無損檢測技術論文精選(九篇)

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第1篇：無損檢測技術論文范文

關鍵詞：金屬材料；焊接；超聲無損檢測技術

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.025

0 前言

金屬材料被廣泛應用與基礎建設和進出口貿易中，是我國經濟發展中重要的一部分。金屬焊接材料的高質量和高精度是保障金屬焊接行業高速發展的核心技術手段。超聲無損檢測技術能夠進一步提高金屬材料焊接接頭的質量，保障金屬材料焊接的安全性。因此，為了進一步推廣超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用，充分發揮其應用效果，對超聲無損檢測技術在金屬材料焊接的應用進行深入分析具有重要的意義和作用。

1 超聲無損檢測技術

超聲無損檢測技術是一項高精度，高質量的檢測技術。隨著全球經濟一體化發展，各國在實現貿易往來同時也逐漸實現了技術交流，進一步奠定了國內各先進技術水平的提升。超聲無損檢測技術主要是利用超聲波在物體內和物體與物體之間的傳播進行材料檢測。研究證明超聲波無損檢測技術中超聲波在彈性介質材料中可以進行傳播，且傳播的速度與超聲波的波型、介質材料的溫度、應力、組織均勻性有關。不同的介質超聲波的傳播速度不同，在一般的固體介質材料中，溫度升高聲速越低，應力狀況也會影響傳播速度，同時材料組織的均勻性也嚴重的影響超聲波的傳播。此外，超聲無損檢測技術的檢查精度和檢測深度較廣，為實際工程中的檢測帶來了重要的貢獻。

2 金屬材料焊接中應用超聲無損檢測技術的作用

隨著超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用人們發現其具有檢測金屬材料缺陷的作用。其中包含檢測金屬材料內部缺陷的作用，具有檢測金屬材料焊接宏觀缺陷的作用和檢測金屬材料焊接微觀缺陷的作用三個方面[2]。

第一，檢測金屬材料內部缺陷的作用。金屬材料在焊接的過程中由于受到各個方面因素的影響，在焊接接頭中存在各種各樣的缺陷，使得焊接 接頭性能不連續，因此，在金屬材料焊接的過程中各個金屬材料內部的完整性是保證整個焊接材料完整性的根本。利用超聲無損檢測技術能夠對材料內部缺陷進行檢測，明確在材料內部是否存在裂紋，氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，保障材料自身內部質量。

第二，具有檢測金屬材料焊接宏觀缺陷的作用。利用超聲無損檢測技術能夠起到對金屬材料焊接宏觀缺陷檢測的作用[3]。在金屬材料焊接的過程中液態金屬會沿著焊縫流到母材料上，當金屬材料冷卻后就會形成金屬瘤，嚴重影響整個金屬材料焊接的宏觀完整性。因此，在焊接的過程中利用超聲無損檢測技術能夠宏觀測量金屬的厚度，起到檢測宏觀缺陷的作用，這主要是用于測量厚度。

第三，檢測金屬材料焊接微觀缺陷的作用。金屬材料焊接中的微觀缺陷主要表現在焊接工藝不標準，焊接局部溫度過高，焊接表面氧化等現象。微觀缺陷會嚴重影響金屬材料焊接質量。利用超聲無損檢測技術能夠通過超聲波對金屬材料焊接的各項指標進行檢測，從而實時的反應焊接微觀缺陷，進行焊接修正，提升金屬材料焊接質量。

3 金屬材料焊接中超聲無損檢測技術應用分析

3.1 金屬材料焊接中超聲無損檢測技術應用的方法

金屬材料焊接中超聲無損檢測技術應用的過程中存在多種檢測方式。因此，在實際工作的過程中需要選擇合理的檢測方法對其進行檢測。每一種金屬材料根據材料本身的性能、形狀、大小等不同會導致金屬材料出現不同缺陷的差異性。因此，在選擇超聲無損檢測技術中首先，需要根據金屬材料自身預期產生的缺陷的特征對其進行檢測方法的選擇；其次，在實際檢測的過程中需要采用多種檢測技術相結合的方式，以超聲無損檢測技術為主，輔助其他檢測技術這樣才能共同完成金屬材料焊接檢測。在技術組合應用的過程中檢測人員需要根據檢測的內容和檢測的位置，實現檢測技術結合應用選擇。超聲無損檢測技術主要是以高穿透性、識別性和定位準確為優勢[4]。因此，在檢測的過程中根據檢測位置的實際情況可以選擇互補的檢測方式對金屬材料焊接實施實際工程檢測，從而保障檢測的全面性和準確性。最后，在應用超聲無損檢測技術的最后一個環節是實現檢測人員之間的數據交流，利用數據交流結果和內容等對檢測的結果進行分析處理，實現整個金屬焊接材料檢測技術調整，及時彌補焊接中的缺陷和弊端。

3.2 金屬材料焊接中超聲無損檢測技術應用注意事項

根據對實際工程中超聲無損檢測技術的應用分析我們發現在日常金屬材料焊接中應用應該注意以下幾點：

第一，明確金屬材料圖紙設計中對焊接金屬的技術要求，選擇合理的超聲無損檢測標準；

第二，明確超聲無損檢測技術應用的檢測時間，按照整個金屬材料的加工環節，對其技術處理進行實際檢測應用；

第三，準確的方式超聲無損檢測技術的探頭位置，從而提高檢測數據的準確性。

第四，在超聲無損檢測技術數據處理中明確反射波幅值，保障超聲波反射回路和速度的完整性和準確性。

4 總結

超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用進一步提升了金屬材料焊接的質量，從而為我國機械制作工程行業的發展奠定了基礎，實現了高焊接效率，高焊接質量的金屬材料焊接技術創新，為我國金屬材料焊接工藝的發展貢獻微薄之力。

參考文獻：

[1]宮宇帝.金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的有效應用探析[J].科技創新與應用，2015，12（01）：115.

[2]吳超.探析金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的有效應用[J].科技經濟市場，2015，10（04）：13-14.

第2篇：無損檢測技術論文范文

[關鍵詞]混凝土 無損檢測 模擬試驗 數字化視頻 教學設計 教學效果

[中圖分類號] TU528 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）16-0117-02

混凝土無損檢測技術是指在不破壞混凝土結構構件條件下，在混凝土結構構件原位上對其強度和缺陷進行直接定量檢測的技術。無損檢測技術不僅具有非破損、原位檢測等特性，且簡便易行、快速高效，是在建筑物原位上獲得其真實質量的唯一途徑，也是土木工程檢測的實用技術和提高建筑物質量的保證。無損檢測技術在土木工程中的應用一直受到國家和科技工作者的高度重視。

同濟大學材料科學與工程學院已開設“材料檢測技術”課程三十余年，該課程以混凝土建筑物無損檢測技術為主要內容，不斷地探索無損檢測的教學方法，以培養從事無損檢測相關技術的人才。然而，長期以來，由于我國的教育重理論、輕實踐，導致技術創新型高層次人才缺乏。培養寬專業、厚基礎、強能力的人才，提升學生的動手能力和創新能力是亟待研究的課題。[1] [2] [3] [4]

本論文針對這門課程講授過程中的實踐性教學，詳細介紹了混凝土缺陷模擬的試驗教學設計與實施過程，論述了采用數字化視頻及先進專用教學儀器在無損檢測實踐性教學中的優勢，并總結混凝土無損檢測實踐性教學的相關成效，以期為強化學生理論知識、培養學生專業技能及實踐能力提供參考。

一、混凝土缺陷模擬的無損檢測試驗教學設計

混凝土缺陷是指破壞混凝土的連續性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的強度和耐久性的不密實區、空洞、裂縫或夾雜泥沙、雜物等。當混凝土的組成材料、工藝條件、內部質量及測試距離一定時，各測點超聲傳播速度、首波幅度和接收信號主頻率等聲學參數一般無明顯差異；如果某部分混凝土存在空洞、不密實或裂縫等缺陷，破壞了混凝土的整體性，通過該處的超聲波與無缺陷混凝土的相比較，聲時、波幅等接收信號會產生明顯變化。[5]

混凝土缺陷模擬的無損檢測試驗教學設計，即在實驗室條件下，模擬工程現場建筑物中的混凝土構件缺陷，以達到超聲波檢測混凝土缺陷的實踐性教學目的。本試驗主要針對混凝土中空洞、分層、鋼筋位置及裂縫等問題，設計成型有缺陷的混凝土試塊。學生可以采用超聲儀對所設計的混凝土進行實測，獲得混凝土的聲速、波幅和波形的信息，以推斷和檢查混凝土結構內部的空洞、裂縫及其他缺陷的位置等，增強學生的動手實踐能力。

（一）混凝土內部缺陷檢測

混凝土內部缺陷檢測試驗設計成型混凝土試塊，試件尺寸為200mm×200mm×200mm，將試件分為ABCD四部分[如圖1（a）]，澆搗試件時按設計要求在“A”處放置好了一塊均質泡沫，近似模擬空氣空洞缺陷。超聲脈沖波在混凝土中遇到缺陷時產生繞射，可根據聲時及聲程的變化，判別和計算缺陷的大小。用對測法檢測混凝土試塊，比較A、B、C、D四個位置的聲時和波幅，從而可以確定缺陷的部位。

（二）混凝土分層的檢測

混凝土分層檢測試驗設計成型混凝土試件，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，將試件設計為a、b兩層[如圖1（b）]，澆搗試件時按設計a層為多砂漿少石子層，b層為多石子少砂漿層，以此來近似模擬混凝土的分層。采用對測法（等幅檢測）檢測混凝土試塊，分別比較a層和b層的聲時和波幅，從而可以判定砂漿層及混凝土層。

（三）混凝土中鋼筋位置的檢測

混凝土中鋼筋位置的檢測試驗設計成型混凝土試件，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，將試件依次劃分為1-9九部分[如圖1（c）]，澆搗試件時按設計要求在“1”處埋入一小段鋼筋，以此來近似模擬檢測超聲波在鋼筋混凝土中的變化。用對測法測混凝土試塊，依次檢測“1”-“9”測點，當發現鋼筋位置時，在其左右移動換能器，觀測聲通路通過鋼筋及附近時的首波波形變化，以此可檢測出鋼筋的位置。

（四）混凝土裂縫深度的檢測

混凝土裂縫深度的檢測試驗設計制作混凝土試件一塊，試件尺寸為100mm×100mm×400mm，并在試件中間預留50mm深的縫隙，以此來近似模擬混凝土中的裂縫[如圖1（d）]。利用平測法，根據首波反向“臨界點”來判斷裂縫的深度。

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圖1 混凝土缺陷模擬試件及示意圖

二、數字化視頻及教學專用儀器的應用

數字化視頻教學及專用教學儀器的引入直觀性強，能夠突出要點，且有助于學生對概念的理解和方法的掌握。采用數字化視頻教學能夠圖文聲像并茂，多角度調動學生的情緒，吸引學生的注意力，提高學生的興趣。

以回彈法為例，由于回彈儀的主要機芯零部件隱藏在回彈儀機殼體中，其實際工作原理，學生難以理解。如果在課堂教學過程中，采用數字化視頻教學，播放拆卸與安裝回彈儀的教學視頻以及回彈儀在實際工程中的使用及檢測過程的視頻，并組織學生在實驗室親自動手拆卸與組裝回彈儀，就可以極大地幫助學生理解回彈儀的工作原理，熟悉回彈儀的內部構造，掌握回彈儀的拆裝技術及其維護保養的基本常識。此外，還可以采用教學專用透明回彈儀，由于回彈儀機殼透明，這樣，在回彈儀工作的過程中，其工作原理即可一目了然。

通過多媒體視頻教學實現了對傳統教學方法的有益補充，并通過對真實情景的再現和模擬，使學生能夠將理論與實踐結合起來，加深了學生對理論知識的認識，有利于突破傳統教學中的難點，并克服傳統教學重理論、輕實踐的弊端。同時，多媒體視頻教學還具有信息量大、容量大的特性，能夠節約空間和時間，提高教學效率。

三、混凝土無損檢測技術實踐性教學成效

（一）提高了操作技能

通過實踐性教學環節和數字化視頻教學，讓學生在實踐中理解了儀器的工作原理，熟悉了回彈儀的基本構造，掌握了回彈儀的拆裝技術及維護保養的基本常識。通過混凝土缺陷模擬的超聲波檢測試驗，學生掌握了超聲波檢測儀的使用操作方法，并模擬工程現場測定了混凝土缺陷對混凝土超聲參數（聲速、波幅、波形等）的影響，最終能夠用聲速、波幅及波形等超聲參數的變化綜合分析混凝土的質量狀況。

（二）提高了團隊意識

試驗的完成需要同組中每個同學的相互配合，只有每個同學都能夠獨立自主地完成試驗中自己所負責的部分，然后配合同組中的其他同學，才能使整個試驗過程得以順利進行。實踐性教學活動的開展既增強了學生的責任心，又培養了學生的團結協作精神。

（三）創新了教學方法

在混凝土無損檢測技術的教學過程中，引入數字化視頻教學方法，創新性地模擬工程現場設計實踐性教學方案，創新了教學方法。對于學生而言，能夠將課堂上的理論知識與現場實際操作相對應，加深了對理論知識的理解，提高了教學效率，達到了理論與實踐相結合的目標。

四、結論

由于工程建設的實際需要，混凝土無損檢測技術始終具有較強的生命力。我們可以預料，隨著科學技術的發展和工程建設規模的不斷擴大，無損檢測技術將會不斷地更新以適應工程需要，其發展前景是廣闊的。在混凝土無損檢測技術的教學過程中，創新性地開展實踐性教學活動，強化了學生對無損檢測技術理論知識的理解，采用理論與實踐相結合的教學方法，提高了學生的實踐操作技能，有利于無損檢測技術人才的培養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 郭曉潞，施惠生.建筑材料制備工藝實踐性教學初探[J].中國建設教育，2012（1）：77-79.

[2] 張科強，楊波.混凝土的無損檢測方法及其新發展[J].混凝土，2007（5）：99-101.

[3] 孫從廣.混凝土無損檢測技術淺析[J].科技資訊，2012（20）：60.

第3篇：無損檢測技術論文范文

近年來，隨著我國城市化建設進程的不斷加快，各類建筑與日俱增。鋼結構以其自身諸多的優點，被廣泛應用于建筑工程建設當中。焊接是鋼結構構件連接的主要加工方法，其在鋼結構建筑中具有無可替代的重要地位，而焊接質量的優劣直接關系到鋼結構的整體質量。在焊接質量控制中，焊縫質量檢驗是非常重要的環節之一。基于此點，本文就建筑鋼結構焊縫無損探傷檢驗的幾點問題進行淺談。

關鍵詞：建筑鋼結構；焊縫；無損檢測技術

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

一、建筑鋼結構焊縫無損探傷檢驗中存在的問題

（一）鋼結構焊縫無損探傷檢驗常用的方法

1.超聲波探傷技術。是指利用超聲波檢測儀探測材料結構內部缺陷的一種無損檢測方法。目前，超聲波探傷被廣泛應用于建筑結構無損探傷檢驗中，具備操作簡單、靈敏度高、成本低、探測效率高、對人體無損傷等優點，但是由于該方法在對缺陷進行定性定量評定時，受探傷技術人員技術水平和實踐經驗的影響較大，所以難以滿足精確評定的要求。

2.射線無損檢驗法。由于該方法具備準確判定缺陷形狀的優點，加之獲取的缺陷定量信息可靠性較高，所以被廣泛應用于密閉性要求較高的鋼結構產品無損探傷檢驗中。但其缺點也比較明顯，如射線對人體存在一定危害性，并且射線探傷的成本高，所需檢驗時間也相對較長。

3.磁粉探傷無損檢測技術。主要是指在強磁場當中，當鐵磁性材料存在表層缺陷時，會對磁粉產生吸附效果，通過對磁粉吸附的多少來判斷焊縫內部是否存在缺陷。由于磁粉探傷僅能夠發現磁性金屬表面或是與表面極為接近處的焊縫缺陷，從而使得其只能作為定量分析之用，很難判斷出缺陷的準確性質及具體深度。

（二）焊縫無損探傷檢驗中存在的具體問題分析

鑒于上述幾種檢驗方法中，超聲波探傷在建筑鋼結構焊縫檢驗中應用范圍最廣，為此，下面僅針對該方法在具體應用過程中存在的一些問題進行分析。

1.一次波盲區問題。因節點球焊縫本身的結構特點，使得超聲波探傷檢驗僅能夠從桿件的一側進行，由于檢驗過程受到了一定的限制，致使無論選用任何一種折射角的探頭進行一次波探傷時，都存在無法檢測到的范圍，這就是所謂的一次波盲區。正是因為盲區的存在，嚴重影響了實際檢驗效果，這樣很容易引發各類問題。

2.曲率問題。通常情況下，螺栓球鋼網架結構當中的桿件基本都是口徑較小且管壁較薄的鋼管，具體尺寸一般在8mm-160mm之間，由此可知其表面的曲率相對較大，這樣一來便導致了超聲波探頭與被測工件之間的接觸面積縮小，致使耦合條件差，聲能的損失會變得十分嚴重，回波信號會大幅度降低，增大了靈敏度補償值確定及調整的難度，而這一現象會對焊縫缺陷的長度測量及位置確定造成很大影響，利用經驗公式計算出來的指示長度便會超出實際值。

3.偽缺陷信號的識別問題。在采用無損探傷技術對建筑鋼結構的焊縫進行檢驗時，一旦出現偽缺陷信號顯示，很容易導致檢驗結果錯誤或是漏檢等情況發生。引起偽缺陷信號的因素主要包括以下幾個方面：圓度不足、破口角度存在偏差、間隙量偏差以及根部反射等等。

（三）解決措施

針對上述檢驗中存在的具體問題，可以采取以下措施加以解決：

1.控制好超聲波探頭的晶片尺寸。通過對上文中的問題進行分析可知，在整個檢驗過程中，想要進一步確保檢驗結果的正確性，超聲波探頭是非常關鍵的關節。在焊縫的實際檢驗過程中，對于超聲波探頭的要求如下：雜波少、尺寸小、能量集中、指導性好、前沿短等等。為此，在探頭的選用上必須控制好晶片尺寸。如可采用小管徑的單晶斜探頭，它的晶片尺寸是6×6mm、前沿距離為5mm左右、外形尺寸為11×19mm，基本符合超聲波探頭在實際檢測過程中的使用要求。

2.合理確定K值。由于超聲波頻率會對建筑鋼結構焊縫檢驗的結果造成較大的影響，所以應根據靈敏度高、頻率高、分辨力高、指向性高的要求以及焊縫特點，選用頻率為5MHz的探頭。為了提高檢測質量，探頭K值的選定要著重于考慮三個方面，即保證聲速中心線與危險性缺陷具備垂直關系，保證聲速能夠掃查到焊縫的整個截面，保證聲速具備一定的靈敏度。根據以往檢測的經驗，K值可利用公式確定：K≥(A+B+L0)/T 上式中中，A表示球面與管壁內接點到外焊縫邊緣的水平距離（mm）；B表示內焊縫寬（mm）；L0是探頭的前沿距離；T則表示鋼管桿件的管厚度。通過公式計算，可采取K值為2.5或3的探頭。

3.對探頭的曲面進行修磨。在鋼管曲率較大且半徑不同的前提下，探頭與鋼管之間的有效面積會有所減小，這樣便會導致聲速嚴重擴散，從而使聲波很難進入到焊縫當中。為此，在實際檢驗中，應當將與探頭接觸的表面進一步縮小，使他們之間形成一個相同的曲面，這樣能夠進一步確保檢測結果的準確性。

二、建筑鋼結構焊縫無損探傷檢測技術的發展趨勢

近些年來，隨著計算機技術、圖形圖像處理技術以及電子測量技術的不斷發展和完善，為鋼結構焊縫無損檢測技術的發展提供了有利條件，在未來一段時期內，鋼結構焊縫無損檢測技術應當朝著檢測儀器自動化和數據處理智能化這兩個方面發展，具體內容如下：

（一）檢測儀器智能化

現階段的無損檢測基本都是由人工操作完成的，如磁粉檢測等等，這樣一來整個檢測過程受人為因素的影響較大，從而會影響到實際檢測結果，致使獲得的檢測數據準確性和客觀性不足。而實現檢測儀器自動化，則能夠降低人為因素對檢測結果的影響，使數據誤差縮小到最低限度。

（二）數據處理智能化

通常情況下，檢測儀器在使用過程中，基本都會發出噪音，而焊縫無損檢測主要憑借的都是一些聲學、熱力學以及電磁學，它們對于噪音都非常敏感，為此，在實際檢測過程中的濾波降噪成為數據處理環節中的一項重要工作。當前，神經網絡是焊縫無損檢測研究的重要課題之一，其不但能夠對各種數據進行濾波處理，而且還能進一步降低噪音帶來的影響，一些專家學者將神經網絡與數據信息處理技術有機地融合到一起，構建出了一些新的算法，如FNN、RS等等，這在一定程度上推動了無損檢測技術數據處理智能化的發展。

參考文獻

[1]楊燕萍.楊清平.金順敬.超聲波探傷視頻檢測及系統實現——計算機視覺技術在焊縫缺陷檢測中的應用[J].浙江建筑.2008(12).

[2]歐曙光.潘智杰.某工程鋼結構焊縫超聲波檢測實例分析[J].工程質量A版.2008(5).

第4篇：無損檢測技術論文范文

關鍵詞：無損檢測路基病害高密度電法

路基檢測是路基工程施工技術管理的重要組成部分，路基檢測工作對提高路基質量、加快路基工程進度、降低工程造價、推動工程施工技術進步，都起到了重要作用。近年來，隨著檢測技術的發展，無損檢測技術逐漸被引入到路基病害檢測與評價中，但其尚處于發展階段，有待進一步的完善與提高。

1路基病害與成因

路基在大氣中、由于路基在承受土體自重、行車荷載和各種自然因素的作用下，導致各個部位產生變形，變形又引起路基標高和邊坡坡度、形狀的改變，嚴重時造成土移，危及路基的整體性和穩定性，造成路基的各種破壞。下面簡要介紹幾種主要路基病害及其成因。

1.1路基沉陷

路基表面產生較大的豎向位移,引起地基下沉或向兩側擠出,形成不均勻沉陷。形成的原因是由路基填料選擇和填筑順序不當,填筑方法不合理等,如填料中混入種植土、腐殖土或泥沼等劣質土,或土中含有大塊土或凍土等,填筑的石料規格不一,性質不勻,空隙大,在汛期可能產生明顯的局部下沉；或者填筑時未在全寬范圍內分層填筑,填筑厚度不符合規定,填料質量不符合要求,水穩性差,原路邊坡沒有去除植被、樹根,未做臺階處理；不同性質的填料混填,因不同土類的可壓縮性和抗水性差異,形成不均勻沉降,路基填料含水量控制不嚴,又無大型整平和碾壓設備,使壓實達不到要求；施工過程中未注意排水,遇雨天時,嚴重積水,浸入路基內部,形成水囊,晴天施工時也未排除積水,就繼續填筑，以致造成隱患,施工單位責任心不強,自檢控制不到位等因素引起的。路基陷穴的病害成因：造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和行車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和行車荷載的反復作用下，洞頂的巖土結構逐漸遭到破壞，承載力也逐漸喪失，最終突然塌陷。

1.2路基滑坡

斜坡巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面或帶整體下滑的現象，叫做滑坡。滑坡是山區公路的主要病害之一。滑坡常使交通中斷，影響公路的正常運輸。大規模的滑坡，可堵塞河道，推毀公路，破壞廠礦，掩埋村莊，對山區建設和交通設施危害極大。產生滑坡的病害成因：有內在因素，也有外在因素。內在因素是形成滑坡的先決條件，它包括巖土性質、地質構造、地形地貌等。外因通過內因對滑坡起著促進作用，它包括水的作用、地震和人為因素等。所以，滑坡是內外因素綜合作用的結果。

1.3路基崩塌落石

崩塌落石是塹坡或上山坡的巖塊土石發生崩塌或墜落造成危害的地質現象。具有突然、快速和較難預測的特點，是地形、地質比較復雜的山區公路十分常見的路基病害，對行車安全危害甚大，經常導致中斷行車，甚至行車顛覆。形成崩塌的原因有：①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡，坡度大于45°、高度大于30 m，特別是坡度在55°～75°的斜坡，是崩塌多發地段。②由風化的堅硬巖層組成的又高又陡的斜坡，如互層砂巖，穩定性更差，容易形成崩塌。③受地質構造影響嚴重，有很多結構面將巖體切割成不連續體的斜坡，特別是有兩組結構面傾向線路，其中一組傾角較緩時，容易向線路崩塌。

1.4基床翻漿冒泥、下沉外擠

基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發展使基床抗剪強度下降,導致路肩隆起或邊坡外擠。病害成因：基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進一步下降的土質基床在行車荷載反復作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現為季節性,即雨季發生,旱季不發生；水若源于地下水,則翻漿冒泥表現為常年性,但雨季比較嚴重。基床土遇水承載力下降,原因比較復雜,如基床土為膨脹土未更換或改良；排水系統不完善；基床未作砂墊層或厚度不足。

2無損檢測技術在路基病害檢測中的應用

路基檢測是公路工程檢測技術新科學的重要部分。無損檢測是利用其他學科的先進技術合理有效的應有于公路工程的檢測，它融檢測理論、儀器開發研制和測試操作技術及路基工程相關學科基礎知識于一體。

2.1病害概況

某高速公路出現嚴重的滑坡段滑坡由南東向北西傾斜，該滑坡體目前病害的表現形式主要是：坡體部分滑落到高速公路路面上，滑落物為塊石夾泥土，坡體多處開裂并在繼續發展，為土質滑坡；滑坡平面形態呈圈椅形，傾向北西，坡向320°，坡角25°～45°，長約200m，寬50～100m，平均寬60m，厚5～10m，平均厚約10m；滑坡主滑方向320°，滑體坡主要由塊石土夾粉質粘土組成，塊石粒徑1～3m，含量約為60%。

2.2高密度電阻率法探測效果分析

高密度電阻率法的工作原理是基于垂直電測深、電測剖面和電阻率層析成像，通過高密度電阻率法測量系統中的軟件，控制著在同一條多芯電纜上布置連結的多個(60~120)電極，使其自動組成多個垂向測深點或多個不同深度的探測斷面，根據控制系統中選擇的探測裝置類型，對電極進行相應的排列組合，按照測點位置的排列順序或探測斷面的深度順序，逐點或逐層探測，實現供電和測量電極的自動布點、自動跑極、自動供電、自動觀測、自動記錄、自動計算、自動存儲。

1）高密度電阻率法探測裝置的選擇。一般而言，不同裝置對地質體的異常反應大致相同，但又有不同的特點。溫納四級分辨能力較低，而偶極、微分分辨能力較高；對地形起伏、表面不均勻等干擾，溫納四級的影響較小，而其它不對稱電極則影響較大；在本次檢測實例中，根據探測對象、地形條件選擇溫納裝置AMNB(α)、偶級裝置ABMN(β)電極、α2電極排列方式進行探測。

2）高密度電阻率法測線布置。高密度電阻率法測線在滑坡體的中上部和中下部各布置一條測線、測線近似平行高速公路路線，預案中本來要在滑坡體中間沿滑坡方向布設一條測線,但由于地形、地物因素的影響無法布設。分別測線L1、L2現場探測相片。滑坡體中上測線L2：通過對3種排列方式現場探測數據的正演和反演處理和分析，高密度電阻率法探測有一定的影響因素，三種排列方式中α2排列干擾因素相對較大，α和β排列方式測量效果最好，YK219+61.5～YK219+238.5里程滑坡體中下測線L2高密度電阻率法探測α和β排列成果，經檢測資料及處理推測，L2測線中間段約70～80m寬度(α排列里程大約在YK219+120～YK219+190和β排列里程大約在YK219+110～YK219+190)范圍，測線下部區域電阻率相對較低，其含水相對較豐富，存在滑移，滑移層厚度≥5m，部分區域達到近20m左右。在滑坡探測中，由于滑坡體于基巖之間存在明顯的電性差異，覆蓋層多呈低電阻率的閉合圈，而下伏基巖則表現為高阻反應，且連續性較好，因此基覆界線較為明顯。

第5篇：無損檢測技術論文范文

關鍵詞：路面；病害；檢測

中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A 文章編號：

路面缺陷檢測和預測在道路質量控制體系中的作用至關重要。它不僅能有效探測路面可能發生的各種病害,也可以對路面結構各層在使用過程中的結構性能變化做出分析和預測。近年來,傳統檢測技術已經逐漸被新型檢測技術取代。國內外許多研究者在不斷開發新型、實用的路面檢測技術。國外在路面檢測技術方面的研究已經有30多年的歷史,并且隨著高新技術的發展在近些年里有所突破。我國從20世紀80年代后期開始,通過設備和技術引進與自主研發,在路面檢測領域也獲得了長足的發展。

彎沉檢測技術

路面彎沉是表征路面結構整體強度的重要指標。最初是通過貝克曼梁利用杠桿原理進行人工測試,測量結果為單點靜態回彈彎沉,這種方法技術簡便、易于普及,但是檢測精度受人為和環境因素影響大、工做效率低。其后又相繼開發生產出自動彎沉儀、穩態動力彎沉儀等。但因其具有動力荷載較小,不能完全反映實際行車情況的缺點,后又被落錘式彎沉儀(FWD)所取代。目前FWD被世界各國廣泛用于動態彎沉檢測和結構性能評價。

FWD的工作原理是通過計算機控制下把一定質量的重錘由液壓傳動裝置提升至一定高度,然后釋放,使其自由下落,落在一剛性圓盤上(荷載盤),對路面產生一個脈沖荷載,其作用時間和振幅值非常接近于運動著的汽車輪載,在該荷載作用下,路面產生變形,形成彎沉盆。彎沉盆各處的變形或者最大位移值,由分布在彎沉盆不同位置上的數個位移傳感器測定。荷載的大小通過改變落錘重量,其提升高度可在相當大的范圍內調整,并通過剛性圓盤作用到路面上,路面的變形由5~9個位移傳感器測出。基于彎沉盆數據反演路面結構層模量是FWD應用的關鍵技術。

路面結構缺陷及隱患檢測技術

傳統的混凝土缺陷無損檢測技術主要是超聲法,隨著科學技術的發展一些新興的無損檢測技術如紅外法、雷達法、沖擊回波法、聲發射法等也相繼應用于混凝土缺陷的無損檢測。因各種檢測方法的特點和應用范圍存在差異,目前國內外在路面結構檢測中應用最為廣泛的檢測技術為探地雷達檢測技術和沖擊回波檢測技術。

探地雷達檢測技術

雷達波屬于電磁波的一種,其主要原理是雷達波在混凝土中傳播時,其傳播速度與介質的介電常數相關,當遇到混凝土界面、內部缺陷、鋼筋等介電常數變化較大的目標時發生反射、散射等,通過反射信號的波形、傳播時間等參數判斷混凝土內部狀況。

對于非磁性介質,電磁波的反射特性僅與介質的介電常數有關。探地雷達發射的電磁波在地層中傳播的過程中,遇到該反射界面就會產生反射波,從而探地雷達根據不同的反射波的振幅、相位及頻率特征進行對比,確定路面的結構層厚度及路基病害。

沖擊回波檢測技術

沖擊回波法的原理是由彈性沖擊產生的瞬時應力波理論。由鋼球短促敲擊混凝土表面,產生低頻應力波(70kHz以下),該應力波進入混凝土結構內部并在缺陷或其它界面處發生反射。由反射波引起的結構表面位移被傳感器記錄下來,產生電壓―時間信號,即波形。該信號描述了由結構內部應力波的多次反射引起的瞬時振動。在這些振動中占主導地位的頻率同來自結構內部不同深度反射上來的應力波有關。由于缺陷的存在,波的傳播方式以及在實心結構中發生的發射均被改變。這些變化在沖擊回波測試中的波形及頻譜上均有反映。沖擊回波技術在路面檢測中主要用于路面厚度、裂縫等的檢測分析。

路面應力應變檢測技術

路面在使用過程中要不斷經受荷載、溫度等的影響,在結構內部產生應力,這些因素均能引起路面結構內部的損傷,從而影響到路面的整體使用性能。常見的主要有電阻式和振弦式等幾種,但是這些傳統的傳感器技術由于受到工作原理和材料性質所限,多為點傳感,采集的數據量有限,難以滿足目前土木工的監測要求,而傳感器材耐久性差,不便于更換缺陷,更影響到了檢測結果和技術的推廣。

光纖傳感器由于光纖良好的物理化學特性以及杰出的傳導、傳感性能,使其在近年來得到迅猛發展。可廣泛用于路面結構熱應變和溫度檢測、結構內部應力應變檢測、裂縫檢測和結構整體性估計等幾方面。光纖傳感器具有連續監控、傳輸容量大、耐久性好、抗干擾能力強、輕細柔韌和測量精度高等優點,使其表現出卓越的工作性能以及良好的發展前景。

路面破損狀況檢測技術

路面破損檢測自動化技術一直是路面管理領域的重要研究方向,目前以基于攝影/攝像和模式識別技術的圖像檢測方法應用最為廣泛。交通部公路科學研究所開發了“路面圖像識別系統”CiAS (Cracking Image Analysis System)。CiAS系統能夠對路面破損(裂縫、坑槽等)進行自動分析和處理,確定裂縫位置,計算裂縫長度和寬度,并按照我國現行規范的分類標準進行自動歸類,數據處理結果還可直接發送給路面管理系統(CPMS)。現有的路面破損自動檢測系統均需采用現場檢測、離線分離的工作方式,因具有圖象識別功能、識別精度較低、數據處理工作極大等缺點,一定程度上限制其進一步廣泛應用。

病害的產生極大地降低了路面的使用性能,同時也帶來了巨大的經濟損失。因此,對路面結構實行安全檢測顯得異常重要。目前越來越多的現代化高新技術融入到檢測技術中,使得路面結構檢測技術正向快速、準確、便捷等方向發展。掌握適合我國高等級公路病害的合理檢測技術和手段,對路面早期病害的成因準確地進行分析和處治,具有重要的意義

參考文獻：

[1]李 強.潘玉利.路面快速檢測技術與設備研究進展及分析[J].公路交通科技,2005(9).

[2]易文成.徐繼欣.落錘式彎沉儀工作原理及檢測應用[J].公路交通技術,2006(1).

[3]郭璐璐.光纖傳感器在土木工程中的應用與發展綜述[J].施工技術,2006(2).

[4]余正武.高速公路路基路面病害檢測技術的合理選擇[J].公路,2007(5).

第6篇：無損檢測技術論文范文

關鍵詞：損傷檢測，土木工程，健康監測

 

0 引言

任何土木結構都會由于材料本身老化、過度使用、環境侵蝕、缺乏維護等因素的影響而失效，對土木工程結構進行有效損傷檢測能夠地診斷出缺陷（裂紋，銹蝕等）的位置和程度，使結構能得到及時的修復和加固，以確保結構的可靠性。隨著結構的老化及病害事例的增多，土木工程損傷檢測技術的重要性己逐漸被人們認識。隨著科學技術的不斷發展，土木工程結構的損傷檢測技術從方法簡單的原始專家經驗方法過渡到依靠科學儀器檢測的規范方法。對既有結構物的可靠性評定，也已越來越依賴儀器進行檢測和實驗了。傳統的損傷檢測方法主要包括外觀檢查、微破損檢測、現場荷載試驗，以及在特殊情況下進行抽樣破壞性試驗等。一般來說，傳統檢查的方法對結構具有一定的破壞性，且難以得到結構的全面信息，尤其是結構中的隱蔽部位。而且檢查結果的準確程度往往依賴于檢查者的工程經驗和主觀判斷，難以對結構的安全儲備及退化的途徑做出系統的評估。于是近十幾年來，國內外學者一直在尋找能更為方便快捷的檢測方法。目前普遍認可的一種最有前途的方法就是結合系統識別、振動理論、動測試技術、信號采集與分析、智能型傳感器等跨學科技術的試驗模態分析法，這種方法在發達國家己被廣泛應用于航空、航天、精密機床等領域的故障診斷、載識別和動力修改等問題之中。

目前，這種基于現代檢測技術的損傷檢測方法也應用到土木工程領域中。這種方法總體上可以分為兩類：即靜態檢測方法和動態檢測方法。其中靜態檢測方法有射線檢測法、超聲波檢測法、聲發射檢測法、雷達波檢測法、紅外檢測法等。而動態檢測方法主要是基于結構振動的損傷識別方法。

1 靜態檢測方法

(1)射線法：是利用 x 射線或 γ 射線以及中子射線易于穿透物體，且在穿透過程中

受到吸收和散射而衰減的性質，在感光材料中獲取與材料內部結構和缺陷相對應的透射相片，從而檢測出物體內部的缺陷情況。這種方法的缺點是所需的設備笨重，且對建筑物有一定程度的破壞（如需要鉆孔放置底片等）。而且，由于建筑物對 x 射線或 γ射線的吸收問題，使得穿透深度很小而得不到廣泛應用。因此，這種方法對于大型建筑物或大型橫梁、橋墩、水庫堤壩的非破損檢測效果不理想。

(2)聲發射檢測法：是利用物體受到外力或內力作用產生變形或斷裂，造成應力松弛，儲存的部分能量以應力波形式釋放出來的現象。聲發射應力波的聲源是物體內部的微裂紋、位錯或內部有微觀、宏觀變化的部位。因此，聲發射是從獲得的信號中探求聲源性質的方法。該方法自1964年聲發射被首次證明可用于工程結構以來，有關聲發射的研究比較緩慢，主要原因是聲發射信號的復雜多變難以提取和易受外界干擾造成信息的失真。

(3)超聲波法：是一種應用十分廣泛的無損檢測方法，其基本原理是利用超聲波在介質中的傳播特性，依據聲學規律，超聲波的聲學量，如超聲聲速、傳播時間、超聲衰減和頻譜等與物體的幾何、力學量相聯系，因此，通過分析超聲波波形特點和測量這些聲學量來確定物體或材料得幾何、力學特性及內部缺陷的大小和方位。一般來說，它只適用于檢查幾何形狀比較簡單的小型構件。

(4)雷達波法：是利用發射天線將高頻電磁波（10-2000MHz）以寬頻帶短脈沖形式送入介質內部，經目標體反射后回到表面，回波信號由接收天線接收。電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度及波形通過介質的電性性質及幾何形態變化，根據接收反射回波的雙程走時，幅度和相位等信息，對介質的內部結構和缺陷等進行準確定位。目前該方法主要用于檢測一些地下隱蔽設施和道路工程。

(5)紅外檢測理論基礎：熱輻射定律和熱傳導微分方程。紅外輻射是由原子或分子的振動引起的。自然界中的任何溫度高于絕對零度的物體都能輻射紅外線，紅外輻射功率與物體表面溫度密切相關，而其表面溫度場的分布直接反映了傳熱時材料的熱工性質、內部結構及表面狀況對熱分布的影響。因此，紅外檢測法是把來自目標的紅外輻射轉變成可見的熱圖像，通過直觀地分析物體表面的溫度分布，推定物體表面的結構狀態和缺陷，并以此判斷材料的性質和受損情況的一種無損檢測方法。紅外法可定性定量地分析和診斷火災混凝土的損傷情況，對火災檢測是一大進步。

上述局部無損檢測方法在應用上有很多共同的局限：(1)是要求事先知道損傷的近似位置及損傷的結構可以接近；(2)是結構的一些部位難以到達，對于一些大型結構特別是比較復雜的大型結構檢測其損傷是不可能的；(3)是這類方法是定期的人工檢測方法，要求結構的一些功能在檢測期停止使用或工作，造成一定的經濟損失；(4)是不能及時發現間隔期內的損傷；(5)是不能對結構實施實時、在線、連續的監測。

2 動態檢測方法

動態檢測方法即基于結構振動的損傷識別方法。它是利用結構的振動響應和系統動態特性參數來進行結構損傷檢測。其基本原理是：結構模態參數（如固有頻率、模態振型、模態阻尼等）是結構物理特性（如質量、剛度和阻尼）的函數，因而結構物理特性的改變會引起結構振動響應的改變。這種損傷探測方法屬于整體檢測方法，相對于前述的局部無損檢測方法而言，它能夠檢測一些較大形體的復雜結構及其構件。目前該方法已經被廣泛應用在航空、航天以及精密機械結構等方面。除了整體檢測的優點外，對于石油平臺、大型橋梁等大型土木工程結構，可以利用環境激勵引起的結構振動來對結構進行檢測，從而實現實時監測，這是很吸引人的。

但是對于大型土木結構，該方法目前還存在一定的困難。進入實際應用還有很多研究工作要做，主要體現在：

(1)土木結構較多的不確定因素、復雜的工作環境以及大型性導致結構的動力特性測量精度低，損傷識別困難；

(2)目前該方法對結構損傷的識別靈敏度過低，與早期發現損傷這一目標差距較大；

(3) 有關方法往往要求提供結構早期信息。基于振動的損傷識別方法是一種有著良好前景而又遠未成熟的方法，必須進行更深入的研究。

3 結語

從上述列舉的土木工程無損檢測技術可以看出，這些技術只是在某時刻對結構性能進行的檢測與評估。對于復雜結構，僅僅依靠偶爾地檢測是不能夠獲得結構實時信息的。實時了解結構工作性能，對結構安全性做出及時地評估才是該項技術的長遠發展趨勢。因此結構健康監測技術應運而生。結構健康監測的思想是在結構上永久性安裝傳感器，對結構在正常環境下運營的物理與力學狀態以及附屬設施的工作狀態、結構構件耐久性和工程結構所處環境條件等進行實時監測，通過現場安裝的監測儀器和計算機輔助完成結構的健康監測和損傷識別，為結構的維護、維修和管理決策提供依據和指導。

結構健康監測具有眾多的優勢能夠彌補傳統檢測技術的缺陷：(1)能夠實時監測和預報，節約損傷探測與維護費用；(2)客觀的歷史記錄數據減少了人為因素，從而減少了主觀誤差和停工時間；(3)自動化測量，保障了測量的可靠性；(4)停工減少與可靠性增加，保障了工程結構高的運營效率，大大降低了運營費用。因此可以預見，結構損傷檢測的發展趨勢就是實現真正意義上的結構健康監測技術。

第7篇：無損檢測技術論文范文

【關鍵詞】噴射混凝土強度；貫入法檢測

1.研究目的

在隧道工程中，噴射混凝土作為隧道初期支護的一個組成部分，對控制圍巖變形、防止圍巖坍塌起著重要作用。而早期強度作為評價噴射混凝土性能的一個重要指標，在支護體系前期的質量評定中起著重要作用。當前，我國公路行業沒有進行噴射混凝土的無損檢測強度評價，只有依據驗收規范對其進行28天立方體抗壓強度檢測，此方法存在時效性、真實性、便捷性等諸多問題，不能有效的控制噴射混凝土的施工質量，因此，需要改進檢查方法。

2.調查研究

客運專線作為目前我國設計行車時速最高的鐵路，對工程質量提出了非常高的要求。《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》針對噴射混凝土早期（1d）強度檢測提出了明確的要求：每一噴射循環施工單位、監理單位須檢查一次，檢測方法為貫入法或拔出法。兩種方法相比，拔出法在工程中的應用較為成熟，檢測誤差較貫入法小，但對混凝土結構有損傷，現場操作不方便；而貫入法以其對結構無破壞、受結構物形狀和尺寸的限制小、設備輕便、操作容易、安全快捷等優點，更適合在現場使用。作為一種新的檢測方法，目前，貫入法在我國的應用還不成熟，對貫入法的研究還非常少，還沒有形成明確的規范和試驗檢測方法。

3.研究計劃

貫入法屬于無損檢測方法（檢測后僅表層產生不超過10mm的小坑），適用于現場測定噴射混凝土的強度。其工作原理是依據美國ASTM C803的標準貫入阻力原理，采用壓縮彈簧加載，把一鋼制測釘貫入混凝土中，因其貫入深度與混凝土的強度成反比，即可根據測釘的貫入深度來推定噴射混凝土的強度。通過在試驗室對大量噴射混凝土試件進行實測，取得大量數據，并以此數據來建立噴射混凝土早期強度與貫入深度的關系曲線。

3.1 檢測設備

采用HQG-1000型測強儀（目前市場上HQG-1000型測強儀大致上有三個廠家，分別為上海，北京，無錫。該儀器在市場上參考價為上海：2300元，北京2100元，無錫1650元。），該設備主要由測試儀、測釘和測深表3部分組成（如圖1）。

⑹ 測釘系由高強度特殊鋼材特制而成。測深表系一特制百分表，通過初始測量值與貫入后測量值之差，計算出測點的貫入深度值。

3.2 檢測方法

1）噴射混凝土施工完畢后，選擇測區。測區宜選擇在較平整處，且避開各種管線干擾之處。

2）每一噴射循環應隨機選取10個測區，每一測區的面積約500cm2。相鄰兩測區的間距不宜小于0.5m。

3）每個測區選取5個測點，測點應在測區范圍內均布，相鄰測點之間的最小間距為5cm。選好測點后進行標識和編號。

4）使用測強儀對每一測點進行貫入檢測。

5）使用專用測深表（測量尺）對每一測點進行貫入后的讀數測量并記錄，測量值精確到0.01mm。測量前必須用橡膠吹風器將孔內吹干凈，否則會影響測量深度。

6）初讀數減去貫入后的讀數即為測點的貫入深度值。每個測區5個測點中，去除1個最大值和1個最小值，將剩下的3個測點的貫入深度值進行平均值計算，作為該測區的貫入深度值。

3.3 強度換算及推定

3.3.1 建立早期強度回歸曲線

將噴射混凝土噴入大板中，切割成100mm×100mm×100mm立方體試件（噴大板切割法），做足試件數量，此噴射混凝土試件用材料應與施工過程中的完全一致，待混凝土齡期達到3天、5天、7天、10天、15天、20天、28天等等以后（強度太低，測釘射入后會把試件打破，無法測得貫入深度）時即可開始進行率定，先對試件進行貫入試驗（宜在混凝土試件的四個側面上共選取5個測點），測得貫入深度平均值，然后再對該試件進行抗壓強度試驗，測得抗壓強度值，這樣即可得到一組對應數據。如此反復進行對應數據的測定，對應數據不得少于20個對比組，然后對所得數據采用最小二乘法進行一元線性回歸分析，求得強度公式。

3.3.2 測區抗壓強度換算

3.4 驗證

在施工現場，先進行貫入法檢測，再用鑿方切割法，取出長約35cm、寬約15cm的噴射混凝土塊加工成100mm×100mm×100mm立方體試件檢測抗壓強度或用取芯法，取出直徑為100mm噴射混凝土塊加工成φ100mm×100mm圓柱體試件檢測抗壓強度，進行測強曲線可靠性驗證。

4.新方法特點

⑴ 及時性：能夠在混凝土噴射后，在較短的時間內進行強度的評價，質量控制及時有效；

⑵ 可靠性：現場檢測，樣品多，直觀，可重復，數據可驗證，數據真實可靠；

⑶ 便捷性：方法簡單，方便，勞動強度低；

⑷ 貫入法檢測噴射混凝土強度的準確性雖然受回歸方程的精度、噴射混凝土的骨料、所選測點的位置等因素的影響，但隨著對貫入法的不斷熟悉和了解，檢測誤差會逐漸趨于穩定，檢測速度會不斷提高。同時，用貫入法來檢測噴射混凝土早期強度，具有操作性好、對混凝土結構無損傷等優點，便于施工單位對工程質量進行自控。作為一種檢測手段，它的應用前景將是非常廣闊的。

參考文獻：

[1]孔小兵，馮健. 標準貫入法在噴射土早期強度檢測中的應用[J]隧道建設，2009年4月第2期

[2]中鐵二局.鐵建設[2005]160號客運專線鐵路隧道施工質量驗收暫行標準[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]薛吉崗.鐵建設[2005]160號鐵路混凝土施工質量驗收補充標準[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

第8篇：無損檢測技術論文范文

（一）課程內容龐雜

土木工程測試課程所包含的教學內容多而雜。包含電阻式、鋼弦式、電感式、電容式等多種傳感器，且每種傳感器的工作原理和使用方法各異；還包含電阻應變片的構造、工作原理及測量技術等內容；又涉及到工程結構的無損檢測和半破損檢測技術；同時還融合了模擬信號、采集儀表和試驗機等機械和電氣相關專業知識；而針對房屋建筑、橋梁、隧道、道路和礦山等工程性質的不同，所采用的測試元件和量測方案均不相同。這些教學內容之間既相互聯系又有區別，因此，給學生的感覺是教學內容太多、過于分散、重點不突出、難以理清頭緒，學生普遍反映該門課程難學。

（二）教學手段單一

目前在土木工程測試技術課程的教學過程中，要么完全采用滿堂灌、填鴨式的黑板板書教學手段，要么完全采用多媒體課件的授課方式。課程教學手段較為單一，從而導致學生對教學內容難于理解和掌握。因土木工程測試技術課程所涉及的內容多而雜，不同的授課內容理應運用不同的教學手段，才能在一定程度上提高學生的學習積極性和主動性，進而達到預期的教學效果。

（三）課程綜合性強

土木工程測試技術是一門綜合性較強的課程，其以土木工程中材料力學、巖土力學、彈性力學和鋼筋混凝土結構等課程為理論基礎，并以計算機工程、電氣工程等學科為技術支持，同時還融合了土木工程的設計和施工技術以及工程實踐經驗。因此，學好本門課程的前提是要求學生掌握過硬的土木工程專業基礎知識和了解部分其他專業相關知識，例如在聲波測試技術這一章里面，對于聲波速度的求解需要學生對彈性力學和數理方程有所熟悉；對于換能器的工作原理又要求學生了解晶體的壓電效應；對于聲波儀還需要學生掌握示波器、振蕩器和放大器等設備。又因學時有限，對于綜合性如此強的一門課程，如不采取重點突出、補差補短等教學手段，對于大部分學生而言，課程教學質量必然很差。

（四）無綜合性教材

我校土木工程測試技術課程授課對象為土木工程、城市地下空間工程、工程管理三個專業的本科生，而土木工程專業下又設置了礦山建設工程、巖土與地下工程、工業與民用建筑和道路與橋梁工程四個方向。不同專業方向的學生畢業后將參與到隸屬于“大土木”范疇內的不同性質工程建設中，在施工現場所接觸到的一些土木測試儀器和方法也會有所不同。但現有的土木工程測試技術課程教材，要么是側重于巖土與地下工程、公路工程的測試，專業方向性很強；要么是測試技術的基礎知識講解較少，可參考的綜合性書籍又是以手冊的形式出現，因其價格相對較貴，不適合作為本科生的教材。

二、課程教學改革內容及方法

（一）課程開課時間的設置

要想使土木工程測試技術課程的教學效果得到最佳，前提是學生需掌握土木工程的力學概念和具體施工工法，就拿盾構隧道檢測技術這一節內容來說，如果學生對城市地鐵盾構法施工工序全然不知，或對盾構機的構造及工作原理不甚了解，則將導致學生對測試對象和測試方法難以理解，更嚴重的會使得學生喪失本門課的學習興趣，勢必造成極差的教學效果。因此，本課程的授課對象應該是高年級本科生。據多年的教學效果對比來看，個人認為其最佳的開課時間應選在大學三年級下學期，在此時間段學生首先已掌握了一些土木工程最基本的施工方法，再則學生的學習狀態不會受到求職、考研等客觀因素的影響。我校土木建筑學院自2008年以來將土木工程測試技術課程的開課時間從四年級上學期移至三年級下學期，學生的學習積極性和課程的教學效果均得到大幅度提高。

（二）課程教學內容的精選和更新

結合現有土木工程測試技術相關書籍精心選取教學內容，確定本課程的教學重點內容為測試技術的理論基礎、土木工程測試常用傳感器的構造及工作原理（主要包括電阻式傳感器、振弦式傳感器和光纖傳感器等）、混凝土的無損檢測技術（主要包括混凝土強度的回彈法和超聲波法檢測、混凝土的超聲波法探傷技術）、混凝土的半破損檢測技術（主要包括混凝土強度的鉆芯法、射釘法等檢測技術）、測試技術的工程應用（主要包括深基坑工程、路基路面、橋梁結構、隧道工程和礦建工程等方面的測試技術應用實例）。隨著土木工程建設水平的不斷提高，土木工程中的新型測試儀器、設備和方法層出不窮。對于如此一門快速發展的學科和課程，其教學內容要時刻把握測試技術發展動態，使學生能接觸到土木工程測試技術最前沿的知識。這就要求教師教學的參考資料不能僅僅局限于教材，而目前僅有的土木工程測試課程教材編寫時間較早，沒有體現當今一些土木工程測試的新技術、新儀器。教師應利用互聯網資源，通過訪問Google學術搜索引擎、中國知網、中國傳感網等網站獲取有關信息，并及時將其加入課件中逐年更新豐富教學內容。如現有土木工程測試技術相關教材中，對土木工程常用的傳感器介紹還是主要側重于電阻式和振弦式傳感器等，但如今，光纖式傳感器在土木工程領域得到了高速發展和廣泛應用，筆者在傳感器這一章中對此類傳感器會專門做有關講解。另外在業余時間，應盡可能教會學生網絡資源獲取方法，像如何利用關鍵詞檢索相關論文等方面。必要時，還須更換最新教材。

（三）針對不同專業方向突出教學重點

我校土木工程測試技術課程的授課對象為3個專業共計6個方向的本科生，該課程的教學由于課時的限制，應根據不同專業方向，采取重點突出和難點分散的指導思想，才能取得良好的教學效果。這就要求教師在課堂教學中要把握課程最核心的內容，并且做到有的放矢。如測試技術的理論基礎和傳感器這兩章對任何專業方向的學生都需做詳細講解。又因混凝土是土木工程中應用最為廣泛的建筑材料，在房屋、道路、橋梁、隧道和礦山等工程領域中均能看到它的身影，所以混凝土的無損和半破損檢測技術也是任何專業方向學生掌握的核心內容。在測試技術工程應用方面，對于工民建方向可重點介紹深基坑工程檢測技術，對于路橋方向重點介紹橋梁和路基路面檢測技術，對于巖土與地下工程方向重點介紹深基坑工程檢測技術和隧道工程檢測技術，而對于礦山建設工程方向則須重點介紹井巷工程的檢測技術，進而建立了土木工程測試技術課程的模塊化教學體系。尤其對巖土與地下工程、礦山建設工程方向的學生，要讓他們知道現階段隧道工程、地鐵工程、基礎工程和礦建工程等設計理論都很不成熟，主要采用工程類比法，現場施工必須借助于有關測試技術，學習和掌握現代的工程測試手段更顯重要。

（四）多種教學手段合理綜合運用

本課程內容豐富，要求學生掌握的信息量大，要想在有限的時間內完成較多的教學內容，而且同時保證教學效果，采用傳統或單一的教學手段難度極大。因此，應針對不同的教學內容合理運用不同的教學手段。如在測試技術理論基礎的教學中，采用黑板板書和課后參觀相結合的教學手段，測試系統的誤差處理和傳遞特性利用黑板板書進行講授，課后參考實驗室測試儀器，可使得學生對測試系統的組成有更深刻的認識；在傳感器的教學中，主要運用多媒體教學手段，現有教材一般只給出傳感器的簡圖，通過拍攝實驗室現有傳感器照片、互聯網搜尋相關廠家的傳感器實物圖片等，來改進制作多媒體課件，這樣可使得學生對土木工程常用傳感器有著更為直觀的認識；在混凝土檢測技術的教學中，則運用黑板板書和多媒體的綜合教學手段，通過板書講授檢測數據的處理方法，通過多媒體講授混凝土回彈儀、超聲波儀和鉆芯機等檢測設備。另外，結合“提問式”教學方法，讓學生自行思考，達到引入的目的，進一步提高教學效果。

（五）課堂教學結合工程實踐

在土木工程測試技術課堂教學中，教師如果能將自身所參與的工程測試案例，整理、提煉制成適合教學需要的素材并用于輔助教學，可切實提高學生的學習積極性。筆者曾在混凝土無損及半破損檢測這一章講授過程中，引用了自身參與的淮南望風崗礦副井混凝土井壁的回彈法和鉆芯法檢測工程實例，向學生演示了整個項目的檢測方法及步驟，并配以現場拍攝的工程測試照片，然后讓學生對測試原始數據進行處理，采用所學知識來綜合判定該井壁混凝土的強度。這樣不僅提高了學生的分析問題能力，而且培養了學生解決實際問題的能力。對比以往參照教材上的實例講解來看，該堂課學生滿意度較好，在很大程度上提高了教學效果。

（六）實驗演示教學轉變為學生動手操作

我院土木工程測試技術課程中實驗教學現共有8個學時，主要內容為電阻和振弦式傳感器的標定、混凝土強度回彈法檢測、混凝土強度聲波法檢測和混凝土內部缺陷的超聲波探傷等。以前由于學時數限制、實驗設備欠缺等多方面的原因，主要由教師進行演示實驗教學，通常1f2個班級的學生在旁邊觀看，學生不能親自動手進行實驗操作，這樣勢必影響了學生學習的興趣以及對所學內容的掌握。如今新購入一些實驗儀器后，基本可達到讓學生動手操作的要求，能夠使學生更好地了解監測的目的和要求，系統而直觀地向學生介紹各種測試儀器的工作原理和測試方法，使學生更能有針對性地進行監測方案的設計，有利于培養學生理論聯系實際的能力，拓寬學生的知識結構。

（七）考核形式

該課程考試采用開卷考試的形式，考題主要以工程實例的監測方案設計為主，考核學生靈活運用所學知識解決實際工程問題的能力，而且內容包括基坑測試、橋梁道路測試和隧道工程測試等多方面內容，可供考生根據自身的專業方向和興趣來選做。實驗報告的撰寫也能夠考查學生處理測試數據的能力，故土木工程測試技術課程的學生成績由卷面成績和實驗成績兩個方面來綜合判定。

三、課程教學實踐效果及體會

第9篇：無損檢測技術論文范文

關鍵詞：小波理論；閥值；信噪比

1 引言

缺陷損傷信號摻雜了股波信號、斷絲缺陷信號以及噪聲信號。除卻斷絲缺陷信號，其他信號都對整個檢測結果造成了干擾，導致了不能精確缺陷損傷量值，所以，若想檢測結果準確，必定將探傷信號進行分離去噪。而小波理論在信噪分離與提取弱信號方面具有獨特優點，具有在時頻兩域表達信號局部特征的能力。很適合探測正常信號中夾帶的瞬態反常信號。

2 小波消噪算法

3 小波去噪的基本步驟

（1）對含噪信號進行預處理，并進行小波分解。選擇小波確定分解的層數N，然后對信號S進行N層分解。

（2）小波分解的高頻系數的閾值量化。對第一層到第N層高頻系數，選擇軟閾值或硬閾值量化處理。

（3）一維小波重構。根據小波分解的第N層低頻系數和第一層到第N層的高頻系數，進行一維重構。

在小波降噪的步驟中，如何選取閾值和如何將閾值量化兩項內容是最為重要的，它直接影響信號降噪的質量。

3.1閾值函數

（2）軟閾值（soft thresholding）

當小波系數的絕對值大于等于給定的閾值時，令其值為減去閾值；而小于時，令其為0.即：

（3-2）

軟閾值法去噪在實際應用中已取得了不錯的效果，但也存在著如硬閾值在閾值點不連續，重構可能產生震蕩等一些潛在的缺點；軟閾值連續，但估計的小波系數和分解的小波系數有恒定的偏差，直接影響重構信號對真實信號的逼近程度。

3.2閾值的選取

閾值的選取在去噪過程中起著決定性的作用，是小波去噪過程中最關鍵的一步，閥值選取過大，則去除了有用信號部分，導致信號失真；如果閥值選取過小，小波系數又會包含大量的噪聲，沒有達到去噪效果。

（1）固定閾值

（3-3）

（2）Stein無偏似然估計閾值

對于給定一個閾值t，得到它的似然估計，再將非似然的t最小化，就得到了所選的閾值。

（3）啟發式閾值

它是前兩種閾值的綜合，是最優預測變量閾值選擇，如果信噪比很小時，無偏似然估計的誤差交大，此時，采用固定閾值。令：

（3-4）

進行比較，如果 時，將采用固定閾值，如果 時，將采用無偏似然估計。

圖3-2 降噪前后對比

Figure 3-2 Noise before and after comparison

去噪效果的評價

（3-6）

（3-7）

式中標準初始信號為 ，去噪處理后的估計信號為 。其中，SNR越大越好， MSE越小越好。

4 多分辨率分析在鋼絲繩漏磁信號分析中的應用

由于多分辨率分析能夠將信號展開在不同頻帶上，因而能夠將信號按不同的頻帶進行分離，這一特性對于分析多頻率振動信號是十分有用的。

如圖4-1所示，為被測鋼絲在進行基于霍爾原理的漏磁檢測時，會生成一組原始波形，在檢測曲線的兩個端部附近有一變化緩慢的趨勢項，即所謂的“端部效應”。原始波形中，存在著非斷絲原因造成的干擾，將這些信號用Matlab法進行編制，并采用‘db4’小波對圖4-2的原始波形實施5層多分辨率分析，結果變成如圖4-3顯現的狀態。從圖中我們可以看出在檢測信號初始圖中所分辨不出的斷絲信號，而在初始圖中一些非斷絲雜質信號也被去掉，信噪比有很大提高。

圖4-1鋼絲繩的初始信號圖

Figure 4-1 of the initial signal diagram of the wire rope

圖4-2 鋼絲繩漏磁信號多分辨率分解圖

Figure 4-2wire rope magnetic flux leakage signal multi-resolution decomposition map

圖4-3 鋼絲繩漏磁信號重構圖

Figure 4-3 wire rope magnetic flux leakage signal reconstruction maps

5小結

本文引入了小波變換的基本理論思想及基礎，另外也介紹了小波消噪、小波多分辨率分析等，并以這些理論為基礎，詳細介紹了小波消噪算法，并對漏磁通漏磁信號圖進行多分辨率分析，小波分析后的結果較之前相比信噪比明顯的提高。

參考文獻

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[3] 康宜華，楊克沖，朱文凱.鋼絲繩斷絲斷口漏磁場分析計算.中國機械工程，1993，22（4）：l-3 .

Wavelet Analysis of Steel Rope Fault Signal.

Zhang Yong yan，Wang Zhe

（Institute of Automation，School of Information Engineering，Huangshan University，Huangshan 245021，China）