超声无损探伤仪器发展现状和趋势

1 超声无损探测方法和技术现状

1.1 超声探伤技术国内现状

国内超声检测技术的主要研究领域可以分为检测方法研究和设备研发。在设备研发方面 主要为数字化超声波探伤仪、TOFD 超声检测系统、超声成像系统和磁致伸缩超声导波检测 系统；在检测方法和技术方面，主要为自动超声检测技术、超声成像检测技术、人工智能技 术、TOFD 超声检测技术和超声导波检测技术。

2000 年以来，国内研究机构和高校主要侧重于超声相控阵技术。例如清华大学的施克 仁教授和鲍晓宇博士、电子测试技术国防科技ZD实验室利用数字波形相位延时技术，设计 实现了多通道相控阵超声检测实验系统，达到了很高的发射延时分辨率 。ZG石油天然气管道科学院联合上海电气自动化设计研究所等单位，通过对超声波相位控制和电子方法，实 现了超声波声束聚焦、偏转。与国外同类产品相比，增加了横向裂纹的扫描检测、三维动态 缺陷显示功能。

近年来，国内科研机构开始侧重于研究数字化多通道超声检测技术，并结合自动化控制 技术，用于中小型管道类、曲面类构件的无损检测。例如，南京航空航天大学的芮华、徐大 专把传统的超声波无损检测技术和先进的虚拟仪器、数字信号处理、嵌入式操作系统等技术 相结合，研制了一种新型满足了自动化探伤中高重复频率(>1kbp s)和实时报警等关键性能的 要求的数字化超声波自动探伤系统。

国内研究的总体现状是，大多局限于声场理论的探讨和国外已有产品的仿制，缺少新的检测技术、检测方法以及检测系统设计方面的研究。换能器的研制上没有创新，为了达到聚 焦和偏转的目的通常只考虑数字延时，几乎都未考虑强度控制。国内外超声相控阵的检测仪 器价格昂贵，无法实现可控强度聚焦和偏转。 

1.2 超声探伤技术国外现状

国内外对超声检测技术的研究已经十分深入，特别是近年来国外对相控阵超声检测技术 的研究日趋活跃，例如在造船工业、核工业、航空工业等质量要求高的行业，开始引入超声 相控阵技术进行缺陷检测。 

2 超声探伤仪器现状

2.1 超声探伤仪器国内现状

五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。目前已 经形成自己的研制和生产基地。许多厂家，如广东汕头超声仪器研究所、中科院武汉物理研 究所、武汉科声、南通精密仪器、鞍山美斯等公司和研究机构都推出了自己的超声波探伤仪 系列产品。其中一些单通道手持检测仪的技术水平也已相当接近国外同类产品的，但数字式 多通道探伤仪（用于大型板材的自动化超声波探伤）的研制还基本处于起步阶段。直到1988 年鞍山钢铁公司从日本购入了一套二手厚钢板自动探伤设备，在生产中取得了比较好的效果 后，带动了国内钢板自动探伤设备的开发。目前国内在大型板材的探伤设备上，已经取得了 一定的成绩 。例如武汉的ZG科学院物理研究所推出的KS-128和KS-64 两种型号的探伤 系统，以及鞍山美斯探伤设备公司研制的MS-8nB型多通道数字式超声波探伤仪。分别用于 在线检测和离线检测。汕头超声电子研制的国产 64 路检测通道、实现动态聚焦功能的 CTS-2108 便携式超声相控阵探伤仪，采用开放式结构设计，可随时扩展更多检测通道。虽 然也具有线扫和扇扫功能，但还不能达到一次同时多角度检测，与国外产品存在一定的差距。

数字化超声波探伤仪配套机械传动装置构成自动超声检测装置，国内的一些公司已经有 相关产品。例如，武汉中科创新技术公司等国内数10 家公司生产的便携式和多通道数字化 超声探伤仪，通道数多达128 个，采样率Z高可达100MHz，已经用于无缝钢管、焊接钢管、 火车车轮、石油钻杆和汽车关键部件的自动化检测。

国产超声探伤仪在自动化和智能化方面与国外仪器还有较大差距。国产超声波探伤仪扫 描范围较小，测量还不是很精确。此外，对于大规格高性能铝合金厚板全面积探伤成套设备， 目前国内尚没有成熟的产品可供选用，而英国Ultrasonic Sciences 公司的厚板水浸探伤成套 设备（如图1）技术成熟，已经成功应用于铝合金厚板缺陷检测。 英国UltrasonicSciences公司生产的水浸探伤系统 

2.2 超声探伤仪器国外现状

国外公司如 GE 检测科技、R/DTECH、西门子、IMASONIC 等已推出商业化便携式超 声相控阵检测设备和大型超声相控阵检测系统。例如GEPhasorXS 型相控阵超声探伤仪可以 一次同时多角度检测，可随意切换常规超声和相控阵模式。使用相控阵模式时，PhasorXS 的扇形扫描功能大大提高了缺陷检测能力，只需要进行一次扫查，就能覆盖大面积的检测区 域，大大提高了检测工作的效率。操作人员无需更换探头或楔块，就能方便地利用一个探头 达到多个角度和聚焦深度。

数字式超声波检测仪器的发展速度极为迅速，其探伤效率和探伤速率都有质的飞跃。国 际上处于lingxian地位的超声探伤仪器生产商有：美国Panametrics 公司、美国PAC 公司、美国 GE 公司、德国Krautkraemer 公司、英国Sonatest 公司、英国UltrasonicSciences 公司、法国 SOFRATEST 公司等。美国Panametrics 公司产的EPOCH4PLUS 数字式超声探伤仪是手持便携式的，操作简便，扫描范围广，可达到1-10000mm，频率范围大，模拟带宽可达到25MHz，测量精度高。德国Krautkraemer 公司超声波探伤仪USN60是自动扫查系统的便携式超探仪，它集模拟性能与数字优点于一身，在金属中的扫描范围可达到27940mm。德国KrautKraemer 公司生产的USD10 型智能超声探伤仪能实现自动探伤和显示缺陷的位置和数值。