進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和歸一化等處理，完成對被測對象的綜合評價。特征層融合屬于信息的中間層次融合。其優(yōu)點是既保留了足夠數(shù)量的原始信息，又實現(xiàn)了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)壓縮，有利于實時處理。但是，該技術在復雜環(huán)境中的穩(wěn)健性和系統(tǒng)的容錯性和可靠性還有待改善。

　　3、決策層融合決策層融合

　　決策層融合是指在融合前，將各傳感器的信號先作本地處理，即與每一傳感器相應的處理單元分別獨立地完成特征提取和決策等任務，然后進行關聯(lián)，再送入融合中心處理。決策層融合是數(shù)據(jù)融合中的高級融合。其優(yōu)點是數(shù)據(jù)通訊量小、實時性好，可以處理非同步信息，能有效地融合不同類型的信息。而且，在一個或幾個傳感器失效時，系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作，具有良好的容錯性，系統(tǒng)可靠性高。因此，決策層融合是目前信息融合研究的熱點。由于土木工程無損檢測受環(huán)境影響很大，故采用多傳感器信息融合技術有利于搜集大量信息，可以提高無損檢測準確性，此方法可以在土木工程中廣泛應用。

　　二、非接觸超聲換能技術

　　非接觸超聲換能技術是新型超聲檢測新技術。傳統(tǒng)的超聲檢測均采用接觸式換能方法，即在超聲探頭與被檢材料或構件間用諸如油脂或水等聲耦合介質使超聲波的大部分能量傳入被檢構件。無論使用何種耦合介質，在檢測工作結束后我們都應該將其清除，殘留的耦合介質有時會造成工件的質量問題。另外，在高溫或高速生產的流水線上，一般的超聲探頭無法穩(wěn)定地耦合到被檢工件上。目前發(fā)明了一種新型非接觸超聲換能技術——激光超聲技術。它利用脈沖激光產生窄脈沖超聲信號，再用光干涉檢測方法檢測超聲波。它具有時間與空間上的高分辨力，且光學上的聚焦可使檢測點很小。該技術不僅適用于高溫和快速運動等非接觸檢測的工作，而且可對形狀結構較復雜或尺寸較小的工件進行無損評價。激光超聲技術在檢測時不需加任何介質并且超聲探頭不與被測工件直接接觸，也就不存在穩(wěn)定耦合問題。在土木工程中，激光超聲技術可以廣泛應用于對大型網(wǎng)架結點、桿件穩(wěn)定性的測量，進而可以有效減少工作量，使檢測工作更方便。

　　無損檢測技術大多采取相對測量與間接測量方法,并由無損檢測人員對檢測結果做出解釋,分析,評定與判斷,其中會涉及設備變量,工藝變量和應用變量以及無損檢測人員主觀因素等諸多因素影響,為了保證無損檢測技術能得到正確實施,能夠得到可靠準確的檢測結果,進行正確的判斷和評價,要求無損檢測人員應具備和保持一定的技術水平和實踐經驗,應能在統(tǒng)一的標準或規(guī)范下,使用標準化的檢測設備和檢測材料,正確實施無損檢測,獲得相同的,能復現(xiàn)的檢測結果,盡可能防止錯誤的檢測與判斷,特別是無損檢測與常規(guī)的破壞性試驗最大的區(qū)別在于后者僅是對被破壞試驗的試樣負責,而前者要直接對所檢測的產品負責,因此在無損檢測技術運用與土木工程之時，則有其特殊的要求。這些要求的提出，是針對于土木工程的特點而提出的。土木工對質量要求嚴格，因此其對質量檢測技術有很高的要求，尤其是無損檢測技術。隨著時代的發(fā)展，無損檢測技術在土木工程中的運用越來越多，其影響也越來越深刻，所以我們要強調無損檢測技術在土木工程中的應用。

　　參考文獻：

　　[1]中國高新技術企業(yè), 2009, (06)

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