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淺談無損檢測技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用論文
摘 要： 無損檢測技術(shù)是利用物質(zhì)的某些物理性質(zhì)因為存在缺陷或組織結(jié)構(gòu)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(chǎn)品和設(shè)備構(gòu)件的性質(zhì),狀態(tài)或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的一種特殊檢測技術(shù)。本文將重點論述多傳感器信息融合技術(shù)以及非接觸超聲換能技術(shù)在土木工程中的運用。
關(guān)鍵詞：無損檢測技術(shù)；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(nèi)部和表面有無缺陷的手段。它利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異�；蛉毕莸拇嬖谒鸬膶帷⒙�、光、電、磁等反應(yīng)的變化，評價結(jié)構(gòu)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(guān)系，評價構(gòu)件的允許負荷以及壽命或剩余壽命；檢測在制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)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(jīng)濟損失，減少人員傷亡。
一、多傳感器信息融合技術(shù)
目前，常用的無損檢測技術(shù)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(shù)可以有效地避免多種技術(shù)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(guān)聯(lián)、相關(guān)、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(diào)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(guān)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(jīng)特征提取，再進行數(shù)據(jù)關(guān)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(shù)在復(fù)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(yīng)的處理單元分別獨立地完成特征提取和決策等任務(wù)，然后進行關(guān)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(shù)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(yīng)用。
二、非接觸超聲換能技術(shù)
非接觸超聲換能技術(shù)是新型超聲檢測新技術(shù)。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(gòu)件間用諸如油脂或水等聲耦合介質(zhì)使超聲波的大部分能量傳入被檢構(gòu)件。無論使用何種耦合介質(zhì)，在檢測工作結(jié)束后我們都應(yīng)該將其清除，殘留的耦合介質(zhì)有時會造成工件的質(zhì)量問題。另外，在高溫或高速生產(chǎn)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(shù)——激光超聲技術(shù)。它利用脈沖激光產(chǎn)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(xué)上的聚焦可使檢測點很小。該技術(shù)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜或尺寸較小的工件進行無損評價。激光超聲技術(shù)在檢測時不需加任何介質(zhì)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(shù)可以廣泛應(yīng)用于對大型網(wǎng)架結(jié)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(shù)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(jié)果做出解釋,分析,評定與判斷,其中會涉及設(shè)備變量,工藝變量和應(yīng)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(shù)能得到正確實施,能夠得到可靠準確的檢測結(jié)果,進行正確的判斷和評價,要求無損檢測人員應(yīng)具備和保持一定的技術(shù)水平和實踐經(jīng)驗,應(yīng)能在統(tǒng)一的標準或規(guī)范下,使用標準化的檢測設(shè)備和檢測材料,正確實施無損檢測,獲得相同的,能復(fù)現(xiàn)的檢測結(jié)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(zé),而前者要直接對所檢測的產(chǎn)品負責(zé),因此在無損檢測技術(shù)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(zhì)量要求嚴格，因此其對質(zhì)量檢測技術(shù)有很高的要求，尤其是無損檢測技術(shù)。隨著時代的發(fā)展，無損檢測技術(shù)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(diào)無損檢測技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用。
參考文獻：
[1]中國高新技術(shù)企業(yè), 2009, (06)
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