時間：2022-12-24 14:48:29
序論：在您撰寫超聲檢測時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關鍵詞：大型鑄件；雙晶探頭；超聲波檢測；靈敏度
1.前言
鑄件被廣泛應用制造業(yè)中，它在各種類型的機械設備中占比較大。而在鑄造鑄件的過程中，常常會出現(xiàn)孔洞類缺陷，裂紋、冷隔類缺陷，夾雜類缺陷等，導致生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格造成重大經(jīng)濟損失和安全隱患。因此，需要研究鑄件無損檢測技術對確保鑄件的安全性和可靠性具有重要的實際意義。
當前比較有效的鑄件無損檢測技術包括超聲檢測、X射線透射檢測及射線層析攝影法等[1]，它們各有其自身的特點，在鑄件檢測中都得到了不同程度的應用，根據(jù)具體被測鑄件的材料、幾何形狀等特征選擇合適的缺陷檢測方法是很重要的。但是對于大型鑄件來說，其特殊的聲學特性，比如晶粒粗大、組織不致密性等，會造成超聲波在傳播的過程中衰減嚴重。如果對其采用一般的超聲檢測方法進行檢測則很容易造成漏檢和誤檢的危險。 因此本文采用底波衰減法對大鑄件質(zhì)量進行檢測
2.鑄件超聲波探傷
超聲波探傷具有靈敏度高、穿透性強、檢測速度快、成本低和對人體無害等優(yōu)點。檢測時，超聲波會從缺陷處反射而在熒光屏上出現(xiàn)缺陷波，缺陷波的波形及波幅因缺陷的幾何形狀不同而發(fā)生變化，可根據(jù)缺陷波波形特性來評判缺陷性質(zhì)。
對于大厚度的大型鑄件，超聲檢測則是很有效的，可以比較精確地測出內(nèi)部缺陷的位置、當量大小和分布的情況。鑄件內(nèi)部組織粗大、致密性差，致使超聲波的衰減大、穿透性差。超聲波在粗大的晶粒界面上會產(chǎn)生雜亂的晶界反射，使聲能衰減嚴重，檢測頻率越高衰減越大，由晶界反射產(chǎn)生的雜波干擾越嚴重，因此，在鑄件檢測時，一般選用較低的超聲波頻率。經(jīng)過表面加工的鑄件可用機油作偶合劑采用直接接觸法進行超聲檢測，表面粗糙的鑄件可采用水浸法。對不同類型和材質(zhì)的鑄件進行檢測時，除內(nèi)部質(zhì)量好的鑄件可采用反射法外，一般采用底波衰減法，根據(jù)底波衰減的程度來評價鑄件質(zhì)量。
3.實驗分析
對鑄件進行超聲檢測時，一般要對聲速、聲阻抗和材質(zhì)衰減系數(shù)等聲學參數(shù)進行測定，以便于選擇K 值、頻率、晶片尺寸等探頭參數(shù)。但同種材料不同工件的聲學特性參數(shù)都有細微的差別。因此，下面就其聲速和聲阻抗進行了測量。
3.1大型鑄鋼件聲速的測量
聲速的測量有很多方法，如共振法、示波器法和用測速儀直接測試等。本文采用PXUT-27型數(shù)字探傷儀對工件進行示波器法聲速測量。
測試原理為：
3.2大型鑄鋼件試樣檢測
影響探頭檢測效果的因數(shù)很多，檢測效果是否達到最佳狀態(tài)需要經(jīng)過實際測試才能獲取，所以檢測時采用不同頻率的探頭分別調(diào)節(jié)一下靈敏度以選擇適當?shù)念l率參數(shù)。
3.2.1 頻率的選擇
對鑄件檢測來說探頭頻率的選擇是最為重要的工作之一，檢測頻率一般為0.5～5MHz。厚度較大的可在此范圍內(nèi)選擇較低一點的頻率，厚度較小或經(jīng)過晶粒細化處理的工件可在此范圍內(nèi)選擇較高一點的頻率。
按照 3.1 節(jié)中測量的聲速我們可以算出超聲波在不同頻率下在工件中的波長。當？=1.25MHz 時，λ=4.76mm；當？=2.5MHz 時，λ=2.38mm；當？=5.0MHz 時，λ=1.19mm。利用 PXUT-27 型數(shù)字機在不同的頻率對探傷靈敏度進行了調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)靈敏度是先按照工件兩平行面的底波來調(diào)整，再按照φ2當量的平底孔進行修正。
3.2.2 探頭選擇和掃查方式
對于外徑和厚度較大的管類鑄件其受力部位一般都在管的內(nèi)表面，如果管的外壁較為光滑耦合較好，則除了在兩端面用直探頭掃查外還要從管外用直探頭和斜探頭徑向掃查，斜探頭要正反兩個方向掃查，以便發(fā)現(xiàn)不同取向的缺陷。但是大型鑄件的外表面一般很粗糙，模砂和坑凹很多探頭難以耦合，遇到這種情況可以從內(nèi)表面徑向探測。但是一般的直探頭有一定的盲區(qū)和始波占寬，很難保證內(nèi)近表面缺陷的檢測，如此可選擇雙晶直探頭從內(nèi)表面進行掃查。
雙晶探頭尺寸參數(shù)的也很重要，主要是根據(jù)工件的形狀和尺寸來選擇。對于曲率半徑大或厚度較大的工件可選擇較大的晶片尺寸；對于曲率半徑較小的工件則要選擇小尺寸的晶片，如果選的過大則耦合不好。
用兩種不同的雙晶探頭，一種晶片為 1-3 壓電復合材料）對工件的離內(nèi)表面不同深度的φ3 長橫孔進行了掃查。
普通的 PZT 雙晶探頭對 5mm 深的孔也難以分辨，而1-3 壓電復合材料雙晶探頭對深度為 5mm 的孔能很好的分辨出來且波形很尖銳。這是因為 1-3 壓電復合材料晶片有高阻尼、低機械 Q 值等優(yōu)良特性，使回波的波形尖銳而且可以很好的抑制雜波。
4.結論
本文采用底波衰減法研究大鑄件超聲波探傷，得出以下結論：
（1） 測試出大型筒類鑄鋼件的聲速為5955m/s，材質(zhì)衰減系數(shù)為0.071dB/mm。
（2） 說明了探測大型鑄鋼件時選擇探頭頻率的原則，在大致確定頻率范圍的情況下，要根據(jù)靈敏度的要求從低頻到高頻逐個選擇探頭進行調(diào)節(jié)，以確保在靈敏度滿足要求的條件下盡量選擇頻率較低的探頭進行檢測。靈敏度的調(diào)節(jié)一般是根據(jù)被檢工件的兩平行底面的底面波來調(diào)節(jié)，以保證材質(zhì)的同一性。探頭晶片的尺寸要根據(jù)工件的大小和形狀來選擇，主要是要滿足能量和耦合的要求。
（3） 針對文中所涉及的筒類鑄件，介紹了探頭和掃查方式的選擇原則。除了平行端面要用直探頭雙面掃查外，當外表面光滑時從外表面用直探頭和斜探頭掃查，當外表面粗糙時從內(nèi)表面用雙晶探頭掃查。
（4） 使用1-3壓電復合材料晶片可以有效地抑制草狀回波而且可以銳化波形。
【關鍵詞】超聲檢測；焊縫；應用
Ultrasonic Detection in Welds
ZHU Xue-geng
（Academy of Armored Force Engineering， Beijing 100072， China）
【Abstract】As long as the existence of internal defects in the weld porosity， slag， cracks and other defects for these internal paper introduces the common method in which ultrasonic testing applications， and analysis of the conventional ultrasonic testing， phased array ultrasonic testing， TOFD detects three detection method in practical applications require attention.
【Key words】Ultrasonic testing； Weld； Application
在實際工程中，焊縫隨處可見，焊接技術的存在使工件之間緊密的結合在一起，其強度、硬度能夠滿足在工程中實際需要，帶來了極大的經(jīng)濟效益，然而在焊接的過程中由于環(huán)境、人為操作等原因，會在焊縫內(nèi)存在氣孔、夾渣、裂紋等內(nèi)部缺陷[1]，常用的五大常規(guī)無損檢測方法中，針對工件內(nèi)部缺陷檢測的主要是射線檢測與超聲檢測，然而射線檢測本身具有一定的輻射效應[2]，且其檢測成本比較的高，對檢測人員素質(zhì)要求也較高，因此在實際中射線檢測在現(xiàn)場檢測中的應用還比較的少，結合實際情況以及檢測環(huán)境的限制等因素，大部分企業(yè)首選的檢測方法還是超聲檢測方法[3]，超聲檢測具有檢測方便快捷、檢測設備及成本經(jīng)濟性比較好，本文主要針對幾種常用的超聲檢測方法在焊縫中的應用進行歸納綜述。
1 常規(guī)超聲檢測在焊縫中的應用
常規(guī)超聲檢測主要是接收脈沖反射波，從而對聲波信號進行分析識別，進而對工件的質(zhì)量進行評價的一種方法，該方法對設備及檢測人員的要求比較低，但是在缺陷信號分析識別時對人們的經(jīng)驗要求比較的高，目前利用常規(guī)超聲檢測方法在對焊縫進行檢測的過程中主要是采用“光柵式”掃查技術，具體來說包括兩個方向：1）沿著焊接方向，在檢測過程中超聲探頭沿著固定的方向（一般指焊縫長度方向）移動。2）在垂直于焊縫的方向，探頭沿著x方向（一般指管道的周向方向），來回移動。只有這樣才能保證焊縫不被漏檢，然而這種檢測方法比較的費時，效率比較低，在對某電站設備的管道焊縫進行完全檢測時，所需時間基本在10小時以上，有時甚至更多。因此必須尋找一種新的快捷、高效的檢測方法代替常規(guī)超聲檢測方法才具有更大的意義。
2 相控陣超聲檢測在焊縫中的應用
20世紀末，隨著電子技術的飛快發(fā)展，相控陣超聲檢測技術[4]引入我國，并很快的成為研究熱門，迅速的應用在工程中。相控陣超聲檢測以其高效、高精度，并能夠對缺陷成像的特點廣泛的應用在實際檢測中，其改變了傳統(tǒng)超聲檢測中的“光柵式”檢測，其檢測過程比較簡單，只需沿著焊縫長度的延伸方向來回移動一次探頭即可，此方法大大提高了超聲檢測技術在實際工程中的利用。在利用相控陣超聲檢測的過程中需要注意幾點問題，首先，相控陣檢測使用的縱波進行檢測，縱波具有一定的偏轉角度，當被檢測件所需聲束偏轉角度較大的時候顯然利用縱波是無法滿足的，此時需要設計具有一定角度的斜楔塊使聲束能夠滿足檢測要求，在利用相控陣超聲檢測方法對焊縫進行檢測時，對于管道環(huán)焊縫來說其楔塊的設計不但要滿足和管道的較好的耦合，還要滿足聲束的偏轉，這樣才能保證良好的檢測效果；對于平板的焊縫檢測，設計的楔塊接觸面為平面即可，只要單純的滿足聲束的偏轉角度即可。其次，對于相控陣超聲檢測來說其檢測設備的選擇也很重要，一般來說這類設備的成本較高，一般達到數(shù)十萬，這對于一般的研究工作者來說是一筆較大的費用，因此這個問題必須要考慮，為了解決這一問題，相關的制造企業(yè)也在降低制造成本，為了使其更加廣泛的應用在工程中，企業(yè)開發(fā)了便攜式檢測儀器，這類設備攜帶方便，更利于實際中的檢測。最后，相控陣超聲檢測能夠實現(xiàn)缺陷的成像，因此，其后期的數(shù)據(jù)采集，圖像分析也是非常的重要的，這就對檢測人員提出了很大的要求。
3 超聲TOFD法在焊縫檢測中的應用
近年來，針對焊縫的檢測問題，超聲TOFD[5]的應用也越來越廣，該方法可以看成是常規(guī)相控陣檢測方法的一個演變，其檢測過程是在焊縫的兩側對稱的放置兩個探頭，在顯示的結果中會有缺陷的上端信號和下端信號，以及端面信號和底面信號，這是TOFD檢測方法的特點，根據(jù)這一特點可以清楚的判斷缺陷的有無，除此之外根據(jù)缺陷信號之間的傳播時間差可以對缺陷進行定量分析，這比一般的相控陣超聲檢測更具有優(yōu)勢，在利用該方法進行實際操作的時候應該注意一下幾個問題：首先，參數(shù)的選擇。在檢測過程中兩個探頭的功能為，一個發(fā)射聲波一個接收聲波，因此兩個探頭的中心頻率應該保持一致，其相互間的誤差不能超過±20%，不同的檢測厚度對探頭的頻率要求也不一樣，對于TOFD檢測方法來說，檢測厚度在10mm以內(nèi)，探頭的頻率大概在10～15MHz之間，檢測厚度在10～30mm以內(nèi)時，頻率要求在5～10mm以內(nèi)，檢測厚度在30～70mm時，探頭頻率要求在2～5mm以內(nèi)。其次，探頭間距如何確定。一般來說其間距的確定遵循以下原則：1）能夠完全的覆蓋檢測區(qū)域；2）要能夠獲得足夠的缺陷端面衍射能量；3）要能夠滿足缺陷分辨率。所以，在檢測時探頭的間距一般控制在2t/3（t是工件的厚度）。最后，如何準確的對缺陷進行定量。TOFD檢測方法能夠較好的完成對缺陷的定量，這也是該方法的一個優(yōu)勢，因此在實際中應該最大化的擴大該優(yōu)勢，在這個過程中主要是對缺陷的上端信號的下端信號之間的缺陷傳播時間進行確定。
4 總結
文中主要是對超聲檢測方法在焊縫中的應用進行說明，從其檢測原理，檢測過程中應該遵循的原則和主要問題進行了說明，為以后焊縫檢測過程中方法的選擇提供一些參考。
【參考文獻】
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[3]楊奕，陳以方，洪玉萍，等.合成絕緣子的超聲檢測方法[J].無損檢測，2003，25（7）：337-339.
關鍵詞 眼科檢查 超聲造影 彩色多普勒超聲
眼科超聲檢測技術，具有檢測準確、患者無痛苦、方便快捷的特點。其原理主要是通過聲波的反射，形成一定的圖像，以反映眼部結構生理或者病例上的變化。隨著科技的進步，眼科超聲儀器也得到了長足的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于臨床的A型超聲、B型超聲、多普勒彩超以及超聲生物顯微鏡，在臨床實踐中發(fā)揮著其獨特的作用。
A型超聲
1956年，美國眼科醫(yī)生Mundt和Hughes首次將A超用于眼部疾病的診斷，它根據(jù)不同界面的回聲以波峰形式顯示，根據(jù)超聲波在不同組織中的聲速，獲得相關組織的生物參數(shù)。A超對角膜厚度的測量精度達0.001mm，在臨床上可以用于一點或多位點的測量，還可以圍繞中心點，呈同心圓狀測量［1］。目前，A型超聲多用于與眼軸長度有關疾病的測量，對近視和遠視患者的診斷有一定的幫助。
此外，A超還用于一些眼部疾病的輔助治療。張采華等［2］對120例成熟期白內(nèi)障患者和4級核白內(nèi)障在手術前進行A超的測量，計算晶體厚度平均值，手術均順利完成分核，并完成整個乳化過程，術后患者視力明顯提高。
A型超聲存在一些缺陷，在檢查前被測眼的表面要進行麻醉，這讓很多患者不愿意通過此項方式檢查。此外，探頭和患者的角膜直接接觸，存在疾病傳染的隱患，另外對醫(yī)生的技術水平有一定要求，操作時對角膜的壓力不同可導致不同的檢測結果。
B型超聲
B型超聲是通過扇形或線陣掃描，將組織的界面回聲轉成不同亮度的回聲光點，以反映組織結構的變化。在眼科疾病中，由于眼球及內(nèi)容物對B超有較好的透聲性質(zhì)，多采用B超對眼病進行診斷治療。在臨床B超檢查時，患者需閉眼，仰臥在病床上，眼瞼涂上專用的螯合劑，B超探頭即可對眼睛進行縱橫面的全面檢查，確定病灶部位并可以測量其長度，打印機隨即可以將圖像打印出來。B超可以廣泛應用于晶狀體渾濁、玻璃體渾濁、視網(wǎng)膜脫離、眼內(nèi)異物等疾病的診斷治療［3］。B超因為用游標測量距離，重復性較差，需多次測量。
超聲生物顯微鏡
超聲生物顯微鏡是20世紀90年展起來的新型眼科檢查工具，該儀器由高頻率換能器和B超聲儀器結合而成，基本原理與普通的B超儀相同，由于具有高頻率的分辨力，可獲得與光學顯微鏡的分辨率相當?shù)膱D像，在無創(chuàng)傷的條件下可獲得清晰的二維圖像［4］。在進行超聲生物鏡檢查時，檢查需采取仰臥位，眼瞼上安裝一眼杯，杯子里放入蒸餾水即可。將探頭深入蒸餾水中進行檢查成像。由于探頭在水浴中進行掃描，不會對眼前段產(chǎn)生任何的干擾，如房角就是在自然狀態(tài)下的形態(tài)，除此之外，還可以觀察到房后部位及前房角的解剖結構，晶狀體和虹膜等結構及相互關系，可以輕松獲得任意子午線的眼前段結構的圖像，更全面地了解眼部的生理和病理狀態(tài)，也有助于疾病的進一步診斷。目前，該方法廣泛應用于眼底、青光眼、白內(nèi)障、眼外傷等眼部疾病的各個領域。
多普勒彩超
彩色多普勒超聲可以直接觀察眼眶及眼球壁血流的動態(tài)，確定動脈、靜脈以及及動靜脈交叉的混合血流,有助于觀察眼部細胞的內(nèi)環(huán)境變化，確定腫瘤的發(fā)病部位［5］。該方法較一般的超聲檢查更簡便直觀，患者痛苦較小，目標明確。現(xiàn)在已成為眼科的常規(guī)檢查手段之一。但是在操作時需要注意探頭的方向和角度，減少超聲波發(fā)射功率對血流動力學信號顯示的影響，每條血管需要重復測量，至少連續(xù)測量3次。
總 結
A型超聲、B型超聲、超聲生物顯微鏡和多普勒彩超，已經(jīng)作為臨床眼科重要的檢測手段，應用于一線，超聲檢測具有安全、快捷、患者耐受性好的特點，使其得到了廣泛的關注。隨著這些技術應用信息的反饋以及儀器的研究與改進，超聲診斷在眼科的檢測領域內(nèi)的應用會日益廣泛，也會為臨床治療提供更多準確的診斷信息。
參考文獻
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2 張采華,張清秀,陳映梅.眼科A超在白內(nèi)障超聲乳化術中的應用［J］.福建醫(yī)藥雜志,2009,31（3）:117-118.
3 周燕.B超在眼科疾病診斷中的應用［J］.中國超聲診斷雜志,2001,2（7）:27-28.
【關鍵詞】超聲檢測；高職教育；教學研究
超聲波檢測是應用最廣泛的無損檢測方法之一。超聲波檢測是利用進入被檢材料的超聲波對材料表面或內(nèi)部缺陷進行檢測。利用超聲波進行材料厚度的測量也是常規(guī)超聲波檢測的一個重要方面。此外，作為超聲波檢測技術的特殊應用，超聲波還可用于材料內(nèi)部組織和特性的表征以及應力的測量。它的意義的一般指超聲波與工件作用，就反射、透射和衍射的波進行研究，對工件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應用進行評價的技術。從上世紀30年明以來，由于超聲檢測具有安全高效，體積小，便攜等特點，越來越被廣泛應用于，工業(yè)，醫(yī)療等各行各業(yè)。
在高職學校開設超聲檢測的課程對于培養(yǎng)應用型操作人員有很大的優(yōu)勢，對于超聲檢測這種操作技能要求較高的行業(yè)，工作人員的培養(yǎng)應以實踐操作為主，高職教育正好能滿足這一要求。因此制定一個合理的課程規(guī)劃來達到理想的目的是非常必要的。下面就超聲檢測這門課程在高職院校的開展進行討論。
1、課程建設的指導思想和總體目標
在日常教學的制定中要遵循高職教育教學的規(guī)律與特點，始終堅持以“學生為主體，教師為主導”的原則，堅持以工學結合的方式開展教學，注重素質(zhì)教育，注重技能教育，重視學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個性發(fā)展。讓學生能學會處理各種特殊的工藝要求。通過課程建設，對傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和方法進行改革，把超聲檢測新技術、新工藝、新標準恰當?shù)匾胝n堂教學，使課程做到知識性與應用性的統(tǒng)一，使課程結構體系和教學內(nèi)容得到進一步的優(yōu)化。利用現(xiàn)代教育技術平臺改革相應的教學方法和手段。
課程建設的目標是落實課程建設的措施，更加明確課程目標即培養(yǎng)能夠進行超聲檢測操作的人員，遴選課程內(nèi)容對理論性太強的部分加以弱化，優(yōu)化課程結構，專注與實踐教學，讓學生多通過現(xiàn)場操作來學習了解這一行業(yè)。改進教學方法、豐富教學手段，加強教師隊伍的建設，加強課程研究，開展技術推廣、咨詢和服務，建立課程資源庫，改善實訓條件，規(guī)范課程考核評價方式，進一步提高課程效果，加強課程管理，以保證群體教學水平穩(wěn)步提高，使課程建設處于良性發(fā)展。
2、課程目標
根據(jù)學校辦學定位和學生實際，明確本課程職業(yè)崗位指向和職業(yè)能力要求；高職學校的生源包括高中生，中職生，及以3+2方式培養(yǎng)的學生。明確了學生的實際情況就能明確課程知識目標、技能目標、態(tài)度目標，更加重視本課程在職業(yè)能力培養(yǎng)中所處的重要地位、作用和價值；主要目標應在加強學生學習能力、應用能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。建設措施：（1）開展專業(yè)教育，讓學生明確職業(yè)崗位指向和職業(yè)能力要求，讓學生清楚地認識到專業(yè)課程在職業(yè)能力培養(yǎng)中所處的地位、作用和價值，激發(fā)學生學習興趣。（2）課程知識模塊應該有：超聲檢測物理基礎、檢測器材與設備、檢測方法、檢測工藝、超聲檢測應用、檢測標準、課程設計、技能訓練部分；技能目標是培養(yǎng)學生動手操作的能力，為行業(yè)培養(yǎng)初、中級無損檢測技能型人才。學生學完本課程后，要求學生掌握超聲檢測相關理論知識，能獨立完成超聲檢測工作。能與他人團結協(xié)作，具有一定的創(chuàng)新能力。畢業(yè)前取得鍋爐壓力容器無損檢測人員UTⅠ、UTⅡ級資格證書（中專Ⅰ級、高職Ⅱ級）。畢業(yè)生經(jīng)過一段時間的工作實踐，向中、高級人員過渡。（3）教師在教案中交代每個知識模塊學生應達到的知識目標、技能目標、態(tài)度目標，并在授課過程中明確告訴學生；教師應注重學生學習能力、應用能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3、課程內(nèi)容和課程結構
圍繞為行業(yè)培養(yǎng)初、中級無損檢測技能型人才的要求，遴選教學內(nèi)容，適時吸納新知識、新技術、新工藝、新標準，培養(yǎng)了學生良好的職業(yè)道德、嚴謹認真的工作作風、實事求是的科學態(tài)度，強化學生安全意識；形成模塊化課程結構；實踐性教學內(nèi)容達到50%以上。建設措施：（1）按照無損檢測人員資格證考試規(guī)則和企業(yè)、行業(yè)對無損檢測人員的要求，安排教學內(nèi)容。（2）要求教師加強學習，不斷更新知識，適時吸納新知識、新技術、新工藝、新標準，定期到企業(yè)作市場調(diào)研和掛職鍛煉。（3）按照職業(yè)崗位和職業(yè)能力培養(yǎng)的要求，整合教學內(nèi)容，構建以職業(yè)崗位作業(yè)流程為導向的教學模塊，按崗位作業(yè)流程分小模塊進行教學，形成模塊化課程結構。（4）不拘束于某一個具體工件，而以多種規(guī)格、多種材質(zhì)的工件作為研究對象，增加學生實訓機會和實訓內(nèi)容，安排學生進企業(yè)實習，使實踐性教學內(nèi)容達到50%以上。（5）聯(lián)系本地相關企業(yè)，利用企業(yè)的設備和技術人員對學生進行實踐學習。讓學生了解企業(yè)實際的工作生產(chǎn)情況，可能遇到的各種問題。（6）在與企業(yè)聯(lián)系過程中，可以把優(yōu)秀的學生推薦給企業(yè)，以此來與企業(yè)互利互惠，形成良好的合作關系。
4、課程教學方法與手段
課程教學方法堅持“教、學、做合一”的原則，采用現(xiàn)場教學、項目教學、討論式教學、探究式教學等教學方法；高度重視實訓、實習等實踐性教學環(huán)節(jié)，以真實或仿真的任務為實習實訓項目，將實習實訓與項目結合起來，強調(diào)學生將所學知識和技能在實踐中應用，積極引導學生自主學習；充分運用現(xiàn)代教育技術進行教學，充分利用網(wǎng)頁資源，將課程教材、教師教案、教學大綱、檢測標準、習題、實驗實習指導、參考文獻目錄、授課錄像、網(wǎng)絡課件、在線測試等相關資料在網(wǎng)上公布，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源共享，方便學生在網(wǎng)絡中自主學習。（1）制定教學過程規(guī)范，包括授課計劃規(guī)范、理論備課規(guī)范、課堂教學規(guī)范、作業(yè)輔導規(guī)范、考試考核規(guī)范、教書育人規(guī)范，把提高群體教學質(zhì)量落實到教學過程的每一個環(huán)節(jié)中。落實備課規(guī)范，提高課程授課計劃質(zhì)量。教師備課必須要鉆研大綱，研究教材，掌握教學目的、要求和重點，研究和掌握教學方法。授課計劃要體現(xiàn)教學目的、教學方法、教學思想。（2）建立優(yōu)秀教案檔案，促進群體教案水平提高。每學期每位教師提交一份優(yōu)秀教案，課程組通過評定、交流后存檔，逐步提高整體教案水平。（3）抓住課堂教學這個中心環(huán)節(jié)，爭取最佳教學效果。課堂講授必須執(zhí)行課堂授課規(guī)范，做到內(nèi)容熟練、概念準確、重點突出、結構合理、條例清楚、語言精煉、板書工整且布局合理，要充分調(diào)動學生積極性，啟發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生能力，要注意理論聯(lián)系實際，加強教學的科學性和思想性。（4）建立學校老師與企業(yè)技術人員的技術交流來提高教學內(nèi)容的質(zhì)量，引入最新的理念，讓學生一切從實踐出發(fā)，真正做到精通。（5）以多種規(guī)格、多種材質(zhì)的工件作為研究對象，以真實或仿真的任務為實習實訓項目，將實習實訓與項目結合起來，增加學生實訓機會和實訓內(nèi)容。安排學生進企業(yè)實習，使實踐性教學內(nèi)容達到50%以上。強調(diào)學生在實踐中應用中消化所學知識和技能，積極引導學生自主學習。（6）建立一體化專業(yè)教室，充分運用現(xiàn)代教育技術進行現(xiàn)場教學；引入相關的檢測儀，配備完善的各種標準試塊和對比試塊，使教學內(nèi)容豐滿具體。
5、課程資源建設
課程資源建設要求擁有學校教師與現(xiàn)場專家一起開發(fā)的校本教材、實驗實訓指導書、教師教學指導書和學生學習指導書等，建成集紙質(zhì)與電子、靜態(tài)與動態(tài)的圖書和網(wǎng)絡資源于一體的立體化教學資源庫。教學資源庫包括課程標準、教學內(nèi)容、實驗實習實訓、教學指導和學生學習效果評價方案等要素；校內(nèi)實驗實訓室的設施設備技術含量高，有能完全滿足課程教學需要的實驗實訓設施設備；建立真實或仿真的職業(yè)環(huán)境，有便于學生自主學習的實驗實訓室管理制度，管理規(guī)范；建立校外實踐教學基地，與相關企業(yè)建立合作機制，校外實踐基地成為課堂教學的有效延伸。
6、課程考核及措施
課程考核要求建立體現(xiàn)職業(yè)能力為核心的課程考核標準，建立分模塊的課程考核評價方式，每個課程模塊既考核學生所學的知識，也考核學生掌握的技能及學習態(tài)度，采用形成性評價與終結性評價相結合的考核方式。筆試、口試、操作、論文相結合，開卷、閉卷相結合，第一課堂考核與第二課堂考核相結合，校內(nèi)老師評價與企業(yè)、社會評價相結合，學生自評、互評相結合的評價方式，各種評價有明確的比例分配。
具體的建設措施：（1）每學期至少要進行一次期中和期末考試。考試要嚴格要求，同一教學計劃的班級，期末考試要統(tǒng)一命題，統(tǒng)一評分，統(tǒng)一閱卷?？荚嚪绞綖椋洪]卷，記分方法為：平時成績占30%（10%的作業(yè)，10%的課堂表現(xiàn)，10%的課堂測驗），期中考試占20%，期末考試占50%，其中10%的課堂表現(xiàn)分數(shù)由老師評價、學生自評、互評三項各占1/3產(chǎn)生，加重平時學習權重，注重對學生學習過程的檢查和對知識的掌握程度的考核；第一課堂考核成績占70%，第二課堂考核成績占30%；同時期末考試除理論考試外還有實踐操作考試，根據(jù)無損檢測人員資格證考試的要求，理論和實踐考試都必須達到70分才認定及格。（2）建立超聲檢測試題庫，條件成熟可以實行教考分離。（3）參加校級以上技能競賽取得名次的給予加分。
7、課程效果
建設目標：學生學完本門課程后能掌握85%以上的知識點，完全掌握核心知識點；100%掌握課程中包涵的技能，在真實或仿真的環(huán)境中能完成檢測工作；能理解本門課程在專業(yè)中的地位、作用和價值；學習目的明確，學習興趣明顯提高；理解本門課程所要求的職業(yè)素質(zhì)，具有團隊精神、協(xié)作精神，能夠與人合作完成工作項目；學生在教師的指導下，能進行探究式、創(chuàng)新性學習。 建設措施：建立科學合理的教育教學質(zhì)量評價體系，為學生提供優(yōu)質(zhì)教育服務；加強學生思想道德和職業(yè)道德教育；加強學風建設，努力提高教育教學質(zhì)量；建立科學的學生學習評價體系。
8、結論
隨著我國初會的不斷進步，工業(yè)水平，制造能力的穩(wěn)步提高，特別是我們國家制造行業(yè)在國際地位的不斷提升，對制造業(yè)人才的需求與日俱增，尤其是工作一線的初、中級的優(yōu)秀操作人才更是供不應求，超聲檢測技術在制造的生產(chǎn)中有著不可替代的作用，超聲檢測人員的市場需求不斷增加，對人才的要求也在不斷變化，于此相比，中、高職學校培養(yǎng)的的專業(yè)畢業(yè)生卻非常少，現(xiàn)從事無損檢測的人員大都是從其它崗位等轉崗而來，因此，他們沒有學習系統(tǒng)的無損檢測課程，加之專業(yè)的特點和學生知識結構的原因，在校學生對本專業(yè)課程知識和內(nèi)容非常的貧乏和陌生。傳統(tǒng)的教學是“講授+板書”方式，學生大都對課程不感興趣，即使現(xiàn)在引進多媒體教學方式，學生也只能抽象的思考學，對實踐中的情況一無所知。也就達不到理想的教學效果。最終的后果是，大部分的學生畢業(yè)進入崗位后連最常見的工作設備、零件不認識，最基本的工作步驟不會操作，達不到企業(yè)最起碼的工作要求，因此，培養(yǎng)出適合企業(yè)需要的一線的優(yōu)秀的無損檢測專業(yè)操作人才就是當前這個專業(yè)的重點，通過課程規(guī)劃的制定和實施，能夠培養(yǎng)出合格的，生產(chǎn)企業(yè)要求的一線技術人員。
參考文獻：
[1]劉福順，湯明. 無損檢測基礎. 北京航空航天大學出版社 2002.
[2]應崇福.超聲學. 北京科學出版社，1990.
【關鍵詞】超聲檢測；船舶；超聲相控陣；TOFD
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展及中國造船業(yè)在世界船業(yè)界的崛起，造船工藝也在不斷地進步。船體構件的連接，幾乎全部采用了焊接，焊接接頭的質(zhì)量好壞，將直接影響到產(chǎn)品結構的安全性。無損檢測技術在船舶工業(yè)中的應用越來越廣泛，技術要求也越來越高，成為產(chǎn)品質(zhì)量管理的重要手段。焊接質(zhì)量的高低直接影響了船舶修造的質(zhì)量與安全，作為現(xiàn)場檢驗人員來說，對船舶焊接的檢驗必須高度重視。通過無損檢測技術，把焊接缺陷限制在一定的范圍內(nèi)，以確保船舶航行安全和水上人命財產(chǎn)安全。本文主要介紹在船舶焊縫無損檢測中的超聲檢測的應用及其新發(fā)展。
1.焊縫主要缺陷形式及檢驗方法
焊接缺陷的種類較多，按其在焊縫中的位置不同，可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見的焊接內(nèi)部缺陷有：氣孔、夾渣、焊接裂紋、未熔合與未焊透等。根據(jù)產(chǎn)品的技術要求和有關規(guī)范的規(guī)定，焊接質(zhì)量檢驗可采用無損檢測和破壞檢驗兩類。在船舶建造和檢驗中無損檢測已經(jīng)成為船廠船東和驗船師保證船舶質(zhì)和設備安全運行的重要手段。CCS《鋼制海船入級規(guī)范》（2006）及《材料與焊接規(guī)范》（2006）對無損檢驗有大量涉及[1]。船舶無損檢測的特點是：檢測對象復雜（各部分焊接結構的載荷特性、應力狀態(tài)、焊縫形式及等級多樣），檢測量大（一條萬噸級船焊縫測量就在1萬m以上）及檢測條件差（90%以上檢測在現(xiàn)場進行）[2]。
無損檢驗方法常見的有外觀檢查、密性試驗和無損探傷等。無損探傷有射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測等方法。每種檢測方法都有其各自的應用領域，超聲波檢測最主要針對焊縫內(nèi)部缺陷的檢測。
2.焊縫超聲檢測技術
聲波頻率在16Hz～20kHz為人的聽覺范圍；頻率小于l6Hz的聲波稱為次聲波；頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波。超聲波具有頻率高、波長短、傳播能量大、穿透力強、指向性好的特點。超聲波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，遇到界面時發(fā)生反射和折射，并且可以在任何彈性介質(zhì) （固體、液體和氣體）中傳播。
超聲波探傷是利用超聲波在物體中的傳播、反射和衰減等物理特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。按其工作原理可分為脈沖反射法、穿透法和共振法超聲波探傷等。船舶焊接檢驗常用脈沖反射法超聲波探傷儀[2]。
脈沖反射波法是利用脈沖發(fā)生器發(fā)出的電脈沖激勵探頭晶體產(chǎn)生超聲脈沖波。超聲波以一定的速度向零件內(nèi)部傳播，遇到缺陷的波發(fā)生反射，得到缺陷波，其余的波則繼續(xù)傳播至零件底面后發(fā)生反射，得到底波。探頭接收發(fā)射波、缺陷波和底波，放大后顯示在熒光屏上。由發(fā)射波、缺陷波和底波在時間基線上的位置求出零件內(nèi)缺陷的部位。依缺陷波的幅度判斷缺陷的大小，具體方法有當及量法、定量法等。對于缺陷的性質(zhì)則主要依缺陷波的形狀和變化，結合零件的冶金、焊接或毛坯鑄、鍛工藝特點，以及參照缺陷圖譜和探傷人員的經(jīng)驗來判斷。
超聲波探傷的特點：超聲波探傷迅速，靈敏度高，可探測5～3000mm厚的金屬或非金屬材料的構件，設備簡單，操作靈活、方便，探測范圍廣，對人體無害。但對零件表面粗糙度有一定要求，一般要求粗糙度等級高于Ra6.3um，表面清潔、光滑，與探頭接觸良好。由于零件表面一段距離內(nèi)的缺陷波與初始波難于以分辨，難以探測缺陷，所以這段距離稱為盲區(qū)。盲區(qū)的大小因超聲波探傷儀不同而異，一般為5～7mm。超聲波探傷中對缺陷種類和性質(zhì)的識別較為困難，需借助一定的方法和技術[3]。
3.焊縫超聲檢測技術的新進展
超聲相控陣技術是通過控制各個獨立陣元的延時，可生成不同指向性的超聲波波束，產(chǎn)生不同形式的聲束效果，可以模擬各種斜聚焦探頭的工作，并且可以電子掃描和動態(tài)聚焦，無需或少移動探頭，檢測速度快，探頭放在一個位置就可以生成被檢測物體的完整圖像，實現(xiàn)了自動掃查，且可檢測復雜形狀的物體，克服了常規(guī)A型超聲脈沖法的一些局限[4]。
與常規(guī)超聲波檢測設備比較，超聲相控陣檢測設備具有如下一些特點：
（1）檢測速度快。
（2）使用靈活。
（3）檢測可靠。
（4）功能強大。
（5）操作簡便。
TOFD技術是超聲波檢測的一種新技術，其中文名稱是超聲波衍射時差法，TOFD是英文“Time Of Flight Diffraction”的縮寫。TOFD技術具有快速高效、高精度、高可靠性的特點，并且能形成統(tǒng)一的質(zhì)量標準，有利于保障產(chǎn)品發(fā)展和質(zhì)量安全，因此被廣泛地應用于鍋爐、壓力容器、管道等的焊縫檢測中，近年來世界各先進國家都紛紛出臺了TOFD的國家檢測規(guī)范和標準。我國核電、壓力容器等領域都對此開展了積極研究，2009年底，參照歐盟的標準，我國也頒布了相應的TOFD技術標準[5]。
TOFD技術的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：
（1）一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區(qū)域（除上下表面盲區(qū)），可以實現(xiàn)非常高的檢測速度；（2）可靠性要好，對于焊縫中部缺陷檢出率很高；（3）能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感；（4）可以識別向表面延伸的缺陷；（5）采用D-掃描成像，缺陷判讀更加直觀；（6）對缺陷垂直方向的定量和定位非常準確，精度誤差小于1mm；（7）和脈沖反射法相結合時檢測效果更好，覆蓋率100%。
目前，我國已將超聲相控陣和TOFD技術研發(fā)成果成功用在了在役船舶、在役海洋平臺等大型鋼結構和復合材料的檢測中，成功解決了常規(guī)無損檢測方法無法解決的技術難題，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
4.結論
目前在無損檢測領域發(fā)展最快適用較廣的技術是超聲波自動檢測，該技術可應用在船舶制造中焊接工藝的各個階段，并且對人員無輻射危害，成本低、靈敏度高、時實顯示、使用方便。隨著超聲技術的進步，目前超聲相控陣和TOFD技術也在船舶焊縫無損檢測中得到了應用。
參考文獻
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[2]景艷.無損檢測在船舶焊接中的應用.現(xiàn)代制造技術與裝備，2012，210（5）：32-34.
[3]張燕宏，李志遠.焊接結構件焊縫缺陷的無損檢測技術研究.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2003（2）：27-29.
[關鍵詞]超聲波無損檢測混凝土構件缺陷
中圖分類號:TU19文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120125-04
一、引言
混凝土構件在制作或使用過程中,經(jīng)常因為管理不善或受環(huán)境及自然災害的影響,其內(nèi)部可能出現(xiàn)不密實、裂縫或空洞區(qū),其外部可能形成蜂窩麻面或損傷層等缺陷。這些缺陷的存在會嚴重影響構件的承載力和耐久性[1],采用有效方法查明混凝土缺陷的性質(zhì)、位置及范圍,以便進行技術處理,是工程建設中的一個重要內(nèi)容。目前,在檢測混凝土構件的缺陷方面,超聲無損檢測的應用比較廣泛。其主要方法是:首先測出超聲波在混凝土構件各段的傳播速度,再比較所測速度值的差異,找出有突變的地方,進行分析,從而判斷缺陷的形態(tài)、范圍等;有時也結合超聲波振幅的變化來考查缺陷狀況,但目前使用還不廣泛[2,3]。在實際應用中,超聲波在混凝土構件中的傳播速度受水泥用量、水灰比、混凝土齡期和養(yǎng)護方法、構件尺寸、鋼筋分布、以及骨料品種、料徑、含量等多種因素的影響;同時,測量振幅也不可避免地受到耦合狀態(tài)、鋼筋、水分等因素的干擾。如果用單一參數(shù)的變化來檢測混凝土構件中的缺陷,勢必存在很大的局限性,可能會影響判斷的精度。
為了在混凝土構件超聲無損檢測中更準確地判斷有無缺陷,以及缺陷的性質(zhì)、位置、范圍等,盡可能地消除因干擾因素的存在而引起的誤判、漏判,應該對超聲波通過混凝土構件缺陷部位后其運動學和動力學參數(shù)的變化作定量地分析、研究,為此,本文利用超聲模型實驗方法[4,5],觀測超聲波通過有裂縫的混凝土構件模型時其速度、振幅、頻率、波形等多個參數(shù)的變化,分析和研究這些參數(shù)的變化規(guī)律及其物理機制,為超聲無損檢測中綜合利用超聲波多種參數(shù)確定混凝土構件缺陷提供重要的實驗依據(jù)。
二、儀器和模型
實驗所用的儀器是中國科學院武漢巖土力學研究所制造的RSM-SY5型智能聲波檢測儀,儀器配有該研究所智能儀器研究室開發(fā)的RSMSY5聲波檢測儀通用性操作軟件,其工作平臺為WINDOWS95及其以上版本,它能很好地實現(xiàn)儀器硬件系統(tǒng)各項性能,并可實時讀取到時、聲速、聲幅、一發(fā)雙收聲速、主頻、彈性模量、強度等參數(shù),能快速進行頻譜分析,實時顯示加余弦窗的可細化功率譜。具有處理速度快、自動化程度好、測量精度較高的特點。
測試中所用的發(fā)射換能器和接收換能器的主頻為150kHz,用凡士林作為耦合劑。
模型材料為混凝土,用水泥、沙子、碎石等原料按一定質(zhì)量比配制而成,其中水泥為325#硅酸鹽水泥,沙的粒徑約為0.35-0.5mm,碎石的粒徑約為5-20mm,水泥、沙子、碎石的質(zhì)量比為:1:1.5:1.5。
制作了無鋼筋和有鋼筋兩種模型,預制了典型的缺陷――裂縫,兩種模型編號分別為1#和2#(見圖1(a),(b))。
其中,1#模型密實度稍差,無鋼筋骨架,有兩道裂縫,裂縫貫穿模型橫斷面,間隙較小,裂縫兩側面混凝土有部分處于接觸狀態(tài);2#模型密實度較好,有鋼筋骨架,只有一道裂縫,裂縫間隙較大,約1.5cm,裂縫處僅鋼筋相連,混凝土部分無任何接觸。
兩種模型類型不同,可用于模擬無鋼筋混凝土和鋼筋混凝土兩種不同構件;而缺陷差異較大,便于通過對比得到定量的結論。
三、原理和方法
(一)原理
超聲波在混凝土構件中傳播時,其速度與混凝土的密實程度有直接關系,對于原材料、配合比、齡期等相同的混凝土構件來說,一般速度高則混凝土密實,反之則混凝土不密實。此外,當混凝土構件中存在空洞或裂縫時,便破壞了混凝土的整體性,此時,超聲波只能繞過空洞或裂縫傳播,致使傳播距離增大,使測得的視速度降低。
其次,由于空氣的波阻抗遠小于混凝土的波阻抗,故混凝土構件中的蜂窩、空洞、裂縫等缺陷處便構成了強反射界面,當超聲波在混凝土構件中傳播時,遇到蜂窩、空洞、裂縫等缺陷時,極易在缺陷界面處發(fā)生反射或散射,使超聲波能量衰減,且其中頻率高的部分衰減更快,因此接收到的超聲波振幅減小、頻率降低。經(jīng)缺陷界面?zhèn)鞑サ姆瓷洳ɑ蛏⑸洳ㄅc直達波之間存在一定的相位差,疊加后相互干擾,使接收到的超聲波波形發(fā)生畸變[6]。
據(jù)此,可以利用超聲波在混凝土構件中傳播時運動學和動力學參數(shù)的測量值,對照正常混凝土構件中超聲波各參數(shù)的標準測量值,進行比較與綜合分析,并盡量消除各種已知干擾,有望較為準確地判斷是否存在缺陷,并進而確定缺陷的性質(zhì)、位置、范圍等。
(二)方法
1.兩種模型測線的布置均采用相對斜測法(見圖2),即在模型的相對兩個側面上分別布置發(fā)射點和接收點,形成一組未過裂縫的測線與另一組通過裂縫的測線,測線與模型兩側面成一定角度斜交。1#模型的測線距離為13.24cm,2#模型的測線距離為14.28cm。
測線斜向布置能保證每一條測線(不論是否過裂縫)的測試條件基本一致,使測試結果具有重復性與可比性。
1#模型分別布置4條未過裂縫的測線與4條通過裂縫的測線,在每條測線上重復測試5次;2#模型分別布置5條未過裂縫的測線與5條通過裂縫的測線,同樣在每條測線上重復測試5次。即每一組分別進行20-25次測試,最后取算術平均值作為該組的測試值。這樣可以保證測試結果具有良好的重復性,同時能夠減小測試中由于觀測誤差及耦合不良等因素造成的影響。
2.測試前首先測定儀器系統(tǒng)的走時校正值和振幅校正值。將發(fā)射換能器與接收換能器涂上耦合劑后對接,讀取初至波走時為5μs,此時段即為系統(tǒng)的零時(走時校正值),測試中讀取超聲波走時須扣除此值。然后調(diào)整設置:采樣點數(shù)為8192點,采樣間隔為0.1μs,增益為100,在此條件下進行空接收,將波形進行多次加權疊加,在所采的整個波列上隨機讀取50個振幅值,取其平均值作為振幅的修正值,在本實驗中所測振幅應加校正值0.114mv,即為振幅測試結果。
實驗過程中,儀器的設置狀態(tài)為:觸發(fā)閾值:20mv,增益:100,采樣點數(shù):2048,采樣間隔:0.4μs,脈寬:40μs。為便于識別初至波,在測試過程中,將波形進行多次加權疊加,并將采樣時間延遲設為29.2μs。
3.由于該儀器自動進行頻譜分析的數(shù)據(jù)長度不少于512個采樣點,如果利用儀器對波列自動進行頻譜分析,則所得到的頻譜是多個震相疊加所形成的波形的頻譜,不能表征單一震相的動力學特征,因此在實驗中對所選震相采用人工讀取振幅值和周期值的方式。上述測線布置方式接收到的初至波為直達P波,由于初至波的走時、振幅和周期測試較為精確,故本實驗選取直達P波的運動學和動力學參數(shù)作為測試參數(shù);且由于測線距離較短,直達S波緊跟直達P波之后,因此只讀取直達P波的第一個振幅值和第一個周期值。
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直達P波的頻率值由公式f=1/T求得(其中:T為周期,f為頻率);速度值則由公式V=L/t求得(其中:L為距離,t為走時,V為速度)。
振幅本是一個無量綱的量,所用RSM-SY5型智能聲波檢測儀中以電壓值mv表征振幅大小,因此本文涉及的振幅測試值也標以mv的量綱。
四、結果與分析
按上述測線布置方式及測試方法,對兩種模型進行超聲波透射測試,得到兩種模型未過裂縫與通過裂縫后直達P波的速度、振幅、頻率測試值。根據(jù)測試數(shù)據(jù)畫出兩種模型未過裂縫與通過裂縫的速度、振幅、頻率測試曲線圖(見圖3、圖4、圖5)。此外還選取了超聲波未過裂縫與通過裂縫的波形圖(見圖6、圖7)。以下列出實驗結果并做出相應分析。
(一)混凝土構件裂縫對超聲波速度的影響
見表1、表2和圖3。1#模型和2#模型有一個共同的現(xiàn)象,即未過裂縫的速度測試值對于平均值的偏差較小,約在±5%以內(nèi),而通過裂縫后的速度測試值對于平均值的偏差則較大,約為±15%-20%。這一現(xiàn)象表明,混凝土構件中的裂縫會引起超聲波速度測試值的較大波動。從物理機制來看,可能是由于裂縫(缺陷)的不均勻導致了波通過不同測線時在裂縫界面處發(fā)生的反射或散射是不相同的,對初至波到時形成一定影響,從而造成相鄰測線速度值的較大波動。這可以作為混凝土構件中是否存在裂縫(缺陷)的判據(jù)之一。
兩種模型的速度測試數(shù)據(jù)還表現(xiàn)出一定的差異。1#模型中,未過裂縫的速度平均值為2692m/s,通過裂縫后的速度平均值為2224m/s,過縫后的速度值約為未過縫速度值的83%,相差不是太大;同時在某些測線上,過縫的速度值接近不過縫的速度值。這是由于該模型裂縫間隙較小,對于通過的波走時的影響較小,所引起的波速變化(降低)不很顯著。
又因為裂縫兩側面混凝土有部分處于接觸狀態(tài),通過此處的超聲波走時幾乎沒有受到影響,故其速度值接近不過縫的速度值。結果表明:對混凝土構件缺陷的超聲檢測中,速度參數(shù)對微小裂隙不敏感。
2#模型中,未過裂縫的速度平均值為3670m/s,通過裂縫后的速度平均值為1999m/s,后者約為前者的54%,相差很大。這主要是由于該模型的裂縫較寬,約為1.5cm,而測線的斜向布置,使得測線段內(nèi)的裂縫更寬,造成了波速明顯降低。表明混凝土構件中的較大缺陷會引起超聲波速度值的顯著下降。
比較兩種模型未過裂縫的速度測試值,可見2#模型是大大高于1#模型的,表明2#模型的混凝土比1#模型的混凝土更為致密[7]。
(二)混凝土構件裂縫對超聲波振幅的影響
見表1、表2和圖4。1#模型未過裂縫的振幅平均值為4.73mv,通過裂縫后的振幅平均值為0.08mv,過縫后振幅(能量)衰減非常大,僅為不過縫的振幅值的1.69%;2#模型未過裂縫的振幅平均值為2.71mv,通過裂縫后的振幅平均值為0.13mv,過縫后振幅(能量)衰減也非常大,僅為不過縫的振幅值的4.80%。從兩種模型過縫與不過縫的觀測數(shù)據(jù)可知,無論裂縫的寬度如何,超聲波通過裂縫后能量均有很大的衰減,過縫后超聲波的振幅值與未過縫的振幅值有非常明顯的區(qū)別?？偟膩碚f,超聲波的振幅參數(shù)對混凝土構件中的裂縫是比較敏感的,在保證耦合良好和測試條件基本一致時,振幅值可作為判斷有無裂縫(缺陷)的重要參數(shù)。
由圖可見,兩種模型中未過裂縫的振幅測試值對于平均值的偏差約為±20%,而通過裂縫后的振幅測試值對于平均值的偏差約為±30%,均較大,估計這是由于每一次測試的耦合及測試條件的差異所導致的。實驗中發(fā)現(xiàn),耦合得稍差,接收到的超聲波的振幅就明顯減小,因此在測試振幅參數(shù)時保證耦合較好和測試條件基本一致是至關重要的。同時也提示了在測試振幅數(shù)據(jù)時,對同一點做多次測試的必要性。
前面對速度測試值的分析中談到,2#模型的速度值大大高于1#模型,表明2#模型的混凝土比1#模型的混凝土更為致密。從理論上來說,當超聲波經(jīng)過介質(zhì)時,介質(zhì)越疏松,能量的衰減就越快,也就是說,兩種模型未過裂縫的振幅值,應該是2#模型高于1#模型。然而實驗結果恰恰相反,2#模型未過裂縫的振幅平均值為2.71mv,而1#模型未過裂縫的振幅平均值為4.73mv,前者僅為后者的57%,為了驗證結果的可靠性,對這一部分進行了反復測試,證明了測試數(shù)據(jù)具有重復性。對這一現(xiàn)象,一種可能的解釋是:在測線布置上,2#模型測線的偏斜角度更大一些,由于發(fā)射換能器的能量主要集中于軸向方向,測線的偏斜角度大會使得接收能量損失較大;而更主要的原因可能是兩種混凝土構件差異較大,在這一個問題上不具有可比性,也許要有兩件材質(zhì)、尺寸完全一樣,僅僅存在疏、密差異的試件進行對比試驗,才能給出正確結論。這已經(jīng)超出了本文的范圍,故僅作上述討論。
還有一個現(xiàn)象,前已列出:1#模型過縫后的振幅值降低為不過縫的1.69%;2#模型過縫后的振幅值降低為不過縫的4.80%。2#模型裂縫較寬,按理振幅值降低應該更大一些,實驗結果卻相反,分析認為,2#模型裂縫處有鋼筋相連,超聲波部分能量可通過鋼筋傳遞,故其衰減稍小一些。
(三)混凝土構件裂縫對超聲波頻率的影響
見圖5。1#模型未過裂縫的頻率平均值為80.1kHz,通過裂縫后的頻率平均值為52.1kHz,過縫后頻率值為不過縫頻率值的65%;2#模型未過裂縫的頻率平均值為78.0kHz,通過裂縫后的頻率平均值為60.8kHz,過縫后頻率值為不過縫頻率值的78%。說明通過裂縫后,超聲波的頻率值有所降低,這是符合波傳播理論的。令人疑惑的是,2#模型裂縫較寬,然而與1#模型相比,頻率值的降低卻較少。這可能是因為2#模型裂縫處有鋼筋相連,而1#模型裂縫處完全是空氣間隙,因此2#模型過縫后頻率值降低較少。
由圖可見,1#模型中未過裂縫與通過裂縫的頻率測試值對于平均值的偏差均約為±20%;2#模型中未過裂縫與通過裂縫的頻率測試值對于平均值的偏差約為±12%-14%,均較大。估計一方面這是由于每一次測試條件的差異所導致;另一方面,測試周期時讀取的是直達P波的第一個周期,有時在此時段內(nèi)還有其它后續(xù)震相(如直達S波)存在,二者迭加致使波形發(fā)生畸變,可能會影響所讀取周期的精度,致使頻率測試值波動較大。
結果表明:超聲波通過裂縫后頻率值有所降低,但降低幅度不是很大,即頻率參數(shù)用于檢測混凝土構件裂縫(缺陷)的敏感度不高;尤其當測距較短時,續(xù)至波與初至波迭加在一起,會影響頻率測試值的精度。因此在對混凝土構件缺陷進行超聲檢測時,頻率參數(shù)只能作為一個參考因素,同時在檢測時應保證測試條件基本一致,盡可能降低測試誤差,才能提高結果的可信度。
(四)混凝土構件裂縫對超聲波波形的影響
實驗中,分別在未過裂縫和通過裂縫的測線上,以0.4μs的采樣間隔、采集2048點繪制波形圖,波形時段約820μs(見圖6)。對兩種波形進行對比和分析:
1#模型:未過裂縫時,可較準確地區(qū)分出直達P波(初至波)和直達S波(續(xù)至波);波列的振幅有明顯衰減的趨勢,400μs后波列振幅明顯減小、周期顯著增大;整段波形較規(guī)則、平滑。通過裂縫后,無明顯的直達S波;整段波列上,有一個很大周期的基波,不同震相的波列疊加其上,波形很不規(guī)則。
2#模型:未過裂縫時,也可較準確地區(qū)分出直達P波(初至波)和直達S波(續(xù)至波);波列的振幅有明顯衰減的趨勢,300μs后波列振幅明顯減小、周期顯著增大;可看出整段波形同樣較規(guī)則、平滑。通過裂縫后,無明顯的直達S波;波列振幅無衰減趨勢;整段波形很不規(guī)則,有許多拐點,似乎疊加了許多散射與多次反射震相。
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為觀察更長時段波列的變化,分別在未過裂縫和通過裂縫的測線上,以0.4μs的采樣間隔、采集8192點繪制波形圖,波形時段約3280μs(見圖7)。
由于波形密集,無法看清細節(jié)的差異,但總體的差異,卻更明顯了。由圖可看出未過裂縫時,波列振幅明顯衰減;通過裂縫后,1#模型有一個很大周期的波列(約為1000μs),
2#模型的波列振幅無明顯衰減趨勢。這與上述觀測現(xiàn)象是一致的。
波形無法定量觀測,但波形圖的明顯差異,能夠提供檢測中判斷缺陷的重要信息。未過裂縫時,超聲波經(jīng)過均勻介質(zhì),震相較簡單,波形較規(guī)則,波列振幅衰減較快。經(jīng)過裂縫后,超聲波在裂縫處會發(fā)生多次反射、散射、繞射等,眾多震相疊加,使得波形極不規(guī)則;而缺陷的存在,則使得波列振幅衰減很慢;過縫后無明顯的直達S波,是由于裂縫中存在空氣,而S波無法在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中傳播的原因;1#模型過縫后出現(xiàn)很大周期的波列,是用于判斷缺陷的重要依據(jù),2#模型過縫后并沒有出現(xiàn)這樣一個大周期波列,可能是因為裂縫處有鋼筋相連的緣故。
五、結論與討論
1.對混凝土構件進行超聲無損檢測時,超聲波的振幅參數(shù)對混凝土構件中的裂縫是最為敏感的,本文實驗得到,通過裂縫后振幅(能量)衰減極大,僅為未過裂縫振幅值的1.69%-4.80%。換能器與試件耦合不好對振幅值的影響較大,在測試振幅參數(shù)時保證耦合良好和一致是至關重要的。在耦合良好和測試條件基本一致時,振幅值的大幅衰減可作為判斷混凝土構件存在裂縫(缺陷)的主要依據(jù)。
2.對混凝土構件的超聲檢測中,超聲波的速度參數(shù)對微小裂隙是不敏感的;缺陷較大則會引起速度值的顯著下降。本文實驗中,當裂縫較寬時,通過裂縫后速度大幅下降,為未過裂縫速度值的54%?；炷翗嫾械牧芽p會引起超聲波速度測試值的較大波動,達到±15%-20%,可作為混凝土構件存在裂縫(缺陷)的判據(jù)之一。
3.超聲波通過裂縫后,頻率值有所降低,但幅度不是很大,約為未過裂縫頻率值的65%-78%,即頻率參數(shù)用于檢測混凝土構件裂縫(缺陷)不夠敏感。當測距較短時,續(xù)至波與初至波迭加在一起,對頻率值的測試精度影響較大。因此對混凝土構件缺陷進行超聲檢測時,頻率變化只能作為一個參考因素;在檢測時應保證測試條件基本一致,盡可能減小測試誤差。
4.超聲波通過裂縫與未過裂縫,波形存在明顯差異。未過裂縫時,超聲波經(jīng)過均勻介質(zhì),震相較簡單,波形較規(guī)則,波列振幅衰減較快。經(jīng)過裂縫后,超聲波在裂縫處發(fā)生多次反射、散射、繞射等,多個震相疊加造成波形不規(guī)則;缺陷的存在使得波列振幅衰減很慢;因裂縫中氣態(tài)介質(zhì)對S波的阻隔作用,波形中觀察不到明顯的直達S波;超聲波通過裂縫后有時會出現(xiàn)很大周期的波列,可作為判斷缺陷的重要依據(jù)。
5.混凝土構件有多種類型,其內(nèi)部的缺陷也千差萬別,在混凝土構件缺陷的超聲無損檢測中,全面考察超聲波運動學和動力學各參數(shù)的變化,綜合分析其對應的問題,才能夠提高判斷的準確性,避免誤判和漏判。
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【關鍵詞】頸動脈粥樣硬化；腦梗死；彩色多普勒超聲
【中圖分類號】R743.3【文獻標識碼】A【文章編號】1004-5511（2012）06-0019-02
腦梗死是臨床常見和多發(fā)的腦血管缺血性疾病，頸動脈粥樣硬化是腦梗死的重要危險因素，它與腦梗死的發(fā)生發(fā)展密切相關。本文對100例腦梗死患者頸動脈進行彩色多普勒超聲檢查，旨在探討彩色多普勒超聲在預測及治療腦梗死的意義。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選擇我院2008年1月至2010年6月住院的腦梗死患者100例，所有患者診斷均符合全國第四屆腦血管會議制定的標準［1］，且均經(jīng)CT或MRI證實為腦梗死患者，其中男65例，女35例，年齡41-79歲，平均60.3歲。對照組為同期住院的非腦梗死患者80例，其中男50例，女30例，年齡38-72歲，平均53.8歲。
1.2 儀器與方法 采用PHILIPS-HD15彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率10MHz?；颊呷⊙雠P位，充分暴露頸部，由頸根部沿長軸及短軸依次檢查頸總動脈及其分叉處，頸內(nèi)動脈及頸外動脈起始段，盡可能探查至頸部最高點，測量動脈內(nèi)-中膜厚度及觀察斑塊大小、數(shù)量、部位、性質(zhì)和質(zhì)地等，①動脈壁的內(nèi)-中膜厚度≤1.0mm為正常。②粥樣硬化：IMT為1.0-1.5mm。③斑塊：內(nèi)-中膜不均勻性、不連續(xù)性增厚，IMT≥1.5mm，并且局部隆起，向管腔內(nèi)突起，分為不穩(wěn)定性斑塊（軟斑和潰瘍斑）及穩(wěn)定性斑塊（扁平斑和硬斑）［2］，軟斑為斑塊突出于管腔，回聲強弱不均，表面光滑連續(xù)；潰瘍斑為斑塊較大，基底較寬，頂部出現(xiàn)凹陷，邊緣回聲較低；扁平斑為局部輕微隆起，增厚，內(nèi)膜光滑，呈均勻的低回聲；硬斑為斑塊呈強回聲，高低不平，后伴聲影。
2 結果
腦梗死組100例中，IMT為（1.26±0.17）mm，對照組80例中，IMT為（0.91±0.16）mm，腦梗死組IMT相比對照組顯著增厚。腦梗死組檢出頸動脈斑塊79例，檢出率79%，對照組檢出頸動脈斑塊28例，檢出率35%，兩組間有顯著差異（P
3 討論
近年來國內(nèi)研究證實，頸動脈粥樣硬化是引起腦梗死的重要原因之一，頸動脈硬化斑塊的形成及脫落又是引起腦梗死發(fā)病的危險因素，其造成腦梗死的機理可能是：［1］、動脈內(nèi)膜損傷或形成潰瘍后，膽固醇沉積于內(nèi)膜下層，引起血管壁脂肪透明變性，進一步纖維增生，動脈變薄、迂曲、血管厚薄不均，血小板以及纖維素等血中有形成分粘附、聚集、沉著，形成血栓，血栓逐漸擴大，最終將動脈完全阻塞，由于栓塞血管供血的局部腦組織因血管閉塞的快慢、部位及側支循環(huán)所提供代償?shù)某潭炔煌a(chǎn)生不同范圍、不同程度的梗死。［2］、動脈粥樣硬化斑塊的碎片脫落造成遠端動脈閉塞，可成為腦梗死的病因，國內(nèi)研究結果也支持這一觀點［3］。在動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展過程中，內(nèi)膜是最早受累的部位，表現(xiàn)為內(nèi)-中膜增厚，繼而形成斑塊，斑塊好發(fā)于頸總動脈分叉處，這與頸動脈解剖結構及血流動力學特點有關，此處血流態(tài)更易出現(xiàn)紊亂及渦流，流速減慢，使得血液中脂質(zhì)等物質(zhì)更易在此形成斑塊。當管壁應力增大易造成富有脂質(zhì)斑塊破裂，暴露的脂質(zhì)或膠原一旦激活血小板，便啟動凝血系統(tǒng)，形成血栓或發(fā)生出血、潰瘍、斑塊脫落等，造成腦梗死的發(fā)生［4］。本組結果顯示腦梗死患者的IMT厚度及斑塊的檢出率均高于對照組，說明頸動脈IMT增厚及斑塊形成與腦梗死有明顯的關系，這與國內(nèi)外學者的研究［5-6］結果一致。近期研究認為［7］，腦梗死的發(fā)生不僅與斑塊的形成有關，更重要的是與斑塊的不穩(wěn)定性類型密切相關，軟斑的主要成分是脂質(zhì)及巨噬細胞，其發(fā)展較快，在血流切應力下很容易破潰形成潰瘍，潰瘍表面血栓形成或斑塊出血造成血管狹窄或閉塞，或發(fā)生栓子脫落形成栓塞。本組結果顯示腦梗死組中不穩(wěn)定性斑塊（軟斑及潰瘍斑）檢出率高于穩(wěn)定性斑塊，說明不穩(wěn)定性斑塊是發(fā)生腦梗死最重要的危險因素，可作為判斷和預測腦梗死發(fā)生的危險標記，因此斑塊的性質(zhì)更能夠反映出腦血管病變是否處于高危狀態(tài)，對腦梗死的起因和發(fā)展有一定的預測作用，對預防性治療有指導性作用。
綜上所述，頸動脈粥樣硬化與腦梗死的發(fā)生密切相關，頸動脈位置表淺，易于探測，超聲對血管顯示良好，相對于數(shù)字減影血管造影，多層面螺旋CT血管成像等，彩色多普勒超聲具有實時、快捷、經(jīng)濟、無創(chuàng)、方便、重復性好、診斷價值顯著等優(yōu)點，它不僅能提供血管解剖學方面的信息，還能提供血流動力學方面的變化，不僅能對已發(fā)生腦梗死的患者提供可靠的診斷依據(jù)及選擇最佳的治療方案，而且對預后的估計也有參考價值，更對臨床未發(fā)病的患者起到預報的作用，對降低腦梗死的發(fā)病率及死亡率有重要的意義。
參考文獻
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