浅谈无损检测技术在土木工程中的应用

摘　要： 无损检测技术是利用物质的某些物理性质因为存在缺陷或组织结构上的差异而使其物理量发生变化的现象,在不使被检物使用性能及形态受到损伤的前提下,通过测量这些变化来了解和评价材料,产品和设备构件的性质,状态或者内部结构等的一种特殊检测技术。本文将重点论述多传感器信息融合技术以及非接触超声换能技术在土木工程中的运用。

关键词：无损检测技术；信息融合；非接触
　　无损检测是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。无损检测可以定量掌握强度与缺陷的关系，评价构件的允许负荷以及寿命或剩余寿命；检测在制造过程中产生的结构不完整性及缺陷情况，以便我们改善制造工艺；可以有效地防止建筑物的破坏所造成的经济损失，减少人员伤亡。
　　一、多传感器信息融合技术
　　目前，常用的无损检测技术有超声、涡流、磁粉、射线检测等，这些方法各有所长，也各有局限性。多传感器信息融合技术可以有效地避免多种技术的不足，因此成为目前研究的热点。信息融合(或数据融合)是指对来自多个信息源的数据进行检测、关联、相关、估计和综合等多级与多方面的处理，以获得对被测状态的精确估计和评价。信息融合的基本目的是要充分利用多个传感器资源，通过适当的综合来获得比任何单一信息源所能表达的更多的信息，即通过多传感器协调和联合运作的优势提高检测系统的整体性能。信息融合系统所处理的信息层次将信息融合系统分为3个层次：即数据层融合、特征层融合和决策层融合。
　　1、数据层融合
　　数据层融合是直接将各传感器的原始数据进行关联后，送入融合中心，完成对被测对象的综合评价。数据层融合是传感器水平上的融合，其优点是保持了尽可能多的原始信号信息,缺点是处理的信息量过大，速度慢，实时性差，而且当传感器不一致时，数据融合具有很大的盲目性。
　　2、特征层融合
　　特征层融合是指把原始数据先经特征提取，再进行数据关联和归一化等处理，完成对被测对象的综合评价。特征层融合属于信息的中间层次融合。其优点是既保留了足够数量的原始信息，又实现了一定数量的数据压缩，有利于实时处理。但是，该技术在复杂环境中的稳健性和系统的容错性和可靠性还有待改善。
　　3、决策层融合决策层融合
　　决策层融合是指在融合前，将各传感器的信号先作本地处理，即与每一传感器相应的处理单元分别独立地完成特征提取和决策等任务，然后进行关联，再送入融合中心处理。决策层融合是数据融合中的高级融合。其优点是数据通讯量小、实时性好，可以处理非同步信息，能有效地融合不同类型的信息。而且，在一个或几个传感器失效时，系统仍能继续工作，具有良好的容错性，系统可靠性高。因此，决策层融合是目前信息融合研究的热点。由于土木工程无损检测受环境影响很大，故采用多传感器信息融合技术有利于搜集大量信息，可以提高无损检测准确性，此方法可以在土木工程中广泛应用。
　　二、非接触超声换能技术
　　非接触超声换能技术是新型超声检测新技术。传统的超声检测均采用接触式换能方法，即在超声探头与被检材料或构件间用诸如油脂或水等声耦合介质使超声波的大部分能量传入被检构件。无论使用何种耦合介质，在检测工作结束后我们都应该将其清除，残留的耦合介质有时会造成工件的质量问题。另外，在高温或高速生产的流水线上，一般的超声探头无法稳定地耦合到被检工件上。目前发明了一种新型非接触超声换能技术——激光超声技术。它利用脉冲激光产生窄脉冲超声信号，再用光干涉检测方法检测超声波。它具有时间与空间上的高分辨力，且光学上的聚焦可使检测点很小。该技术不仅适用于高温和快速运动等非接触检测的工作，而且可对形状结构较复杂或尺寸较小的工件进行无损评价。激光超声技术在检测时不需加任何介质并且超声探头不与被测工件直接接触，也就不存在稳定耦合问题。在土木工程中，激光超声技术可以广泛应用于对大型网架结点、杆件稳定性的测量，进而可以有效减少工作量，使检测工作更方便。
　　无损检测技术大多采取相对测量与间接测量方法,并由无损检测人员对检测结果做出解释,分析,评定与判断,其中会涉及设备变量,工艺变量和应用变量以及无损检测人员主观因素等诸多因素影响,为了保证无损检测技术能得到正确实施,能够得到可靠准确的检测结果,进行正确的判断和评价,要求无损检测人员应具备和保持一定的技术水平和实践经验,应能在统一的标准或规范下,使用标准化的检测设备和检测材料,正确实施无损检测,获得相同的,能复现的检测结果,尽可能防止错误的检测与判断,特别是无损检测与常规的破坏性试验最大的区别在于后者仅是对被破坏试验的试样负责,而前者要直接对所检测的产品负责,因此在无损检测技术运用与土木工程之时，则有其特殊的要求。这些要求的提出，是针对于土木工程的特点而提出的。土木工对质量要求严格，因此其对质量检测技术有很高的要求，尤其是无损检测技术。随着时代的发展，无损检测技术在土木工程中的运用越来越多，其影响也越来越深刻，所以我们要强调无损检测技术在土木工程中的应用。
参考文献：
. 中国高新技术企业, 2009, (06)