超声无损检测

随着社会的发展，超声无损检测技术已经发展了近百年历史。在多种无损检测技术当中，该检测技术具有明显的优势作用，如检测精度以及深度较大、检测成本较低并且在检测过程中不会对设备造成二次伤害。因此，超声无损检测技术在工业领域被广泛应用。近年来，由于工业上对于设备的性能及质量安全提出了更高的要求，超声无损检测技术也在不断地优化和创新。在即将召开的首届无损检测技术进展与应用网络会议，特别邀请了多位专家进行超声检测新技术相关的分享，部分报告预告如下：北京工业大学 刘增华教授《超声导波阵列成像检测技术》（点击报名）刘增华，北京工业大学教授，博士生导师。《无损检测》《北京工业大学学报》编委，《内燃机学报》编委会特邀编委，中国无损检测学会超声检测专业委员会副主任委员，中国仪器仪表学会设备结构健康监测与预警分会理事、副秘书长，全国设备结构健康监测标准化工作组委员兼副秘书长在国内外学术会议及期刊上发表和录用学术论文160余篇，其中SCI、EI收录100余篇；获批国家发明专利30余项，软件著作权10余项。传感器阵列技术日益广泛应用于超声导波监（检）测方法中，可实现结构的大范围、全面和快速检测，已成为超声无损检测和结构健康监测领域的研究热点和难点之一。刘增华教授将在报告中重点介绍全波场成像检测技术、密集阵列成像检测技术、稀疏阵列成像检测技术、智能阵列成像检测技术等。北京航空航天大学 周正干教授《先进超声检测技术及其应用》（点击报名）周正干，北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授，兼任中国机械工程学会无损检测分会副理事长、中国金属学会无损检测分会理事、中国声学学会检测声学分会理事、《无损检测》杂志编委等。从事先进超声无损检测技术及系统等方面的研究工作，开展《测试技术基础》和《现代无损检测技术》等课程的教学工作。作为课题负责人主持国家自然科学基金项目9项、工信部两机专项子课题2项、民机专项子课题2项、总装预研项目4项。曾获航天工业总公司科技进步二等奖1次，在国内外公开发表学术论文200余篇。近年来，随着我国重大科技专项的开展，新材料、新工艺及新结构的开发和应用在先进制造领域不断出现，对超声检测技术提出了新的需求。周正干教授将结合目前国内高科技领域复合材料及钛合金的应用技术特点，介绍超声检测仿真技术、空气耦合超声检测技术、多轴联动超声检测技术及其应用案例。天津大学 刘洋教授《超声导波智能成像技术及应用》（点击报名）刘洋，天津大学精仪学院教授，中国仪器仪表学会地学仪器分会理事、中国声学学会检测分会副主任。主要研究方向为复杂结构声场理论、超声传感器及超高分辨率超声成像技术。美国宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学博士。曾任美国斯伦贝谢道尔研究所资深研究员，怀俄明大学副教授、超声实验室主任。主持多项超声传感器、超高分辨率超声成像项目，部分成果已完成产业转化；目前已在国际权威期刊和会刊上发表论文50余篇，申请获批专利20余项；多次担任声学检测相关国际学术会议主席，长期担任20余个国际期刊审稿人。超声导波成像技术在无损检测、结构健康监测及油气勘探中具有广泛而重要得应用。刘洋教授将以墨西哥湾漏油这一重大社会事件为引子，介绍本课题组近年来在超声传感器与多尺度超声成像方面的研究进展。北京科技大学 黎敏教授《高品质钢内部质量高精度检测与三维全息表征》（点击报名）黎敏，北京科技大学钢铁协同创新中心，教授，博导。主要开展先进检测技术、工业大数据分析等研究工作。独立负责7项国家自然科学基金等国家和省部级课题，参与鞍钢、首钢、核动力研究院等10余项科研项目，共发表论文50余篇，专著2本，专利8项，转件著作权3项，获省部级科技奖励2项，2013年入选北京市青年英才计划。报告内容包括利用高频超声显微技术对高品质钢内部质量进行三维扫描检测，并通过超声信号特征提取、深度聚类、点云重构等现代信号处理方法，对高品质钢内部的夹杂、缩孔和裂纹等微观缺陷及凝固组织实现高通量表征等。广东工业大学 袁懋诞副教授《材料力学性能的超声无损评价研究及应用进展》（点击报名）袁懋诞，广东工业大学机电工程学院副教授，硕士生导师。主要从事超声无损检测、超声导波技术、残余应力测量等方面研究。主持国家自然科学基金青年科学基金1项、主持国家重点研发计划子任务1项、主持企业横向项目6项，作为核心成员入选广东省“珠江人才计划”创新创业团队和佛山“蓝海人才计划”创新创业团队，作为技术骨干参与国家自然科学基金面上项目2项、企业横向项目4项。发表论文30余篇，申请发明专利10余项。材料的力学性能是保证结构稳定和服役安全的重要指标。超声检测技术由于其无损、高穿透、设备便携等优势被越来越广泛应用于残余应力、弹性常数、强度等力学性能表征。袁懋诞副教授将重点介绍研究团队近年来在超声力学性能无损评价方面的研究进展，主要包括超声兰姆波应力测量、增材制件弹性常数测量、涂层界面结合强度定量表征等三方面内容。首届无损检测技术进展与应用网络会议为了推动我国无损检测技术发展和行业交流，促进新理论、新方法、新技术的推广与应用，仪器信息网将于2022年10月13-14日组织召开首届无损检测技术进展与应用网络会议。会议开设射线检测技术、超声检测技术、自动及智能检测技术、无损检测新技术四大专场，邀请无损检测领域专家老师围绕无损检测理论研究、技术开发、仪器研制、相关应用等方面展开报告，欢迎大家在线参会交流。一、主办单位：仪器信息网二、支持单位：吉林大学、钢研纳克三、参会指南：1、点击会议官方页面（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/NDT）进行报名。2、报名开放时间为即日起至2022年10月14日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（微信号：iamgaolingjuan 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）

随着社会的发展，超声无损检测技术已经发展了近百年历史。在多种无损检测技术当中，该检测技术具有明显的优势作用，如检测精度以及深度较大、检测成本较低并且在检测过程中不会对设备造成二次伤害。因此，超声无损检测技术在工业领域被广泛应用。为推动超声无损检测技术发展和行业交流，促进新方法、新技术的推广与应用，在即将召开的第二届无损检测技术进展与应用网络会议，特别设置超声检测技术专场，特别邀请了多位业内专家老师围绕超声无损检测技术、设备、应用等展开分享。部分报告预告如下：大连交通大学副教授 赵新玉《超声自动检测和智能监测》（报名听会）赵新玉，大连交通大学副教授。中国机械工程学会焊接学会/协会理事，超声检测专委会委员。从事超声无损检测教学科研工作20余年，主持完成国家重点研发计划子课题、国家自然基金等纵横向课题20余项，发表科技论文60余篇，获批专利和软著20余项，曾获中国中车和中国兵器集团科技进步三等奖各1项，宁波市科技进步一等奖1项，辽宁省教学成果二等奖1项。报告摘要：针对传统超声频率低，难以检测复杂曲面，难以制造过程中实现质量检测等行业痛点。本报告将介绍高精度超声显微成像检测技术，光声联合检测曲面检测技术，和制造过程超声原位监测技术。中北大学副教授 李海洋《表面缺陷的激光超声检测技术研究》（报名听会）李海洋，中北大学副教授，担任中国声学学会检测声学分会委员、中国仪器仪表学会精密机械分会委员。主要从事非线性声学、激光超声等新型检测声学技术开发，在声学理论、算法开发和声信号处理方向共主持国家和省部级项目4项、发表文章28篇、发明专利2项、学术专著1本。研究成果获得了中国职业安全健康协会科学技术奖三等奖、中国特种设备检验协会科学技术奖二等奖、中国特种设备检测研究院青年科技二等奖以及山西省“三晋英才”青年优秀人才省部级人才称号。报告摘要：表面微缺陷往往是大型裂纹产生的开始，若不能被及时检测会对工业生产造成极大威胁。选用激光超声技术成功实现表面微缺陷的定量检测，研究内容涉及声学理论分析、有限元仿真计算以及实验平台搭建等。西安交通大学副教授 裴翠祥《新型柔性电磁超声、导波传感器开发及应用研究》（报名听会）裴翠祥，毕业于日本东京大学核能专业，工学博士，主要从事机械结构的无损检测与完整性评价等方面研究工作，具体包括新型电磁超声传感器及系统、超声导波检测技术、新型激光超声和激光红外热成像检测技术等的开发和应用研究。先后主持国家自然科学基金项目2项、国家重点研发计划子课题、两机专项项目子课题和企业合作项目等近20项，作为核心骨干参与国家自然科学基金委重大科研仪器项目、科技部ITER专项等多项，担任Sensors、Frontiers in Materials、Magnetochemistry等国际知名学术期刊客座编辑，先后发表论文84篇，其中第一/通讯作者SCI期刊论文36篇，申请及授权发明专利和软件著作权20余项。报告摘要：新一代核能等重大装备结构及工作环境日趋复杂和严酷，常规接触式超声检测方法已无法满足其检测需求。电磁超声及导波由于具有非接触、长距离快速检测的优点，有望克服上述难题。但相对于传统接触式压电超声，现有电磁超声由于灵敏度较低、探头体积大、结构刚性等限制，在大量工程现场狭窄空间环境和曲面结构上仍存在不可达、不可检或检测性能不足等问题，是制约其进一步发展和应用的技术瓶颈。因此，进一步提高其检测灵敏度和分辨率，并同时开发具有轻薄、柔性的新机制和新构型电磁超声及导波传感器，建立新型高可达性、高适应性检测方法，是突破重大装备狭窄空间环境、复杂结构有效检测的关键。中国飞机强度研究所副主任 樊俊铃《航空复合材料积木式验证自动化超声检测技术研究》（报名听会）樊俊铃，博士，高级工程师，现任中国飞机强度研究所16室副主任，中国航空研究院一级专家。承担、参与国家科工局、工信部、装发、自然科学基金、航空基金等各类预研课题10余项，主管、参与完成多个型号的结构强度验证工作，承担我国多型军民机结构试验的无损检测与评估任务，在损伤检测和结构强度领域具有较强的技术能力。长期从事业务领域的相关研究工作，发表论文50余篇，申请专利4项，登记软件著作权3项，荣获集团公司航空报国奖个人三等功等多项奖励。报告摘要：以国产大型客机研制为切入点，结合飞机结构完整性大纲、结构强度规范、民用飞机适航标准和无损检测手册等标准规范，分析了航空复合材料结构完整性验证和航空器持续适航对无损检测的相关要求，梳理了复合材料积木式验证体系不同层级的损伤检测需求、特点和侧重点。以碳纤维增强树脂基复合材料损伤检测为例，重点介绍了阵列超声声场仿真与高效换能器设计、复杂型面自适应扫查路径规划及损伤高精度成像等自动化超声检测关键技术，给出了涉及复合材料标准冲击试验件和机身曲面壁板的积木式强度验证自动化阵列超声检测典型应用案例，并对当前存在的瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结和展望。北京工业大学讲师 高杰《基于MFC的锂离子电池荷电状态导波检测技术研究》（报名听会）高杰，讲师，硕士生导师。2022年毕业于北京工业大学机械工程专业，获工学博士学位，并留校任教。近年来一直从事声学波动特性理论分析及锂离子电池状态检测方面的研究。迄今为止，共发表学术论文17篇，以第一作者或通讯作者发表论文13篇，其中SCI论文9篇。作为项目负责人，主持国家重点研发计划项目课题子任务、教育部工程研究中心开放课题、北京市博士后基金及企事业委托项目共计5项。在研期间，入选北京市科协2023-2025年度青年人才托举工程，获2022年度中国石油和化工自动化行业科学技术二等奖、2021年Altair Battery Safety Young Researcher Award（优秀青年学者）、北京力学会青年力学工作者优秀学术论文奖及北方七省市区力学学会优秀青年论文等等荣誉奖项。报告摘要：以锂离子电池多区域运行状态的无损检测与评价为需求，提出了一种基于压电纤维复合材料传感器的超声导波检测新技术。采用状态矩阵与勒让德级数联合法，同步联立Biot理论，构建多层多孔锂离子电池声传播特性理论模型。以厚1.9mm软包钴酸锂电池为例，数值分析了荷电状态对多模态频散曲线的影响规律。同时，建立了相同结构特性的锂离子电池频域仿真模型，提取了不同荷电状态下的超声导波频散曲线。此外，以体积小、柔性强的压电纤维复合材料MFC传感器为基础，实验探究了不同SOC对锂离子电池中声学行为的影响。从实验分析，仿真及理论计算等方面，诠释了所提测量分析方法的可行性。随后，以MFC传感器阵列的形式，对商业锂离子电池的多区域荷电状态进行超声检测研究。通过对比分析放电过程中不同区域内的声传播特性，揭示锂离子电池全域运行状态的变化规律，为锂离子电池组运行状态的实时监测提供新的技术方案。第二届无损检测技术进展与应用网络会议为推动我国无损检测技术发展和行业交流，促进新理论、新方法、新技术的推广与应用，仪器信息网将于2023年9月26-27日召开第二届无损检测技术进展与应用网络会议。本届会议开设射线检测技术、超声检测技术、无损检测新技术与新方法（上）、无损检测新技术与新方法（下）四大专场，邀请二十余位无损检测领域专家老师围绕无损检测理论研究、技术开发、仪器研制、相关应用等方面展开研讨，欢迎大家在线参会交流。一、主办单位：仪器信息网二、支持单位：吉林大学三、参会指南1、进入会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ndt2023/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名并审核通过后将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。3、本次会议不收取任何注册或报名费用。4、会议联系人高老师（微信：iamgaolingjuan 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）周老师（微信：nulizuoxiegang 邮箱：zhouhh@instrument.com.cn）

关于超声无损检测技术1929年，前苏联科学家索科夫率先提出利用超声波穿透物体去探测内部缺陷和结构，建立了早期的超声波成像系统。20世纪60年代，超声检测技术已经成为有效而可靠的无损检测手段，并在工业探伤领域得到广泛应用。进入20世纪90年代，超声无损检测仪器的数字化和电子计算机技术的快速发展催生了超声检测新技术的开发，超声衍射声时技术（TOFD）和相控阵技术（PA）等科技创新方法不断涌现，使得超声检测结果可以进行数据追溯。从技术原理来看，人们能够听到声音是因为声波传到了我们的耳内，声波的频率在20HZ～20,000HZ，频率低于或超过上述范围时人们无法听到声音，频率低于20HZ的声波称为次声波，频率超过20,000HZ的声波称为超声波。声波、次声波、超声波都是机械波，有声速、频率、波长、声压、声强等参数，在界面也会发生反射、折射。机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面（如缺陷或被测物件的底面等）就会产生反射、折射和波形转换。这种现象可被用来进行超声波探伤。 传统超声检测采用脉冲法进行检测，高压发生器发出的电压施加在探头上，由于压电效应的存在探头发射出超声波脉冲，通过声耦合介质（如机油或水等）进入材料并在其中传播；遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回超声探头，超声探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在显示端的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度（与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较），即可测定缺陷的位置和大致尺寸。脉冲回波探伤法通常用于锻件、焊缝等的检测。可发现工件内部较小的裂纹、夹渣、缩孔、未焊透等缺欠。被检测物要求形状较简单，并有一定的表面光洁度。为了成批地快速检查管材、棒材、钢板等型材，可采用配备有机械传送、自动报警、标记和分选装置的超声探伤系统。近年来，超声无损检测仪器的数字化和电子计算机技术的快速发展催生了超声检测新技术的开发，超声相控阵技术（PAUT）逐渐成为无损检测行业主要技术发展趋势，应用范围得到了不断推广，传统的常规脉冲回波超声技术正逐渐被超声相控阵技术和全聚焦技术等替代。超声相控阵技术是借鉴相控阵雷达技术的原理发展起来，起先应用于医学领域，最初系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限，随着电子技术和计算机技术的发展，超声相控阵技术逐渐用于工业无损检测，尤其是在核工业与航空航天领域取得了很多技术上的突破，并越来越广泛地应用于锅炉、压力容器、轨道交通、航空航天的无损检测。常规的超声检测通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只产生一个固定的声束，其声束传播是预先设定的，在固定材料中不能变更；超声相控阵技术则采用了多个压电晶片，这种晶片排列称为阵列，阵列中的每一个晶片称为阵元，阵列晶片组辐射的总能量形成超声束。通过控制阵列中各阵元的激励（或接受）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接受）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方面的变化，达到检测的目的。关于超声无损检测市场根据市场咨询机构Markets and Markets研究报告显示，2018年全球无损检测市场（NDT）容量约为83亿美元，预计到2024年全球市场规模将达到126亿美元，其中超声检测将占据最大比例的市场份额。2016年超声检测（UT）市场容量为24.4亿美元，预计2022年超声检测市场规模增长至39.3亿美元，2016年至2022年的年复合增长率为8.3%。（数据来源：Markets and Markets）当前美国是超声无损检测市场消费额最高的国家，2015年约占全球无损检测仪器市场的35.6%；其次是欧洲，占据了整个市场容量的26.5%左右。近年来，由于亚太地区基础设施的快速发展和制造业自动化水平的持续提升，中国、印度、日本和韩国等国家已经成为全球无损检测市场的主要增长区域，约占整个市场容量的24.2%。（数据来源：Markets and Markets）随着我国传统产业的转型升级，新兴行业保持高速发展，新材料、新结构和新工业不断涌现，对无损检测行业提供持续发展机遇。与此同时，虽然国内企业总体水平和综合实力有了很大程度的提高，在无损检测基础理论、技术开发、仪器设计和研制及产品应用等方面都已在世界占有重要一席。但在一些高端无损检测仪器制造方面，与欧美等发达国家仍存在一定差距，如在全聚焦相控阵超声检测的应用领域方面，仍然大量采用进口的国际品牌。根据中国海关统计相关数据，2017 年至 2020 年我国进口的无损检测设备（不包含探头和配件）情况如下：从上表可以看出，受超声波探伤检测仪进口额逐年快速上升的影响，我国无损检测设备近年来进口额呈持续上升趋势，其中超声波探伤检测仪进口额占无损检测设备的比例总体逐年上升，2017年至2020年的占比分别为43.68%、45.28%、50.66%和 46.98%。具体从超声无损检测仪来看，根据中国海关统计相关数据，2017年至2020年，我国超声波探伤检测仪（海关编码：90318031, 不包含探头和配件）进口金额分别达48,928.02万元、68,534.43万元、83,382.45万元和 69,819.16万元，进口额总体逐年快速上升，国产进口替代市场空间广阔。关于超声无损检测仪器企业总体而言，目前专门从事超声无损检测仪器研发、生产和销售的公司相对较少，国外主要以奥林巴斯、美国贝克休斯、英国声纳、美国捷特、法国M2M等为主，国内则包括汕超研究所、超声电子、中科创新、多浦乐等。奥林巴斯（Olympus Corporation）成立于1919年，是一家全球性的世界精密光学技术企业，业务领域包括映像领域、医疗领域和生命科学领域等。目前已在日本东京证券交易所、德国慕尼黑证券交易所、柏林证券交易所和美国OTC市场等多地上市，股票代码均为OOPT。奥林巴斯旗下的无损检测子公司（Olympus NDT）可为用户提供品类齐全的超声/涡流探伤设备系列产品，具体包括探伤仪、手持测厚仪、探头、棒材和管材检测系统、NDT系统的仪器设备和工业扫查器。据奥林巴斯2019年4月至2020年3月财年报告，其无损检测设备全球市场占有率为30-40%，竞争对手为贝克休斯。贝克休斯（Baker Hughes）成立于1982年，为全球石油开发和加工工业提供产品和服务的大型企业。贝克休斯系纽约证券交易所上市公司，股票代码为BKR。2016年，通用电气（GE）将其下属油气业务部分（含检测技术公司GE Inspection Technologies）与贝克休斯合并，成为全球第二大油服企业。贝克休斯为无损检测全球领导者，提供优质的无损检测解决方案和服务，其产品包括超声检测设备、涡流检测设备、射线照相系统和高清远程视觉检测等。 英国声纳（Sonatest）成立于1958年，在超声产品无损检测设备及附件的制造和生产都处于全球领先地位，具体产品包含超声波探伤仪、测厚仪、相控阵探伤仪和探头等，主要适用于高衰减材料检测、焊缝、腐蚀检测、大锻件、大铸件、高衰减和非金属材料探伤。英国声纳的下游客户包括波音公司、空中客车、壳牌石油、E.ON电网和网络铁路等国际知名企业。美国捷特（Zetec）始于1968年，是美国罗珀科技公司旗下的子公司，是全球无损检测解决方案的领军企业之一，在加拿大魁北克市设有全球工程和制造中心，并在美国西雅图设有公司总部。美国捷特无损检测产品可以分为超声检测和涡流检测两大系列，具体包括超声检测仪器/软件/检测探头和楔块和涡流检测设备/软件/探头等产品种类，下游客户覆盖电力行业、石油和天然气行业、航空航天、汽车制造、军工、铁路以及重工业和制造业。法国M2M为国际知名数字超声相控阵与涡流设备设计与制造商，由法国原子能委员会（CEA）于2003年设立，总部位于法国巴黎，2008年被Eddyfi Technologies收购。Eddyfi Technologies为世界知名NDT检测科技公司，致力于为航空航天、能源、采矿、发电和运输行业等提供检测设备、软件、传感器等多 元化服务。汕超研究所成立于1982年，位于广东省汕头市。汕超研究所主营业务为医用超声显像诊断系统、医用X射线影像系统、无损检测设备等的研发、生产和销售，是国内医用超声诊断设备领域的知名企业。超声电子成立于1997年，是以电子元器件及超声电子仪器为主要产品的高新技术企业，主要从事印制线路板、液晶显示器及触摸屏、超薄及特种覆铜板、超声电子仪器的研制、生产和销售。超声电子为A股上市公司，股票代码000823，2020年营业收入51.69亿元，其中超声电子仪器的销售额为6,413.85万元。超声电子创建的“汕头”牌系列产品，能够提供丰富多样的医用超声诊断系统和无损检测设备。中科创新成立于2003年，位于湖北武汉市，公司产品主要包括便携式超声波探伤仪和多通道自动化检测设备，并可以为特殊市场用户提供量身定制的个性化服务，一直致力于为钢铁、机械装备制造、特种设备、石油化工、轨道交通、航空航天、船舶制造、电力能源等行业提供超声波无损检测应用解决方案和技术服务。多浦乐成立于2008年，聚焦无损检测设备的研发、生产和销售，致力于为客户提供超声无损检测专业解决方案及检测仪器产品，属国家认定的高新技术企业之一。多浦乐是国内首家推出高性能超声相控阵检测设备的企业，Phascan超声相控阵检测仪于2014年被评为国家重点新产品，并于2017年成为首台中国特检院举办相控阵超声培训所使用的国产检测设备，亦为首台经过中国特检院测试认证的超声相控阵检测设备。多浦乐2020营业收入1.28亿元。