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關鍵詞氧化亞鐵硫桿菌;微波;浸銅;影響
中圖分類號tf18;th111.31文獻標識碼a文章編號 1007-5739(2010)23-0015-01
隨著自然界礦產資源的開發利用,高品位礦產資源日益枯竭,貧礦、復雜礦、多金屬共生礦的開發日益為人們所重視。利用傳統的礦物加工技術,開發利用這些資源有很多困難,而利用生物技術和傳統濕法冶金技術相結合用以處理礦石,取得了很好的效果。1956年美國應用細菌浸出銅;1966年加拿大用細菌浸出鈾研究成功。氧化亞鐵硫桿菌(t.f菌)屬微生物中原核生物界、硫桿菌屬。t.f菌生理特性為化能自養,好氧嗜酸,革蘭氏陰性。一般認為t.f 菌能在9k培養基上生長,條件為ph值2.0,溫度為30 ℃,接種量為10%,氧化亞鐵硫桿菌浸礦效果最好,在9k固體培養基上呈紅棕色菌落。細菌直接浸出是指細菌和礦物表面接觸,將金屬硫化物氧化為酸溶性的二價金屬離子和高價硫化物的原子團[1-3]。在有水和空氣的情況下,細菌會和許多金屬硫化礦發生直接浸出反應。主要反應式如下:
細菌浸礦的直接作用在排除fe3+存在情況下,用人造的純銅藍(cus)進行細菌浸出研究,通過顯微鏡的觀察發現細菌吸附在被侵蝕礦物表面,同時在浸出過的純銅藍晶格表面有明顯被侵蝕的痕跡得到證明。
盡管細菌浸礦在金屬提取上已獲得一定程度的工業應用,但由于受到溫度、酸度、細菌生長周期等因素限制,細菌生長緩慢,浸出周期長,浸出率不高,這極大地制約了其在工業上的快速發展[4-6]。因此,如何加快細菌浸礦速度,提高細菌適應能力,促進其生長繁殖以提高金屬浸出率是當前亟待解決的問題。
微波加熱是指在0.3~300.0 ghz頻率范圍內對物體進行加熱,它不同于一般加熱方式,后者是由表及里,由外到內的熱傳遞過程。微波加熱是全面的加熱方式,是材料在微波交變電場介質中由介質損耗而引起的體加熱,是靠電介質的偶極子轉向極化和界面轉化來實現的。水具有永久性偶極矩,在交變電場中能發生偶極弛豫,在體系內部直接引起微波能的損耗。水分子互相碰撞,導致分子化學鍵破裂或改變水分子的原結構形式,引起水分子結構變化,如由水的大分子變為水的小分子,致使不能形成水合物,這樣游離的fe3+數目會更多,有利于提高浸出。另外,電磁輻射的微波也具有相應的磁場,引起溶液界面壓力差,促進氧氣在水中的溶解,從而促進了細菌的生長。目前,影響微生物浸礦的因素很多主要有添加表面活性劑、對浸出體系施加電場、磁場以及添加ag+等金屬離子。筆者通過試驗研究微波對氧化亞鐵硫桿菌浸出金屬的影響。
1材料與方法
1.1試驗材料
試驗菌種:氧化亞鐵硫桿菌株。培養基成分:9k液體培養基。礦石:硫化銅礦石。試驗儀器:微生物恒溫振蕩培養器、原子吸收光譜儀、分析天平、可調萬用電爐、格蘭仕微波爐、100級潔凈工作臺、精密ph計。
1.2試驗方法
稱取5 g礦粉,加入100 ml的9k滅菌液體培養基,用1∶1硫酸調節ph值為2,等待ph值穩定后,接種10 ml氧化亞鐵硫桿菌,并稱重,在30 ℃、120 r/min下搖瓶浸出10 d。試驗過程中,用1∶1的硫酸調節ph值恒為2,用蒸餾水補充所蒸發水分。
1.3銅含量測定法
采用原子吸收光譜法,它是基于測量蒸汽中基態原子對特征電磁輻射的吸收,以測定化學元素的方法。
2結果與分析
2.1不同微波處理時間對細菌浸礦的影響
將200 ml蒸餾水放入微波爐中,在功率560 w處分別處理1、3、5、10 min。將處理過的蒸餾水配置成9k培養基,在溫度30 ℃,接種量10%,固液比5%,ph值為2,振蕩速度120 r/min情況下浸出15 d,所得結果見表1。
2.2微波輻射強度對細菌浸出礦物的影響
在功率分別為560、670、700 w輻射3 min時的礦物浸出結果如圖1所示。由圖1可以看出,在處理時間相同(3 min)時,微波輻射的強度越大,銅浸出率越高。
3結論與討論
隨著微波處理時間的延長,金屬浸出率也相應提高,微波處理水對細菌浸銅有明顯的促進作用,其中,10 min處理的效果最好。處理10 min以后,微波對浸出礦物無促進效果。其原因可能是處理時間越長,水的溫度越高,水中溶解的氧氣含量也越小,從而使細菌生長變緩,浸出率也隨之
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減小。隨著微波輻射的強度增加,金屬的浸出率也相應增加了。在用微波700 w處理3 min后,金屬銅的浸出率高達28.01%。 編輯
4參考文獻
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1.1粉末冶金技術特點
粉末冶金技術作為一種應用比較廣泛的精密成形技術,具有少無切削加工、材料利用率高、制造過程清潔高效、生產成本低、可制造形狀復雜和難以機械切削加工的特點。一般認為,粉末冶金技術工藝的特點如下:
1)不需要或者只需要極少量的切削加工;
2)材料利用率可高達97%以上;
3)零件尺寸的制造公差較小且具有再現性,從而產品可獲得很高的尺寸精度和良好的一致性;
4)材料成分、微觀組織及組成可以科學調整;
5)零件表面光潔度較好;
6)通過燒結后處理工藝(如燒結后熱處理工藝、燒結后表面處理工藝等),可以靈活改善零件的性能(如提高強度、耐磨性等);
7)在技術設計和工藝設計上,形狀自由度極高,可以設計和制造出其他金屬成形工藝不能制造的形狀復雜或奇特的零件;
8)對于自等粉末冶金多孔材料,可通過控制孔隙度來獲得材料或產品的性能;
9)適合中等至大批量的零件生產。
1.2粉末冶金技術發展趨勢
目前,粉末冶金技術的發展日新月異,隨著一系列新技術、新工藝的不斷涌現,如粉末冶金注射成形、溫壓成形、流動溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形、微波燒結、燒結硬化等,粉末冶金技術正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發展。
1)粉末冶金零部件的少無缺陷的高強度化趨勢:通過對材料的組織控制和制造工藝的綜合研究,從粉體粒子的流動、燒結機理、斷裂力學等方面找到缺陷形成的原因并提出解決方案。
2)粉末冶金成形技術的近凈成形和近終成形趨勢:著眼于粉體流動、充填成形、燒結過程粉末特性控制、粘結劑等角度,大力發展近凈成形和近終成形的高致密化工藝技術,是降低競爭成本、減少制造工序、適應國際化市場的必然要求。
3)粉末冶金零部件的高精度化趨勢:通過對粉末冶金工模具、粉末冶金設備、粉末冶金工藝過程的精確設計和控制,實現粉末冶金零部件宏觀尺寸的更高精度;通過對粉體特性、粉末冶金過程顯微組織、粉末冶金工藝過程的精確設計和控制,實現粉末冶金零部件微觀領域的顯微精度。
4)粉末冶金材料功能復合化趨勢:針對國際化的高端市場,研究和開發出高附加值的新型復合材料或者復合有附加性能的新型材料,是各國粉末冶金工作者努力追求的目標。這就要求在諸如復合材料設計、成行固化、復合材料組織控制、性能評價等方面能夠做出開創性的突破。
5)粉末冶金設計的微觀化趨勢:由宏觀的尺寸———形狀———性能設計層面,結合到顯微組織———微觀結構———性能的設計層面,粉末冶金設計也由粉體特性設計、模具設計、產品形狀設計等宏觀設計體系向顯微組織和顯微結構設計的微觀體系深入和發展。
6)粉末冶金過程控制的數值模擬化趨勢:利用數值優化技術、動態測試技術和計算機模擬技術,通過對粉末冶金生產過程進行動態的觀測和數值化的控制,可以實現對粉末冶金產品品質的動態檢測控制,可以大大提高產品的成品率和生產效率。
7)粉末冶金制造工藝流程集成化和低成本化趨勢:近年來,高速壓制成形、流動溫壓成形、微波燒結、燒結硬化等流程集成化技術的產生和應用,極大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生產流程的單位時間效能,是粉末冶金技術的最新發展趨勢。
8)粉末冶金制造過程清潔高效和環保的趨勢:尋求資源的再生利用和減少生產過程中對環境的污染,是現代產業的發展趨勢。因此,針對易再生材料的設計、有害物質的材質控制、劑的煤煙控制、燒結氣氛再生方法的開發和燒結零件的輕量化等,從合金設計和工藝設計的角度,進行技術創新,使粉末冶金各項工藝流程符合環保的強制性法規,從而使粉末冶金產業更清潔、更環保。
2我國粉末冶金工業企業的發展現狀
關于我國粉末冶金工業企業的發展現狀,國內粉末冶金工業界的人士如韓風麟、黃伯云、鄒仿棱等從不同的角度,作過多次精辟的分析和論述,大致而言,包括以下幾個方面:
1)產業結構和行業布局不合理:我國現有各類粉末冶金企業近千家,分布在不同的行業和區域。由于產業發展歷史特殊原因以及不同行業與區域的多頭管理,出現了低水平重復建設、大中小企業并存、企業效能和效益較低的產業格局。大部分中小型企業的規模小、條件差、水平低,且存在不同行業間的條塊分割,而真正能夠形成產業規模的企業還不足十家。據統計,我國規模較大的主要44家硬質合金企業實現的年銷售收入僅為SANDVSIK公司的21.4%,其平均利潤也僅為SANDVSIK公司的44%。
2)產品結構和市場結構不合理:目前,我國粉末冶金企業的產品技術含量與附加值低、高端產品所占份額極少、中低端產品競爭無序、低端產品出現生產過剩、假冒偽劣產品充斥市場等問題嚴重制約著我國粉末冶金企業和市場的健康發展。
3)工藝技術和裝備總體水平相對落后、自動化程度不高,先進設備少且不配套,生產效率低。我國粉末冶金企業的生產工序仍然是以手工操作或自動化操作與手工操作為主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的競爭優勢。相反,卻表現出生產過程損耗大、產品精度低、合格率低和產品一致性差等較為突出的問題。部分國有大中型企業盡管引進了大量國外的先進裝備,但由于耗資巨大,長期造成企業贏利包袱,或者設備使用效率低等原因,事實上并不能形成相對于國外競爭對手甚至是國內競爭對手的相對優勢,無法改變市場競爭格局。
關鍵詞 鉑族金屬元素;無損檢測;有損檢測
中圖分類號O665 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)37-0125-02
Recent Advances in Analysis of Platinum Group Elements
Abstract Platinum group elements have very good performance, which have been widely used in many industries such as automotive catalysts, chemical industry, oil industry, and especially in jewelry industry. So, in this paper, the developments of non-destructive testing methods, preconditioning methods, and equipment testing techniques about Platinum group elements analysis in jewelry industry were concluded and reviewed. At the same time, the future prospect in this research field had also been discussed.
Keywords Platinum group elements;Non-destructive testing methods;Destructive testing methods
0引言
鉑族金屬元素鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、釕(Ru)、銠(Rh)和鈀(Pd),簡稱為PGE,由于其熔點高,且具有良好的導電性、催化活性、耐腐蝕、抗氧化性,因而在汽車催化劑、珠寶首飾、化學工業和石油工業上都得到廣泛的應用,被譽為“現代工業的維他命”[1]。尤其在珠寶首飾方面,鉑族金屬元素的應用十分廣泛。鉑金首飾以其優異的質地和色澤,一直為人們所喜愛,鉑金常被用來制作貴重的鑲鉆首飾。鈀金的外觀及性質與鉑相似,并且價格較低,因此與鉑一樣常用做鑲嵌寶石首飾的材料。此外,Ir和Ru常被加入Pt中制成合金以增加首飾的硬度和可加工性能[2]。而Rh則通常鍍于飾品表面,增加其美觀和增強耐磨性并防止退色[3]。隨著鉑族元素材料制作的首飾在珠寶行業的日益流行,其質量問題日益凸顯,因此研究鉑族元素的分析方法十分重要。本文對近年來鉑族元素的測定分析方法進行了綜述,以期為含有鉑族元素的諸如貴金屬飾品等產品的質量分析提供一定的指導。
1鉑族金屬元素的無損檢測方法
針對貴金屬飾品價格昂貴、不宜破壞等特點,無損檢測為其提供了一種簡便、快速、無損的初步篩選手段,可以通過分析被測物質,快速判斷受限元素是否存在,同時根據檢測含量判斷產品是否合格。在無損檢測方法中,采用最為廣泛也是最有效的方法是X射線熒光光譜法。郭茂生[4]利用放射性同位素源激發小型能量色散X射線熒光光譜法測定鉑飾品中的鉑,結果表明該方法簡便,測定結果準確,RSD為0.22%,測定結果與標準值吻合。藍延等[5]采用顯微鏡和X射線熒光光譜分析方法對摻Ir黃金飾品的外觀特征、摻入物的化學成分、存在形式等進行了研究。譚瑩等[6]采用掃描電鏡及X射線能譜儀對首飾鍍層進行了檢測,并對兩種方法進行了比較。結果表明,無損檢測法非常合適于對首飾表面銠鍍層的檢測。
2 鉑族金屬元素的有損檢測方法
無損檢測方法雖然具有簡便、快速且不破壞樣品等諸多優勢,但其在檢測的準確度和精密度等方面受到了一定程度的限制。因此,對于檢驗要求較高的情況,特別是在做仲裁分析的時候,準確度和精密度較高的有損檢測方法便成為最佳選擇。
2.1鉑族金屬元素的預處理技術
眾所周知,難處理的貴金屬Rh,Ir及其冶金物料、礦石等的化學處理,是貴金屬分析中費時和困難的環節,解決這一技術難題,對縮短分析總流程和準確、全面考察鉑族金屬元素含量,具有較重要的科學意義和經濟價值。朱利亞等[7]提出了微波密閉消解難處理的貴金屬Rh、Ir粉及其冶金物料和礦石的新方法,對比了它們的微波密閉消解法與傳統分(消)解法的條件,分析了貴金屬Rh,Ir,Pt和Pd的含量。結果表明,上述各類物質的總分析流程均大大縮短,兩種消(分)解法測得貴金屬含量吻合,證明微波消解法新穎、快速、實用。
2.2鉑族金屬元素的有損分析方法
在鉑族元素的化學分析中,應用最早也是最普遍的一種分析方法就是滴定分析,至今仍然是這類元素常量分析的重要分析手段之一。朱利亞等[8]評述了1980年以來國內外鉑族金屬滴定分析進展,主要包括直接滴定法和返滴定法、選擇性滴定法、置換滴定法、間接滴定法和氧化還原滴定法以及其它滴定法,展示了這方面工作的進展和現狀。
隨著現代儀器分析技術的快速發展,特別是高性能的AAS、ICP-AES和ICP-MS在該領域的相繼出現,為分析工作者提供了快速、準確、檢測能力強的分析方法,使貴金屬分析出現了嶄新的局面。原子吸收光譜法(AAS)分析范圍廣、靈敏度高、抗干擾能力強,在測試鉑族元素上應用已久。李中璽等[9]用無火焰原子吸收光譜法測定了經流動注射分離后的Au,Pt,Pd,獲得了理想結果。
原子發射光譜(AES)在鉑族元素測試中已被廣泛應用,而近年來電感耦合等離子體(ICP)應用在原子發射光譜中又使其具有了更低的檢出限和更高的靈敏度。ICP-AES是一種靈敏、準確、快速、多元素同時測定的檢測方法,多道儀器可同時測定30~50個元素,單道掃描儀器10min內也可測定15個以上元素。徐鎖平等[10]利用ICP-AES法對銥化合物中的常見微量雜質 Ba、Au、Pd、Pt、Ru、Rh進行了分析研究,各金屬離子回收率:95% ~102%,相對標準偏差RSD均小于10%,方法準確、快速、方便,完全能滿足該類試樣分析的要求。葛文等[11]提出一種ICP-AES快速測定鉑金飾品拋光灰中鉑、鈀、金、銀的分析方法,回收率為94.2%~103.5%之間,相對標準偏差為2.8%~4.4%,方法準確可靠,簡便快速。
ICP-MS是20世紀80年代初發展起來的多元素痕量測試方法,該方法綜合了等離子體極高的離子化能力和質譜的高分辨、高靈敏度及連續測定多元素的優點,已成為鉑族元素分析最有潛力的方法之一。Marty C. Bosch Ojeda[12]等人調研了多篇研究文獻,探討了ICP-AES和ICP-MS技術在銠金屬測定中的應用,證明該技術具有較高的檢測靈敏度,適用于痕量銠元素的精確分析。李舉子等[13]采用ICP-MS測定首飾拋光灰中的貴金屬,金的質量分數范圍為0.47%~3.07%,鉑的質量分數范圍為0.216%~1.17%。袁倬斌等[14]對電感耦合等離子體質譜在鉑族元素分析中的應用,從干擾控制、樣品處理、分離富集、進樣方式等方面進行了評述,對其未來發展趨勢進行了展望。
3 展望
隨著現代儀器技術的不斷發展,近幾年來PGE分析測定方法的靈敏度、選擇性不斷地提高,檢測限逐漸地降低,這為進一步研究鉑族元素的分析方法指明了方向。未來鉑族金屬元素的檢測將朝著以下幾個方向發展:1)加大鉑族元素標準物質的研制,逐步減少測試相對誤差;2)在前處理過程中,不斷研究有效的樣品分解方法和高效的分離富集手段;3)在分析方法上,對各項創新技術進行優化組合,使用聯用技術達到多種元素的同時或連續測定;4)在成本控制上,盡量通過改進各種分析聯用技術,逐步降低分析成本。
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【關鍵詞】難選冶金礦;提取工藝;預處理;無氰浸出
0 引言
隨著黃金消耗量的日益增長,在實際加工過程中,易處理金礦石的數量越來越少,品位低,雜質少,難選冶的金礦越來越多。針對這種情況,根據難選冶金礦的實際情況,選用合理的提取工藝,提高金礦的加工處理效果是目前需要解決的技術難題。本文準備對難選冶金礦提取工藝進行探討分析,介紹相應的處理步驟,并對其發展進行展望,希望能夠為實際工作提供參考。
1 難選冶金礦預處理工藝應用現狀
1.1 焙燒氧化法
該方法運用較早,是原始的預處理方法,在難選冶金礦中得到廣泛的運用。國內運用該技術的冶煉廠有靈寶、中原、招遠等黃金冶煉廠,主要設備是魯奇式循環沸騰爐、密閉收塵系統等,主要運用的工藝是富氧焙燒和固化焙燒新工藝。前者在焙燒中加入氧氣,作為流動介質和燃燒氣體,增強焙燒富氧氛圍。后者在礦石中添加鈣和鈉鹽,使得焙燒中生成砷酸鹽和硫酸鹽,加工過程中不生成二氧化硫等有毒氣體,減少對周圍環境的污染。
1.2 熱壓氧化法
熱壓氧化預處理分為酸性和堿性,其中酸性的運用更為廣泛,在選用的時候要考慮物料硫化物含量和脈石性質和含量。該方法的顯著優勢是氧化產物能夠溶解,不會帶來二氧化硫等污染,并且適應性強,在實際應用中有顯著的優勢。
1.3 生物氧化法
在該工藝中,運用的主要細菌種類包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、葉硫球菌等,在使用過程中,需要對各種影響因素做好控制工作,提高處理效果。目前生物氧化法的主要工藝有難處理金精礦攪拌浸出、原礦攪拌浸出、原礦堆浸三種方式。該方法不會產生二氧化硫等污染物,成本低,污染少,使用簡單方便。
1.4 化學氧化法
該方法適用于含碳質和非典型黃鐵礦金礦石,根據處理方式不同,又可以將其分為硝酸氧化法、次氯酸鹽法、氯化法、堿性氧化法、電化學氧化法。這些工藝操作簡單方便,對周圍環境污染少,需要根據具體需要合理選擇使用,以獲得更好的處理效果。
1.5 其它預處理法
例如,石灰――壓縮空氣預處理法,一步浸出工藝,在高壓釜內加酸性次氯酸鹽溶液直接浸出,浸出率可以達到97%,收到良好的效果。
2 難選冶金礦無氰浸出工藝的進展
2.1 硫代硫酸鹽法
該方法浸金速度快,無有毒物質產出,對周圍環境不會造成污染,并且容易降解。該方法的浸出條件比較嚴格,溶液的PH值必須大于9.2,并且溶液中必須保持一定數量的游離氨,從而保證硫代硫酸根能夠穩定的存在于溶液當中。該工藝的藥劑使用濃度大,藥物消耗量高,需要對氨氮廢水進行處理。
2.2 鹵化法
分為氯化法和溴化法兩種不同類型,在低PH值當中金能夠迅速浸濾出來,相比氰化法而言,氯化法浸出金的速率是它的10倍,并能夠顯著縮短浸金時間,同時適用范圍廣,對碳質金礦、含砷金礦等具有良好的適應性。而溴化物浸金工藝的浸出時間短,沒有毒害物質的產生,污染少,但是成本較高,制約其推廣和應用。
2.3 石硫合劑法
利用石灰和硫磺合成多硫化物浸金試劑,該方法操作簡單,合成容易,無毒害物質產生,浸金速度快,對金礦具有很強的適應性,浸出率高,效果良好,在實際工作中值得推廣和應用。
3 金提取與回收工藝的應用現狀及進展
3.1 鋅粉置換法
該方法的設備較少,操作簡單,成本投入低,并且使用方便。置換出的金沉淀速度快,效率高,并且只需要較少的鋅粉就能夠取得良好的效果,有著廣闊的應用前景。經過很多年的發展,該工藝非常成熟,效果良好,金回收率能夠達到97%以上,在實際工作中有著廣泛的應用,也是企業回收金礦的主要方式之一。
3.2 吸附法
吸附法操作簡單,不需要固液分離、洗滌、澄清工藝,能夠節省大量的時間,縮短處理效果。與鋅粉置換法相比而言,能夠降低設備投入的資金,節約設備運行費用,在細粒級礦石和礦漿中有著廣泛的應用。在實際工作中,較為常用的吸附劑包括活性炭、離子交換樹脂等。
3.3 電積法
眾所周知,在稀溶液當中,電流的效率很低,而電積法在金濃度較高的液體中有著廣泛的適用。目前在實際工作中,主要運用的工藝是鋼毛電解法。但在具體應用中,常常會使用碳纖維作為陰極材料,該材料的效果更好,適應性更強,并且使用壽命長,金泥提槽簡單,合質金成色高,滿足了金提取工作的現實需要,能夠取得良好的處理效果。
3.4 溶劑萃取法
在金提取工作中,該方法的應用不是十分廣泛,只有偶爾才應用該方法。通常將其作為預富集手段用在金的化學分析當中。不過,由于技術方面的原因,該工藝的發展比較緩慢,應用不是十分廣闊。
4 結論及展望
隨著金礦的大規模開采,難選冶金礦會成為黃金工業開采和發展的主要資源。為提高金礦提取效果,開發新工藝、新技術、新設備是一種必然趨勢。這些技術的運用不僅能夠提高資源利用效率,還能夠降低污染,實現保護環境的目的。在選礦工藝中,主要需要改進重選和浮選工藝,提高回收率。近年來推廣的煤――金團聚工藝有著廣闊的發展前景,今后在難選冶金礦中需要推廣這種技術。預處理工藝各有自己的優勢和特點,要根據所選礦石的實際情況合理選擇預處理工藝,并根據需要開發新技術,滿足金礦石處理的需要,提高預處理的效益,降低環境污染。在浸出工藝中,氰化法是目前廣泛應用的工藝,今后需要進一步加強相關研究工作,減少氰化物的使用量,減少對周圍環境的污染。在金礦提取和回收工藝中,今后應該加強研究,尋求新的冶煉能源,如微波冶煉等,研究新的溶金、萃取方法,加強在線檢測工作,提高冶金工業的自動化水平,這是將來需要研究的方向和重點,以推動冶金工業的進一步發展,減少對周圍環境的污染,提高冶金工業的效益。
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關鍵詞:傳輸技術;教學手段;啟發式教學;多媒體;改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)32-0131-02
Reform and Exploration on Teaching Means of Transmission Technology Course in Communication Major
QI Peng,WU Dong-sheng,WANG Li-li
(Anhui Jianzhu University,Hefei 230601,China)
Abstract: Transmission technology is one of the main courses of communication major, but there are some problems in the course of teaching. Through the improvement of teaching means in practice, for example, using heuristic teaching, making full use of multimedia teaching equipment, and creating opportunities for the students to practice, the quality of teaching and the students' learning enthusiasm have been effectively improved. And the ability of autonomous learning and practice ability also have been enhanced.
Key words: Transmission technology; teaching method; heuristic teaching; multimedia; reform
隨著社會需求的日益增長和科技水平的不斷提高,傳輸技術一直處于迅速的變革和發展之中。而電信傳輸的基礎理論在通信技術領域占有舉足輕重的地位, 無論是對學生的就業和再學習都有著非常重要的作用,對學生培養綜合能力也具有十分重要的意義。因此越來越多高校的電子信息工程和通信工程本科專業把《傳輸技術》作為一門重要的專業基礎課。
《傳輸技術》主要講授傳輸技術的基本原理和實現方法,其先修課程是電路分析、信號與系統、通信原理。課程的主要任務是介紹現代通信傳輸技術基礎及發展趨勢,包括電纜傳輸、微波傳輸、光纖傳輸等傳輸技術的原理和應用。涉及知識面廣泛,與多門專業課程有交叉關聯,并且理論性和知識性都較強,存在內容較抽象、知識點多、概念復雜等問題,并且一般課時安排較少。此外缺乏實踐教學環節,導致學生對課堂上學到的理論知識無法與實際通信系統、通信設備聯系在一起,缺乏理論聯系實際的機會,對課程容易失去學習的熱情;課程內容的更新速度不夠,沒有把當前的新技術、新規范和熱點研究課題和研究方向及時充實到教學中;由于在教學方法上采用保守課堂教學模式,沒有靈活運用多種符合現代教育理念的先進的教學方法,學生學習的積極性和主動性差。[1]
因此,針對以上教學中存在的問題,開展“傳輸技術”課程教學改革的探索研究具有非常重要的意義。
筆者近幾年一直承擔我校“傳輸技術”課程的主講工作,在工作中通過不斷摸索和反復實踐,對該課程的教學方法進行了一些改進,幫助學生較好地掌握傳輸技術的基本原理和實現方法,了解工程中的一些應用案例,取得較好的教學效果。[2-4]
具體的教學方法有:
傳輸技術課程涵蓋了多門課程的綜合應用,如微波技術與天線、光纖傳輸、通信原理等,因此該課程對理論知識要求扎實,同時又具備很強的實用性,在實際工程中應用廣泛。因此在教學方法上面做出了一定的改進。
1)課程開始之初,增加了基礎知識復習環節,幫助學生復習先修的微波技術、通信原理、數字信號處理等課程中的一些重要知識點。例如抽樣定理,對傳輸中的傳輸速度、傳輸帶寬等的計算非常重要。通過短短的一到兩個學時復習,起到承上啟下的橋梁作用,幫助學生從前期理論課程順利過渡到兼具理論和實用性的傳輸技術中。
2)采用啟發式教學,提高學生自主思考、主動學習的能力。例如在SDH技術在光通信系統中的應用這一知識點,通過光在不同折射率物質中的傳輸情況,提出問題“如何能夠讓光在該物質中盡可能遠的傳輸?”,引導學生思考傳輸介質、光信號要滿足哪些條件以達到這個目的。總結出光在光纖中的全反射行進原理之后,進一步提出問題“光在光纖中傳輸會產生哪些損耗?”,讓學生自主思考,分析傳輸過程中哪些環節會產生損耗,最終導出一定傳輸距離光纖長度的估算公式。[2]
3)充分利用多媒體教學設備。傳輸技術這門課程由于其理論性和實驗設備的局限性,教學中如果沒有互動和實例演示,容易讓學生留下“抽象、枯燥”的印象。例如通過演示“光纖制作和熔接過程”動畫,幫助學生了解傳輸技術中傳輸介質和介質的損耗問題。通過安徽省教育網絡中心SDH環形網絡結構圖,結合SDH網絡結構知識點進行講解,達到理論與實踐相結合的教學目的。通過類似這樣的手段,使學生加深了對較抽象的知識點的理解,并產生對課程內容的好奇心,保持對學習的新鮮感和求知欲望。[5][6]
4)給學生創造實踐機會,通過增加實際動手操作提高學生的綜合技能,培養學生的創新意識以及創造才能。目前許多院校已經開設了C諾拇輸技術實驗課程,一般采用可以提供多個實驗、面向多門課程的綜合實驗平臺。這些專業教學實驗平臺價格較高,并且由于該類設備多為集成好的、綜合性較高的平臺,面向某個課程的實驗具體結構不對使用者開放,只能觀察輸入和輸出結果的差異,一般無法看到傳輸的具體結構和工作流程,學生無法在實驗中深入的了解和體會通信系統的工作原理、流程。學生在這類平臺上只能做驗證性和配置類的實驗,不能深入到傳輸的內部結構與流程。[7]
結合我校的實際情況,可以通過與具有相關實驗設備的高校或從事相關領域生產或運營的企業,建立校際、校企合作,組織學生到其他高校開展實驗,到企業參觀或企業為學生提供實習機會等形式,增加學生的實踐機會,幫助學生了解傳輸技術在行業中的應用,擴大學生的知識面,并且提前接觸到畢業后的工作環境。同時還可以通過與企業之間的合作,聘請企業的高級技術人員為學生開展講座,或教師參加企業開展的通信行業技術培訓等方式充實實踐教學的內容。
《傳輸技術》是通信專業的一門綜合性的專業課,需要教師通過不斷地探索研究,尋找更多有效的教學手段,以激發學生積極主動性、提高自主思考能力、夯實理論基礎、培養一定的實際操作能力。
參考文獻:
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[2]王艷芬, 王剛, 于洪珍.通信電子電路”討論式啟發教學方法研究[J].電氣電子教學學報,2013,35(3).
[3]朱傳喜,徐義紅 探索高等數學教學新方法培養創新人才[J].中國大學教學,2005(7).
[4]李明, 劉慧敏, 李艷芬, 互動式題庫在冶金傳輸原理教學中的應用[J]-教師,2012(14).
[5]張倩影,柳浩,呂俊杰 案例教學法在鋼鐵廠設計原理課程教學中的應用[J].中國冶金教育,2011(5).
關鍵詞:電子通信;工程;技術應用
中圖分類號:F224-39 文獻標識碼:B 文章編號:1009-9166(2011)032(C)-0181-01
隨著電子通信工程為社會在科技領域的進步,奠定了堅實的基礎。是電子技術與信息技術相結合,構建現代信息社會的工程領域,電子技術是利用物理電子與光電子學、微電子學與固體電子學的基礎理論解決電子元器件、集成電路、儀器儀表及計算機設計和制造等工程技術問題;信息技術研究信息傳輸、信息交換、信息處理、信號檢測等理論與技術。電子技術是根據電子學的原理,運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學,包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog(模擬)電子技術和Digital(數字)電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術,處理的方式主要有:信號的發生、放大、濾波、轉換。
信息電子技術的應用和發展,在信息電子技術與汽車工業的結合中促成了電子汽車概念的誕生和實現,概括地來說當前的汽車電子技術主要包括:智能化集成傳感器:提供用于模擬和處理的信號,而且還能對信號作坊大處理。同時,還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正,具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號的質量不受影響;嵌入式微處理機已廣泛地應用于安全、環保、發動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術:隨著汽車電子技術應用的增加,對有關控制軟件的需求也相應增加,并可能要求進一步聯網。必須開發出更多通用的高水平軟件,以滿足多種硬件的要求。汽車車載電子網絡:汽車電子設備發展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。
電力電子技術的不斷進步和發展,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于20世紀50年代末60年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。20世紀80年代末期和90年代初期發展起來的,集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。電力電子技術在節能、減小環境污染、改善工作條件等方面有著重要的作用,現在不僅應用于傳統工業(例如:電力、機械、交通、化工、冶金、輕紡等)方面,并且對高新技術產業(例如:航天、現代化通信等)的發展也尤為重要。
通信工程是信息科學技術發展迅速并極具活力的一個領域,尤其是數字移動通信、光纖通信、Internet網絡通信使人們在傳遞信息和獲得信息方面達到了前所未有的便捷程度。通信工程具有極廣闊的發展前景。
信息產業,包括信息交流所用的媒介(如通信、廣播電視、報刊圖書以及信息服務)、信息采集、傳輸和處理所需用的器件設備和原材料的制造和銷售,以至計算機、光纖、衛星、激光、自動控制等由于其技術新、產值高、范圍廣而已成為或正在成為今社會經濟發展的支柱產業。通信技術是以現代的聲、光、電技術為硬件基礎,輔以相應軟件來達到信息交流目的。上個世紀末,多媒體的廣泛推廣、互聯網的應用極大地推動了通信工程專業的發展,展望這個世紀初期,寬帶技術、光通信也已經嶄露頭角。
通信工程是信息科學技術發展迅速并極具活力的一個領域,尤其是數字移動通信、光纖通信、Internet網絡通信使人們在傳遞信息和獲得信息方面達到了前所未有的便捷程度。通信工程具有極廣闊的發展前景。由于通信產業在全球的高速及持續發展,作為真正的“朝陽產業”、“知識經濟”,到了20世紀80年代,從美、日、英等發達國家吹過來的信息革命這股颶風,為我國通信工程專業的發展增添了強勁的動力,也是從這時起,通信工程迅速興起,通信技術在國家經濟發展中的地位越來越重要。
從工程技術角度來看電子技術與通信工程相結合在社會生活的各種應用迅速的發展,它包括:移動通信與個人通信,衛星通信、光通信,寬帶通信與寬帶通信網,多媒體通信,語音處理及人機交互,圖像處理與圖像通信,信號處理及其應用技術,集成電路設計與制造,電子設計自動化(EDA)技術及其應用,通信與測量系統的電路技術,微波技術及其應用,微波傳輸、輻射及散射,微波電路,微波元器件,微波工程,光電子學與光纖通信工程,信息光電子工程,電子束、離子束及顯示工程,真空電子工程,電子與光電子器件,微電子系統設計與制備,納米材料與技術等。
喬治?斯穆特、雅各布?帕里斯和?哈桑分別作了5分鐘左右的演講,喬治?斯穆特為大家帶來的主題是用突破性思維與批判性思維來思考問題,雅各布?帕里斯為大家帶來的演講是關于科學家和科學論壇應該對世界產生影響和作用,?哈桑為觀眾講述了在貧窮國家或者發展中國家能源的發展和機遇。隨后,幾位外賓與中國嘉賓院士、首都大學生和百姓朋友關于新能源與新材料問題進行了熱烈的討論,他們在國際間跨領域合作、高溫超導材料、發展太陽能和生物質能、核能的安全性等既前沿又貼近百姓生活熱點的幾個方面都進行了熱烈的交流討論。
出席本屆“首都科學講堂?諾貝爾獎獲得者專場”的領導有北京市科學技術協會副主席周立軍、中國科協組織人事部人才工作處副處長楊彩虹、首都圖書館館長倪曉建、中國科普研究所理論室助理研究員尹霖、中國科普研究所理論室主任助理劉向東、北京市教委學習型城市領導小組副處長吳纓、領導小組成員陳敬文。
本次專場由國務院發展研究中心、中國科學院、中國科學技術協會、北京市人民政府主辦,由北京市人民政府外事辦公室、北京市科學技術協會承辦,北京科普發展中心、嘉星一族傳媒、首都圖書館執行。
“首都科學講堂”于2007年5月在科技周期間正式啟動,是以“解讀科學精神”為主線,以“當今科學熱點”為話題,以“打造明星專家和系列演講”為特色,以“媒體聯動”為延伸,以“捐助科技小學和推出系列出版物”為落腳點,具有公益性質和鮮明特色的全民科普事件。“諾貝爾獎獲得者北京論壇―首都科學講堂專場”由市科協2008年11月在中山公園音樂堂首次啟動,每兩年舉辦一次,是諾貝爾獲獎者北京論壇的主要活動之一。本次是第四屆舉辦。
本次“2013諾貝爾獎獲得者北京論壇―首都科學講堂專場”,再次為關注環保節能、人類生存和未來發展的京城朋友們、關注科學前沿與科技發展的愛好者們帶來了一次與諾獎大師面對面的機會,在北京地區創造了積極的科學文化氛圍。
嘉賓介紹
喬治?斯穆特因在1992年發現了宇宙微波背景輻射各向異性,而與約翰?馬瑟共同獲得了2006年諾貝爾物理學獎。喬治?斯穆特先主修數學,之后才轉向研究物理學。獲麻省理工學院粒子物理學的博士學位。通過兩年多的觀察和分析,由喬治?斯穆特領導的COBE小組發現了宇宙微波背景微小波動,它的公布受到了科學界的高度贊揚。喬治?斯穆特還在2009年擔任了韓國首爾梨花女子大學的特聘教授,并在2010年2月被巴黎七大聘為教授。
?哈桑國際科學院組織聯合主席和聯合國大學理事會主席,同時擔任多個國際組織理事。在等離子物理學和聚變能源、灰塵和沙土在干燥土地中的傳輸方面發表大量論文。并就發展中國家的科學與技術發表多篇文章。他當選為多個國家科學院的院士,包括:發展中國家科學院、非洲科學院、伊斯蘭世界科學院、哥倫比亞科學院、比利時皇家科學院、巴基斯坦科學院、黎巴嫩科學院、古巴科學院和南非科學院。
雅各布?帕里斯加州大學伯克利分校數學博士學位。曾獲得MoinhoSantista獎、第三世界科學院數學獎、巴西國家獎、美洲科學獎、墨西哥獎、里雅斯特科學獎、意大利國家科學院國際獎、巴爾扎恩數學獎、所羅門?萊夫謝茨的獎、巴西科學價值大十字勛章、法國榮譽軍團騎士勛章、多所巴西和外國大學的榮譽博士學位、中國科學院(CAS)愛因斯坦講席教授、北京大學名譽教授。他是15個國家科學院的院士,巴西科學院院長,發展中國家科學院的前任主席,國際數學聯盟前主席。
葛昌純粉末冶金和先進陶瓷專家,中國科學院院士,世界陶瓷科學院院士。長期從事材料科學研究工作。在氣體擴散法生產濃縮鈾用的分離膜研制、先進陶瓷研究、氣-固系燃燒合成氮化物基陶瓷的研究和耐高溫等離子體沖刷的功能梯度材料研究等方面貢獻突出。
作為所長的劉亞川博士,是礦物工程研究員,原地礦部百名跨世紀科技人才首批入選者,第六批四川省學術和技術帶頭人,第一批國土資源科技創新團隊培育計劃負責人,在我國礦產資源綜合利用領域享有較高的知名度。他先后主持或參與完成科研項目21項,獲國土資源部科技成果二等獎1項,地礦部科技成果三等獎2項。
在劉亞川的帶領下,成都綜合所開拓創新,積極作為,重點配合國家地質找礦,開展礦產資源可利用性評價,研究礦產綜合利用新技術、新方法、新工藝,取得了令人矚目的成就。尤其“十一五”以來,成都綜合所已承擔各類科研項目228項,申報和獲得國家專利18項,取得了一大批創新成果。其中,“鄂西寧鄉式鐵礦利用工藝技術研究”“中低品位鋁土礦選礦技術”成果分別入選中國地質調查局2010年度、2012年度“地質調查十大進展”。
以其下屬的礦業工程研究中心為例,該中心在金屬復雜共生礦分離、貧礦的加工利用技術方面的成就,在一定程度上實現了礦產資源的“一”變“多”、“貧”變“富”,可謂礦業“魔術師”。
“一”變“多”
我國獨特的地質環境導致形成了大量的多金屬復雜共生礦。如,我國60%以上的鉛鋅礦是鉛鋅銀或銀鉛鋅礦;單一鉬礦僅占14%,以鉬為主的多金屬共生礦占64%,與銅、鎢、錫等共伴生的鉬占22%;鉑族元素和鈷主要來自伴生礦。如何對這些共生礦進行合理利用一直是困擾礦業從業者的難題。
成都綜合所將解決多金屬復雜共生礦的分離問題作為重點研究課題,形成了一些技術優勢。如“鉛鋅鉬銀鎢錫及多金屬復雜共生礦分離技術”已為幾座礦山成功解決了難題。其中,在金屬化球團還原焙燒過程中揮發分離回收錫技術,采用此項技術解決了鐵錫礦的鐵、錫分離問題,并應用于內蒙古黃崗鐵錫礦。該礦是一個大型矽卡巖型鐵錫礦床,礦石中除鐵外,伴生的錫、砷、鋅和鎢已達到或接近工業品位,應考慮綜合回收利用。此外,氯鹽浸出、濕法分離銅鉛鋅技術解決了四川白玉呷村銅鉛鋅多金屬礦的利用問題。采用硫酸化焙燒―稀酸浸出―濕法分離銀鉛鋅技術解決了四川夏塞銀多金屬共生礦的利用問題,可分別獲得銀、鉛、鋅等不同產品。“鉛鋅鉬銀鎢錫及多金屬復雜共生礦分離技術”的成功研發與應用,為我國同類項目的開發提供了寶貴的借鑒,此項成果獲“地礦部科技成果二等獎”。
滇東南錫礦帶是成都綜合所近幾年選取攻克的研究對象。這里探明的錫多金屬資源礦石成分和結構構造復雜,各礦物間互相緊密鑲嵌,精礦互含較高。礦石中各金屬礦物主要以硫化物形式存在,伴有部分氧化、次生礦物,硫含量較高。受多金屬分離技術的限制,很難在分選出單一金屬的合格精礦的同時,又保證較高的回收率。
成都綜合所知難而上,勇于創新,他們分別對研究區內三種類型礦石原生黃銅礦錫石型礦石(含錫銅礦石)、原生黃銅礦閃鋅礦錫石型礦石(錫銅鋅礦石)、次生銅鉛鋅錫石型礦石(表層半氧化錫銅鉛鋅礦石)進行了仔細的工藝礦物學研究。通過大量的選礦試驗研究,摸索出具有流程結構簡單、生產易于實施、操作易于控制等特點的“優先―浮選―重選”工藝技術方案,充分回收了銅、鉛、鋅、錫、硫五種主金屬礦物,所獲各種產品的技術指標優異,伴生銀得到了有效富集,礦石中其他伴生組分也得到了綜合回收。該成果處于同類礦石綜合利用的領先水平,經中國地質調查局組織審查后,項目成果被評定為“優秀”。
該研究成果為此類錫多金屬礦產資源綜合利用提供了技術可行、經濟合理的選礦工藝技術,可大幅提高國內大量復雜、難選錫多金屬礦產資源的綜合利用程度。根據擴大試驗所取得的選礦技術指標計算,經濟效益顯著,可作為復雜共伴生礦資源高效利用技術在同類礦產資源的開發利用中推廣應用。
“窮”變“富”
錳是一種重要的金屬。錳及其化合物被廣泛應用于現代工業的各個領域。其中,鋼鐵工業用錳量占90%~95%,主要作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧劑和脫硫劑,以及用來制造合金。在錳合金產品中,錳是個神奇的存在:如果在鋼中加入2.5%~3.5%的錳,所制得的低錳鋼簡直脆得像普通玻璃一樣,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的錳,制成高錳鋼,那么產品就變得既堅硬又富有韌性。其余5%~10%的錳用于其他工業領域,如化學工業(制造各種含錳鹽類)等。此外,錳還是正常機體必需的微量元素之一,它構成體內若干種有重要生理作用的酶。總之,錳在國民經濟中及人民的生活中具有十分重要的地位。
就是這個珍貴而神奇的錳在我國卻是短缺資源,保有儲量約6億噸左右。錳礦以中小型礦居多,分布在21個省市自治區,其中主要集中在廣西和湖南兩地。在礦石質量上,貧礦(氧化錳礦含錳大于30%、碳酸錳礦含錳大于25%)多,碳酸錳礦多,雜質含量高,礦物嵌布粒度微細,采用常規選冶工藝無法加工利用。通過多年研究,成都綜合所提出的一些新的工藝技術在貧錳礦的提煉利用方面十分有效。如,應用“集合體選礦新技術”可以在粗粒狀態下利用強磁拋尾,并分選成不同品級的碳酸錳礦物集合體,再輔以浮選精選,不僅可獲得較高的回收率,且形成適應不同用途的產品結構。“高純電解錳”生產新技術解決了常規方法不能生產高純電解錳的問題,可生產出純度達99.9%以上的電解金屬錳。電子工業、冶金工業和航空航天工業都需要電解金屬錳。電解金屬錳由于它的高純度、低雜質特點,現已成功而廣泛地應用于鋼鐵冶煉、有色冶金、電子技術、化學工業、環境保護、食品衛生、電焊條業、航天工業等各個領域。因此,成都綜合所的這一技術必定為我國的建設事業做出重要貢獻。
Abstract: in modern production according to different objects in the choice of nondestructive detection method has become a concern of the people, in order to solve this problem, we must to nondestructive testing methods and features a more comprehensive understanding. The nondestructive testing, is in no damage to the material and finished products under the conditions of its internal and surface defects have the means. Below is a brief introduce three kinds of commonly used method of application and development.
Keywords: laser nondestructive testing; Ultrasonic nondestructive testing; X-ray nondestructive testing
中圖分類號:TB553 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
一、無損檢測的目的及其方法的選用
不管在什么情況下,都必須首先搞清楚究竟想檢測什么東西,隨后才能確定應該采用什么樣的檢測方法和檢測規范來達到預定目的。目前無損檢測的目的大致有以下三個;
(1)改進制造工藝
為了知道采用的制造工藝是否合適,需要對樣品進行無損檢測,一邊觀察檢測結果,一邊制造工藝,并反復進行實驗,直至確定滿足要求的產品制造工藝。
(2)降低制造成本
進行產品生產時,不進行無損檢測就有可能造成產品有缺陷或不符合要求,而要修補或者返工所需要費用往往很大,而提前進行無損檢測花費很小,且能大大的提高生產效率,減小制造成本。
(3)提高可靠性
為了滿足所需性能的條件下,使構件正常工作的時間內部至發生故障或意外,而造成大的經濟損失和機器人身事故,故提高可靠性也至關重要。
二、激光技術在無損檢測領域的應用與發展 1.激光全息無損檢測技術 激光全息術是激光技術在無損檢測領域應用最早、用得最多的方法。其檢測的基本原理是通過對被測物體加外加載荷,利用有缺陷部位的形變量與其它部位不同的特點,通過加載前后所形成的全息圖像的疊加來反映材料、結構內部是否存在缺陷。 激光全息無損檢測技術的發展方向主要有以下幾方面。 (1)將全息圖記錄在非線性記錄材料上,以實現干涉圖像的實時顯現。 (2)利用計算機圖像處理技術獲取干涉條紋的實時定量數據。 (3)采用新的干涉技術,如相移干涉技術。在原來的基礎上進一步提高全息技術的分辨率和準確性。 2.激光超聲無損檢測技術 激光超聲技術是七十年代中期發展起來的無損檢測新技術。與其他超聲無損檢測方法相比,激光超聲檢測的主要優越性如下。 (1)能實現一定距離之外的非接觸檢測,不存在耦合與匹配問題。 (2)利用超短激光脈沖可以得到超短聲脈沖和高時間分辨率,可以在寬帶范圍內提取信息,實現寬帶檢測。 (3)易于聚焦,實現快速掃描和成像。 3.激光無損檢測的發展 激光超聲檢測成本高,安全性較差,目前仍處于發展階段。但在無損檢測領域,激光超聲檢測在以下幾方面的應用前景引起了人們的關注:(1)可用于高溫條件下的檢測.如熱鋼材的在線檢測;(2)適用于某些不宜接近的樣品,如放射性樣品的檢測;(3)激光束可入射到任何部位,可用于檢測形狀奇異的樣品;(4)可用于超薄超細的樣品及表面或亞表面層的檢測。 三、超聲檢測技術在無損檢測中的應用與發展 超聲無損檢測技術(UT)是五大常規檢測技術之一,與其它常規無損檢測技術相比,它具有被測對象范圍廣。檢測深度大;缺陷定位準確,檢測靈敏度高;成本低,使用方便;速度快,對人體無害以及便于現場使用等特點。 1.超聲檢測技術的應用 (1)目前大量應用于金屬材料和構件質量在線監控和產品的在投檢查。如鋼板、管道、焊鞋、堆焊層、復合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測等。 (2)各種新材料的檢測。如有機基復合材料、金屬基復合材料、結構陶瓷材料、陶瓷基復合材料等,超聲檢測技術已成為復合材料的支柱。 (3)非金屬的檢測。如混凝土、巖石、樁基和路面等質量檢驗,包括對其內部缺陷、內應力、強度的檢測應用也逐漸增多。 (4)大型結構、壓力容器和復雜設備的檢測。由于超聲成像直觀易懂,檢測精度較高。因此,近幾年我國集超聲成像技術及超聲信號處理技術等多學科前沿成果于一體的超聲機器人檢測系統已研制成功,為復雜形狀構件的自動掃描超聲成像檢測提供了有效手段。 (5)核電工業的超聲檢測。 (6)其它方面的超聲檢測。如醫學診斷廣泛應用超聲檢測技術;目前人們正試圖將超聲檢測技術用于開辟其它新領域和行業,如人們正努力將超聲檢測技術用于血壓控制系統進行系統作非接觸檢測、辨識。性能分析和故障診斷等。 2.超聲檢測技術的發展 在現代無損檢測技術中,超聲成像技術是一種令人矚目的新技術。現代超聲成像技術都是計算機技術、信號采集技術和圖象處理技術相結合的產物。數據采集技術、圖象重建技術、自動化和智能化技術以及超聲成像系統的性能價格比等發展直接影響超聲檢測圖像化的進程。現代超聲成像技術大多有自動化和智能化的特點,因而有許多優點,如檢測的一致性好,可靠性、復現性高,存儲的檢測結果可隨時調用,并可以對歷次檢測的結果自動比較,以對缺陷做動態檢測等。 目前已經使用和正在開發的成像技術包括:超聲B掃描成像,超聲C掃描成像、超聲D掃描成像,SAFT(合成孔徑聚焦)成像,P掃描成像,超聲全息成像,超聲CT成像等技術。