激光检测技术精选(九篇)
第1篇：激光检测技术范文
关键词 激光；六氟化硫；气体检测
中图分类号TM213 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0149-01
0 引言
激光光声光谱技术作为一种高灵敏度的微量气体检测技术，已有30多年的历史。激光光声光谱技术和红外气体检测技术都是利用气体分子吸收红外线的特性，二者的区别在于光源。红外检测技术是利用红外线做光源，是广谱的光源，所以红外气体传感器的选择性差、灵敏度低。激光光声光谱技术采用激光器做光源，是单一频谱的光源，光源的频率可以和气体分子的吸收频率一致，所以激光光声光谱技术的特点是选择性好、灵敏度高。
1 激光光声光谱气体检测技术原理
光声气体检测技术是基于不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，例如：一氧化碳（CO）的红外特征光谱是2.32um和4.26um，二氧化碳（CO2）的红外特征光谱是4.65um和14.99um，六氟化硫（SF6）的红外特征光谱在10.55um附近。
光声气体检测原理是利用气体吸收一支强度随时间变化的光束而被加热时所引起的一系列声效应。当某个气体分子吸收一个频率为v的光子后，从基态E0跃迁到激发态E1，两能量级的能量差为E1-E0=hv 。受激气体分子与气体中任何一分子相碰撞，经过无辐射驰豫过程而转变为相撞的两个分子的平均动能，通过这种方式释放能量从而返回基态。气体通过这种无辐射的驰豫过程把吸收的光能部分地或全部地转换成热能而被加热。如果入射光强度调制的频率小于该驰豫过程的驰豫频率，则这光强的调制就会在气体中产生相应的温度调制。根据气体定律，封闭在光声腔内的气体温度就会产生与光强调制频率相同的周期性起伏。也就是说，强度时变的光束在气体试样内激发出相应的声波，用传声器便可直接检测该信号。
气体光声检测系统通常由激光器（或普通单色光源）、调制器（使光束做强度调制）、充有被测吸收气体和装有检测传声器的光声腔以及信号采集处理系统组成。利用光声原理实现的气体检测技术是基于气体的特征红外吸收，间接测量气体吸收的能量，因此测量灵敏度高、检测极限低，且不存在传感器老化的问题。
2 六氟化硫检漏仪的应用效果
六氟化硫（SF6）气体泄露检测仪一般都要求体积小、重量轻、用电池供电以适应电力系统现场使用。2005年俄罗斯通用物理研究所开发出世界上体积最小的低功耗二氧化碳激光器，使便携式采用激光光声光谱检测技术的SF6定量检漏仪在技术上可实现。目前，采用激光光声检测原理的SF6定量检漏仪使SF6的检测灵敏度达到1×10-9cm3/s（0.002克/年），动态范围为0.001ppm~ 1 000ppm。高灵敏度的仪器可保证精确定位泄露位置，避免了其它物质在泄露探测中的干扰。高速气流和光声探测器较短的响应时间保证在探测到高浓度气流后1s~2s内仪器即可恢复。红外激光源和特殊光声传感器技术保证了SF6的高灵敏度探测，降低了误报警的次数。
我们在选择SF6检漏仪时要关注如下技术指标：静态灵敏度、响应时间、传感器的选择性。六氟化硫（SF6）检漏仪的系统响应时间由两部分组成：气流通过传感器的时间和传感器本身的响应时间。气流通过传感器的时间是指SF6气体通过导管到达传感器的时间，该时间取决于管路的长度和抽气泵的功率。传感器本身的响应时间是指传感器可以准确测量SF6气体浓度所需要的时间，不同原理的传感器响应时间有很大差别，范围从毫秒级到分钟级。
很多仪器在宣传灵敏度为1ppm或0.1ppm的时候其实指的是在实验室标定的灵敏度，也就是用氮气和SF6的混合气体来标定的灵敏度，这个灵敏度应该是静态灵敏度。静态灵敏度是不考虑检漏仪的响应时间也不考虑周围环境各种干扰气体影响的灵敏度。实际在现场测量SF6泄漏时，检漏仪的探头是移动的，速度大约在1cm/s~3cm/s。正常情况下泄漏点周围SF6气体的浓度是呈梯度分布的，越靠近泄漏点SF6气体浓度越高。对于静态灵敏度相同的两台仪器，若系统响应时间不同，当探头以同样速度经过泄漏点时，响应时间快的仪器测量结果更准确，响应时间慢的仪器测量结果偏小。同一台仪器，当探头以不同速度移动经过泄漏点时，同样的泄露在仪器上检测出的结果也是不同的，移动速度越快读数越小，移动速度越慢测量结果越准确。有些传感器是广谱的，不仅对SF6气体敏感，对水蒸气、二氧化碳、烷烃类气体、卤素气体均有反应，所以实际测试环境的干扰气体会大大降低某些SF6检测仪器的灵敏度。动态灵敏度取决于静态灵敏度、系统响应时间和传感器的选择性。静态灵敏度高、响应时间快、传感器选择性好的检漏仪，其动态灵敏度才会高。
笔者做了如下对比试验，选用了3款SF6检漏仪，关键技术指标如下表：
第2篇：激光检测技术范文
关键字：激光跟踪仪 校准技术 机床
1.引言
高精度加工设备经过一段时间的使用以后，由于使用中的磨损、变形和环境等因素会导致加工设备的加工精度大幅度降低，所生产出来的产品精度也会降低。随着我国现代制造业的高速发展和加工订单的不断增多，对这些加工设备进行检测的要求也越来越高，而以往的检测手段很难满足现代工业检测的需要。目前，笛卡尔三坐标测量机及现场测量夹具主要用于测量机床几何精度，而笛卡尔三坐标测量机由于三根导轨和安装环境的限制导致其量程受限，而且测量效率相对比较低，并且只能进行小样本检测，对于高频次的故障容易漏检;特别是不能进行现场测量，无法对生产车间的机床进行有效地精度检测。因此，如何才能有效、精确的对机床加工设备进行检测已经成为当前必须解决的难题。激光跟踪测量系统在解决该难题时提供了新的方法。激光跟踪测量系统是一种新型的三维测量系统目前己被广泛应用于现代工业的检测中。
2.激光跟踪仪校准技术
2.1 激光跟踪仪误差分析
当对同一量值进行反复多次的测量时，会得到一系列有规律的不同测量值(通常称为测量列)，每个测量值都是包含一定的误差，这些误差是随机出现的，即前一个误差与下一个误差之间不存在任何的关系，也就是说不能预测下一个误差的大小和方向。但是对于误差的总体来说，却具有一定的统计规律性。随机误差是由很多目前还没有掌握或不便掌握的微小因素所构成。激光跟踪仪测量装置方面的因素包括零部件配合的不稳定性、零部件的磨损变形等。环境方面的因素是指温度的波动、湿度和气压变化、灰尘以及地基的不稳等;人员方面的因素是指测量人员在测量和读数时的不稳定。
系统误差是由一些按确定规律变化或固定不变的因素所引起，这些误差因素是可以掌握和控制的。这些误差包括像激光跟踪仪零件制造和安装不正确，垂直轴与水平轴不正交、跟踪镜不通过水平轴与垂直轴的交点、出射激光与垂直轴正交时，垂直度盘的指示光栅与垂直轴不平行等都是激光跟踪仪设计上的缺陷;测量时的实际温度对标准温度的偏差、测量过程中温度、湿度等按一定规律变化的误差。采用近似测量方法或近似的计算公式等引起的误差。
2.2激光跟踪仪校准
激光跟踪仪校准有两点校准法、双面测量法等。根据现有的实验条件，采用与高精度(2.7 um)的GS9127型三坐标测量机(CMM)进行比对来完成校准工作。具体方法为:CMM分别做X, Y, Z轴向运动，反射镜(SMR)固定在测头上，而激光跟踪仪安装在距CMM工作台5m处，CMM提供标准长度，激光跟踪仪给出实测值，经比较计算后可得到不同位置的距离误差。
为了校验LTS的激光干涉仪测量的长度，将LTS放置在CMM的X轴延长线上，CMM沿X轴向运动100 mm，步距为100 mm。跟踪头沿光轴向跟踪SMR，采集各点坐标，经计算得到长度误差。结果显示，最大长度误差为14.9um，稍微超过了仪器的出厂精度。
为了校验LTS的方位角度，使CMM沿Y轴向运动1000mm，步距为100 mm，如图1所示。LTS跟踪头绕方位轴转动，跟踪SMR并给出实测值，经计算得到长度误差。结果显示，最大的长度误差为14.2um ,满足仪器的设计精度。根据二角几何关系，可以算出角度误差。
图1 激光跟踪仪角度校准
3.机床检测
利用激光跟踪仪对某大型机床进行现场检测。机床误差的检测方法可以分为单项误差测量和综合误差测量两种，单项误差测量就是检测各项误差的分量，而综合误差检测是检测机床作圆插补运动时的轮廓精度。一般来讲，单项误差测量更精确，其测量原理更简单明了。因此，我们测量车床溜板箱上工作平台在横向(X轴)和纵向(Y轴)方向的移动直线度。
在测量该卧式车床之前，首先，需要根据现场工作环境确定激光跟踪仪的安装位置，并放置好仪器。要求尽量安放在风速较小、无尘、无热源、无干扰的位置，确保测量的顺利进行;其次，通过内置的电子水平仪将激光跟踪头调整到水平状态;最后，通过对激光跟踪仪进行定点误差补偿，减小激光跟踪仪的系统误差和随机误差，消除温度和湿度对测量的影响，从而提高机床测量精度。本次检测机床，激光跟踪仪放置在距车床约3m处。然后检查仪器的各种连接线路，确保正确后打开仪器并进行定点补偿;补偿完毕后，设置测量模式。
使机床溜板箱工作台分别沿X轴运动和沿Y轴运动。靶镜固定在车床溜板箱工作平台上，车床提供标准长度，激光跟踪仪测出各点的空间位置，并拟合成直线，用CAM 2rneasure软件功能得出各段直线的水平面直线度。车床溜板箱工作台沿X轴向进给距离600mm,步距6mm,激光跟踪仪在IMF测量模式下采集数据，采集的数据(各点的实际空间坐标)拟合成直线，然后用自带软件计算出此方向上的水平面直线度，通过数据处理，得到进给不同距离的直线度误差曲线。记过计算分析得到，在IFM测量模式下，工作台最大行程的水平面直线度为0.0714mm，在600mm的行程内最大水平面直线度为0.0654mm。在与该车床设计说明书上的允许误差进行比较，机床工作台在X轴方向的直线度不满足使用加工精度要求，建议厂方对其进行再调整。同理，对Y轴进行检测其结果为精度满足使用要求。
4.总结
利用便携式的激光跟踪仪高效地对生产现场的大型机床进行检测。激光跟踪仪检测结果表明，车床刀具工作台在X轴进给方向直线度不满足要求，需要进行调整;而在Y轴也即床身导轨的直线度满足使用要求，勿需进行调整。激光跟踪仪不仅能对现场的机床进行快速的精度检测，而目也能对不易搬动的夹具和生产线进行测量。
参考文献：
1.陈素艳，激光跟踪测量系统的原理及其在机床检测中的应用工具技术 2008
2.孙大许，激光跟踪侧量系统原理及在制造业中的应用 机械 2005
3）计算特征值和贡献率
表 5 旋转后的主成分特征值
由图表可以看出，前四个主成分的累计贡献率以及达到 ，因此取取前四个主成分来进行评价。
4）最大方差正交旋转
在分析过程中采用最大方差正交旋转法，得到8种重金属元素旋转后的主成分载荷矩阵，见表6。
表6旋转后的主成分载荷矩阵
通过最大方差正交旋转，我们观察得到，在第一主成分上有相对较高载荷的是 ，在第三主成分上有相对较高载荷的是 ，在第四主成分上有相对较高载荷的是 ，值得注意的是 和 对四种主成分的载荷相差不大，这说明 和 土壤含量可能受多种因素影响。
5)主成分综合评分
四种主成分在各个功能区的得分，见表7
表7 四大主成分在五个功能区中的得分
5）模型结果分析
由第一主成分在不同功能区的平均得分情况可以得出第一主成分在工业区得分最高，则说明 三种重金属元素的污染最主要是由工业区的活动造成的，如工业废气、废水、废渣的排放等原因。在主干道路上和生活区也有较高的得分，则有较大把握说明 三种重金属元素的污染与机动车辆的运动、车辆的机械磨损以及生活废弃物的堆放有关。
由第三主成分在不同功能区的平均得分情况易得第三主成分在工业区和公共绿地区的得分相对较高，则有较大把握说明 元素的污染与工业区矿场开采，含砷废水、烟尘的排放以及农药喷洒有关系。
由第四主成分在不同功能区的得分情况可以看出第四主成分在工业区得分相对较高，有较大把握说明 重金属元素与工业废气、废水、废渣的不当排放有关。
综上所述，我们可以该城区重金属污染主要来源于工业区“三废”的排放所产生的重金属积累。
参考文献：
第3篇：激光检测技术范文
关键词：激光无损检测超声无损检测射线无损检测
在现代生产中针对不同对象选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题，为解决好这个问题，就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测，是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说，它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。下面简要介绍三种常用方法的应用和发展。
一、激光技术在无损检测领域的应用与发展
激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期，由于激光本身所具有的独特性能，使其在无损检测领域的应用不断扩大，并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术，这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。
1.激光全息无损检测技术
激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点，通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。
激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。
(1)将全息图记录在非线性记录材料上，以实现干涉图像的实时显现。
(2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。
(3)采用新的干涉技术，如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。
2.激光超声无损检测技术
激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体，激发出超声波，采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比，激光超声检测的主要优越性如下。
(1)能实现一定距离之外的非接触检测，不存在耦合与匹配问题。
(2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率，可以在宽带范围内提取信息，实现宽带检测。
(3)易于聚焦，实现快速扫描和成像。
3.激光无损检测的发展
激光超声检测成本高，安全性较差，目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域，激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测；(2)适用于某些不宜接近的样品，如放射性样品的检测；(3)激光束可入射到任何部位，可用于检测形状奇异的样品；(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道，在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。
二、超声检测技术在无损检测中的应用与发展
超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广。检测深度大；缺陷定位准确，检测灵敏度高；成本低，使用方便；速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。
1.超声检测技术的应用
(1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。
(2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等，超声检测技术已成为复合材料的支柱。
(3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验，包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。
(4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂，检测精度较高。因此，近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功，为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。
(5)核电工业的超声检测。
(6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术；目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业，如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。
2.超声检测技术的发展
在现代无损检测技术中，超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学性质，有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点，因而有许多优点，如检测的一致性好，可靠性、复现性高，存储的检测结果可随时调用，并可以对历次检测的结果自动比较，以对缺陷做动态检测等。
目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像，超声C扫描成像、超声D扫描成像，SAFT(合成孔径聚焦)成像，P扫描成像，超声全息成像，超声CT成像等技术。
三、射线技术在无损检测领域内的应用与发展
1.射线检测技术的应用
射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减，检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像。
(1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。
(2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制测技术的重要基础之一是数字图象处理技术，即使常规胶片射线照相技术，也在采用数字图象处理技术。
(3)今后重点应用的技术。1994年HaroldBerger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出，在20世纪的最后10年和21世纪的初期，下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。⑥大面积的光电导X射线摄像机。
四、无损检测的发展趋势
1.超声相控阵技术
超声检测是应用最广泛的无损检测技术，具有许多优点，但需要耦合剂和换能器接近被检材料，因此，超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展。其中，超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点。
超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比，由于声束角度可控和可动态聚焦，超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点，可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象，如管形焊缝、板材和管材等，超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。特别是在焊缝检测中，采用合理的相控阵检测技术，只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。
2.微波无损检测
微波无损检测技术将在330～3300MHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上，通过分折反射波和透射波的振幅和相位变化以及波的模式变化，了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷，确定分层媒质的脱粘、夹杂等的位置和尺寸，检测复合材料内部密度的不均匀程度。
第4篇：激光检测技术范文
【关键词】压水堆核电站；无损检测；超声技术；超声相控阵
0 前言
超声检测是指利用超声波对材料的质量检测和评估的技术。超声技术操作简便、灵敏度高、检测费用低、且没有辐射，被广泛应用于工业领域，其中包括核工业。压水堆核电站具有特殊的运行工况，要保障其安全运行，须对其材料和结构提出更高的要求。无损检测是检验和测试工程材料完整性、连续性和可靠性的重要手段，因此压水堆核电站的无损检测对于维系核电站的安全运行具有重要意义。超声技术是压水堆核电站常规的无损检测手段之一，核电材料和结构的质量保证与超声检测性能的稳定与提高密切相关。本文对压水堆核电站材料和结构的特点，压水堆核电站无损检测的基本要求以及超声检测技术的适应性发展进行了论述。
1 核电设备材料和结构的特点
由于特殊的工作环境（高温、高压、强烈腐蚀和辐射等），压水堆核电站对材料具有更高的安全要求。核电材料的选用不仅要考虑力学性能（强度、塑性、硬度和韧性等）和工艺性能（锻造、铸造、焊接等），还要充分考虑辐照引起的材料组织、结构和性能的变化。此外，材料与材料之间、材料与介质之间的相容性和材料的价格也是材料选用的依据。压水堆核电站常用的金属材料包括碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等。
压水堆核电站一回路系统主要包括反应堆及压力容器、蒸汽发生器、冷却剂主泵、稳压器和主管道等。根据部件的位置、功能和工况，选用适合的材料是压水堆核电站安全运行的前提和保障。表1为压水堆核电站一回路系统殊部件的材料使用情况。
表1 压水堆核电站一回路系统选用的材料举例
从表1可以看出，压水堆核电站一回路系统的结构和材料具有鲜明的特征：首先是大量采用了耐高温、高压，抗腐蚀性和抗辐射性强的材料。不同的材料之间组分的不同，其内部微观结构和组织差异明显。第二是材料易于加工并能满足某些特殊加工要求，尽量采用整体结构，减少中间的机械连接，这样可以降低部件的故障率，提高设备的寿命。第三是不同的结构和材料，加工工艺差距明显，在役检查过程中需要对无损检测的检测方法、要求和检测规程等进行不同的计划和实施。这些特征给无损检测工作带来了较大的困难和挑战。
2 压水堆核电站无损检测基本要求
无损检测作为一种工艺过程控制和产品质量控制的手段，被广泛应用于工业领域。压水堆核电站的无损检测，首选应该结合材料和部件各自的特征，采用恰当的无损检测方法；其次是制定正确的检测规程，选用适当的检测器材，以确保无损检测实施过程中不会对部件造成确定的或者潜在的伤害；第三是严格遵守压水堆核电站在役检查规范，并依据在役检查前编制的检查计划和检查大纲实施无损检测。
压水堆核电站一回路系统包容具有强烈放射性的物质，设备处在高剂量的辐照环境中。为了确保核电安全，核电运营的整个过程，包括设计、设备制造、安装、运行和退役都要进行无损检测。设计阶段的无损检测主要是编制适应性的技术规范和检测规程，以实现所选用无损检测方法的有效性。设备制造过程中需要对所有的原材料和零部件进行规定的检查，以证明生产的设备符合使用要求。安装过程中需要对安装现场的应用性材料、焊缝和其他零部件进行检测，确保其质量合格。核电运行期间和退役时的无损检测是在辐照环境下进行的，工作强度大并具有一定危险性，需要在尽可能短的工期内完成计划内的无损检测工作。
压水堆核电站一回路系统的无损检测具有非常严格的要求。核电设备所采用无损检测方法、仪器设备与检测工艺必须具有高度的可靠性和灵敏度，操作人员的技能必须达到在役检查规范的资质要求并具备丰富的现场施工经验。随着经验的沉淀和积累以及新型无损检测技术的发展，我国压水堆核电站的安全运行将获得更大的保障。
3 超声检测技术的应用与发展
超声检测是指利用超声波检测和表征材料的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能等，从而对材料的应用性能进行专业评估的技术。超声检测技术检测灵敏度高、检测费用低、易实现自动化操作，且没有辐射和化学污染的危害，因而获得了广泛的应用。压水堆核电站中，超声检测技术同样是一种常规的无损检测方法。它主要应用于压力容器对接焊缝、角接焊缝的体积检查，压力管道焊缝的表面检查，汽机部件的内部检查，锻件的内部检查，轴瓦等复合层结合面的检查，及其它金属部件的内部检查。超声检测在使用过程中同样具有一些缺点，比如测试过程对耦合剂的依赖性较大、探头较大而可达性降低，检测结果对检测人员的技能要求高等。为了弥补传统超声检测技术的不足，以适应核电站无损检测的技术要求，新型超声检测技术获得了迅速发展，包括超声相阵控技术、激光超声技术和电磁超声技术等。
3.1 超声相阵控技术
超声相阵控技术是一种新型的超声检测技术，通过对超声阵列换能器中各阵元进行相控阵控制，可使得阵元发射的超声波发生偏转聚焦，且相位和幅度同步，通过调节聚焦点可以实现对复杂工件的检测，并有效提高检测灵敏度。
自从诞生以来，超声相阵控技术迅速变成了研究的热点，包括测试系统的设计与改善、控制电路的生产与测试，以及研发成本的控制与节约等。起初，超声相控阵技术主要应用于医学领域，随着电子技术和计算技术的发展，超声相控阵技术成功应用于工业领域，包括航空航天[1]、造船[2]和核工业[3]等重要领域。超声相控阵技术在医学方面的应用包括医学超声诊断和医学超声治疗两个方面。科学家利用相控阵技术研发了一系列先进的医疗设备，比如全身数字化超技术、海扶超声聚焦刀等，这为疾病的诊断和治疗提供了极大的便利。超声相控阵技术作为一种先进的无损检测 手段，受到了广泛的研究，主要围绕检测结果成像，检测目标准确定位以及复杂结构的准确检测等方面。需要指出的是，超声相控阵技术在压水堆核电站的设备检测中发挥着重要作用，比如汽轮发电机的叶片具有特殊的工况和复杂的结构，采用超声相控阵技术不仅可以提高检测效率和精度，还可以避免对叶片进行拆卸而造成不必要的伤害。超声相控阵技术与数字信号处理、成像和声时衍射等技术的结合是今后发展的方向。
3.2 激光超声技术
高能量的激光脉冲与物质表面发生作用时会产生热特性区，热量急剧扩散而产生热应力作用，进而产生的超声波，通过检测超声波以达到对材料检测的目的，这便是激光超声技术.相比传统的超声检测技术，激光超声技术具有无需耦合剂、非接触性检测、检查速度快、检查精度高以及检查范围广等优点。
随着科技发展，激光超声技术已经突破理论研究的瓶颈，被广泛应用于材料的无损检测等工业领域。激光超声技术对于薄膜材料的检测具有较高精度。[4]激光超声技术用以复杂几何结构的检查也具有明显优势，比如楔状结构、曲面结构以及多层结构等。[5-7]此外，激光超声技术适用于高温、腐蚀和辐射等危险环境下对材料进行检测[8-9]，目前我国的压水堆核电站并没有引入激光检测技术，这主要考虑考虑激光超声技术定位的不稳定性以及核电站特殊的工况。今后，随着对激光超声技术在无损检测领域的研究，该技术的大规模应用将获得实现。如果对激光超声技术在核工业中的应用进行科学和充分的论证，激光超声技术将成为常规无损检测技术的补充。
3.3 电磁超声技术
利用洛仑兹力和磁致伸缩效应产生超声波，进而对金属导体进行检测的技术称为电磁超声技术。与传统的超声检测技术相比，电磁超声技术不需要与工件接触、检测速度快、检测过程无污染，因此适合生产线的快速检测和高温等环境下的检测。
由于具有明显的优势，电磁超声技术已经被广泛应用于机械加工[10]、石油管道[11]和压力容器[12]等领域，用以进行材料的缺陷检测和定位以及厚度的测量。作为一种新型的无损检测技术，电磁超声技术在焊缝和钢管管材检测中表现出了巨大的优势。然而，电磁超声技术同样存在不足，比如敏感度过高，容易受到环境的影响和转能效率低，接收信号低。这也促进了电磁检测技术的改进，目前围绕电磁超声技术的研究主要包括电磁激发装置的优化、回波信号的处理，电磁超声导波技术[13]和激光-电磁超声技术[14]便是在此基础上的发展和产生的新技术。电磁超声技术也没有被引入，作为核电设备的无损检测技术之一。其中主要原因是性能的不稳定性以及政策上缺乏论证和支持。随着对电磁超声技术的研究，电磁超声技术也许在不久的将来，也将成为常规无损检测技术的有力补充。
4 结语
（1）由于特殊的运行工况，压水堆核电站对材料要求较高。所选用的材料需具有优良的力学性能、工艺性能，对高温、高压，强烈腐蚀和辐射的环境也具有很高的适应性。其中碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等是核电站常用的金属材料。
（2）压水堆核电站无损检测工作涵盖设计、制造、安装、运行和退役整个运营过程。核电设备所采用的无损检测方法需要有高度的可靠性和灵敏度，操作人员需具备相当的资质和实施经验。在“质量第一、安全第一”的前提下，无损检测实施工期应尽量缩短。
（3）超声检测技术是压水堆核电站常规的检测方法之一，被用于焊缝的体积检查和部件的内部检查。而新型的超声技术的发展，可以弥补传统超声检测技术的不足，并拓宽其应用范围。其中，超声相控阵技术已经被成功应用于核电站重要设备的无损检测。而激光超声技术和电磁超声技术的引入则需要进一步科学和充分的论证。
【参考文献】
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第5篇：激光检测技术范文
关键词:道路工程;无损检测;检测原理;检测技术
近二十年来，国际上道路工程检测技术总体发展趋势是:由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展。比如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测，模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。下面就无损检测技术在公路工程中的应用进行阐述。
一、发展无损检测技术的意义
众所周知，传统的方法是根据规程随机选点，钻孔取样、进行室内分析处理，从中获取各种工程参数。然而，这种常规方法存在一定的局限性，因此，如果能够研究开发出无损、快速、直观、能显示道路内部状态的检测设备和技术手段，必将使道路建设质量和养护管理水平进人一个新的水平。开展路面无损检测与评价技术研究，将在控制道路施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网养护水平等方面具有重要意义。
二、无损检测技术的原理及其适用范围
1、超声波无损检测技术
原理:超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波，它在传输过程中服从于波的传输规律。超声波路面检测技术主要是通过发射超声波到材料介质，接收反射波的相关参数，进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。在介质中不同位置设置传感器，测量超声波在一定距离内传播的时间，利用速度、时间与位移的关系计算波速，利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等，还可用来检测材料或结构内部的缺陷。
适用范围:我国早在70年代开始应用超声波检测技术测量岩石的抗压强度和判断岩石的性质。由于它具有激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜等优点，在路面检测中的前景非常广阔。现已成功地应用于检测路基路面材料的密实度与弹性模量、检测混凝土的抗压强度、抗折强度、检测路基路面的厚度与孔隙，以及路基快速测VVI等。
2、激光检测技术
原理:激光检测技术是近几十年来发展起来的新型无损检测技术，它之所以能得到广泛应用，主要是由于激光具有高亮度和分辨率，好的方向性、相干性、衍射性等特点，激光技术在路面检测中的应用主要利用激光的上述的特性，可归纳为三种原理。衍射原理是利用激光遇狭缝发生衍射现象的特点，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹，建立二者的相互关系，可根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化;光电反射原理利用了激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能，当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化，事先标定建立光电流与位移关系，可根据光电流的变化反算弯沉位移的变化量;光时差原理是利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。
适用范围:基于激光检测技术上述三种检测原理，在路基和路面检测中，激光主要应用于距离测定，纹理深度测定，弯沉测定，车辙深度及平整度测定几个主要方面。
3、图象技术
原理:图象技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。前者主要是利用不同材料介质导热性能不同的原理，利用高精度的热敏传感器可以检测结构物内部的热传导规律和温度场分布状况，将检测得到的数据图象化，从而将结构内部状况呈现出来。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图，再由全息图上测取数据求出相关力学量的方法，具有精细度高、直观可靠、能够给出全场情况等优点。
4、频谱分析技术
原理:频谱分析检测技术的基本原理是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。在路面结构表面用一力锤施加瞬时的垂直冲击，就可以产生一组以振源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波，通过调整力锤重量或不同的锤头可以获得含有各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率，借助于频域的互谱分析和相干分析技术，可以达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。与传统方法相比，它具有速度快、检测效率高的特点。
适用范围:检测路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况。
5、主要无损检测仪器设备
弯沉测试仪器:落锤式弯沉仪(FWD)是目前应用较为广泛的弯沉检测设备， 它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载，荷载大小由落锤质量和起落高度控制，荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。研究表明，FWD的冲击荷载与时速60～80km的车辆对路面的荷载相似，可以较好地模拟行车荷载作用，并且测速快，精度高，因此自20世纪80年代初以来，FWD在国际上得到日益广泛的应用。继FWD之后，新一代弯沉仪RWD(滚轮式弯沉仪)正处于研究阶段。它是采用高频激光扫描，连续地记录行驶中的测试车在路表产生的弯沉，测试速度约88.5km/h。RWD的最大优点是:所记录的是真实受力状态，而不是模拟荷载状态下的弯沉，并且测速远大于FWD，因此对交通的影响较小，是较为理想的弯沉检测设备，因此是此类设备的重要发展方向。
断面测试仪器:断面测试主要包括平整度与车辙测试，我国常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺，90年代中、后期引进了连续式激光断面仪，是目前最先进的平整度和车辙检测设备，逐渐在道路路面检测中得到广泛的应用，其正常测试速度可达80km/h，同时还可以测量横坡、纵坡、转弯曲率等指标。
抗滑能力测试: 目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有3种:横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪，横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪，20世纪90年代中期实现了国产化。该设备的基本原理是:设定试验轮与行车方向成一定角度，以便产生一个同试验轮平面垂直的横向力，该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数，横向力系数反映的是车辆在路面上侧滑的危险性，正常测试速度约50km/h。
路表破损采集:路面表面破损率是路面养护决策的重要指标，我国目前还主要依靠人工采集数据，少数单位从上世纪90年代中后期开始引进了路表破损数字图像采集系统，它的基本原理是采用车载式数字摄像系统连续高速采集路表的图像，然后在室内通过后处理软件自动处理与人工判读相结合，识别、分类与统计路表破损。
路表破损摄像系统极大地提高了工作效率，避免了高速公路人工破损调查的危险性，随着我国高速公路建设的快速发展，必将成为广泛应用的设备。
路用雷达技术:路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射，根据回波的传播时间、波幅与波形，确定目标体的空间位置或结构。目前路面雷达在路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层完整性判定等方面测试应用已经非常广泛。由于实际情况难以客观判定，往往采用不同的检测方法来相互印证，例如用落锤式弯沉仪与路面雷达同时做脱空判定，用红外热成像仪和路面雷达同时做桥面铺装剥离判定，但这方面的国内外研究成果较少，仅有的少数成果也多没有得出相关性良好的结论。
总之，路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高公路养护管理科学化水平及改进路面设计等方面都具有十分重要的地位和作用，路面检测评价技术水平的不断提高给公路建设带来的经济社会效益是非常明显的。
参考文献
第6篇：激光检测技术范文
（中原工学院信息商务学院，河南南阳451191）
【摘要】光电检测这门技术在当前的经济发展形势下，已经被广泛应用于精密制造以及高科技武器等行业中。经过详细的调查和研究一种基于单片机技术的激光检测方法。主要是利用单片机进行激光脉冲信号的调制以及控制发射,在此基础上，结合单片机与光电检测的相关技术设计了检测电路，从而实现利用激光传载信号，进行多路控制的方法与途径。
关键词 光电检测；单片机；脉冲信号；多路控制
简单地讲，单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，在工业检测、自动检测、智能仪器仪表、信息处理、光机电设备、家电等电子设备中得到广泛应用从而单片机技术迅速发展到各行各业。在20世纪60年代末，随着光学技术、微电子技术、激光技术、材料技术、半导体技术的迅速发展，在此基础上大范围地推动了光电技术的发展，使得光电技术得到人们的广泛关注以及认可。特别是在军事中得到了很好的应用，举个例子来说，反激光制导武器系统、激光雷达这两者都利用到了光电技术。与此同时，在一些特殊的工业行业中，举个例子来说，在零件检查、精密制造、精密测量、光纤通信等生产技术中，都在光电技术的运用中有很大程度上的依赖。并且因为光电技术的应用而让他们的工作效率大大的提高。但是，目前的光电技术在现如今的发展形势下还属于比较前沿的技术，现存的一些光电产品由于原理非常复杂以及对生产加工技术的要求非常严格，所以光电技术的造价一直以来都比较高，不能被普通消费水平的用户所受。所以，本文主要利用单片机结合光电技术从而进行开发并设计了这一光电控制系统[1]。以求让更多的人能感受到光电技术的好处所在。
1基本原理
光电控制系统的基本原理是利用光电检测技术与单片机技术两者相结合的情况下来应用。
该系统利用了单片机对电源的控制，从而形成了一串有序的电源脉冲（键入了用户的基本信息），利用这一串有序的电源脉冲来控制半导体激光器，从而发射出一串载有用户信息的激光脉冲波（信号波）。在光电系统的检测下，再将信号波转化为电脉冲波（此时的电脉冲波的信号微弱而且受到外部因素的干扰，所以此时的信号不可以直接应用）。再通过前置放大电路对电脉冲波进行放大和除噪音的处理，此时的信号便可以通过单片机的驱动来使用并进行译码和判别处理，通过这些处理，单片机能够生成信号并以此来启动控制设备。
2关键技术
2.1激光调制技术以及编码技术
激光调制的一般概念是：激光是一种频率更高（1013~1015Hz）的电磁波，它具有很强的相干性，因而像以往电磁波（电视、收音机等）一样可以用来作为传递信息的载波，由激光“携带”的信息有：符号、图像、文字、语言等，在此基础上，通过一定的传输通道（光纤、大气等)送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息，这种将信息加载于激光的过程称之为激光调制技术[2]。举个例子来说，控制面板TD19C23具有性价比高、稳定性好等特点，并且在用途上使用广泛。其具体的编码过程是：首先在检测到一组二进制的编码时的情况下在单片机内设定，如果检测到“1”，通电为30μs，如果检测到“0”就断电为30μs，然后再进行循环执行，便会形成一周期脉冲。
2.2光电检测器件的选取
在现如今的发展形势下，光电检测技术中常用到的一些光电检测器件有光敏电池、CCD阵列、光敏电阻、PIN、光电三极管、光电二极管、光电倍增管、以及雪崩二极管等一些半导体器件。
其中光电二极管是最佳选择，它具有做好的长期稳定性，面积比较小，所以选择它作为此系统的光电检测器。不过在连接时要注意光电二极管在反偏状态时的检测情况
2.3检测电路的频率特征分析
如上图所示：当我们给定输入光照度时，在负载上取得最大功率输出时的条件是：足RL=Rb和g<<Gb。此时，uL=(RL/2)Se/(1+jkf)，时间常f=RLCj/2，上限频率fHC=1/2πf=1/πRLCj;同样可以得出，电流放大时希望得到最大输出电流，此时要求满足RL<<Rb?且g很小，uL=SeRL/(1+jkf)，时间常数f=RLCj，限频率fHC=1/2πRLCj;电压放大时，希望得到最大输出电压，则要求满足RRb(例如RL≥10Rb)且g<<Gb。此时，uL=SeRb/(1+jkf)，时间常数f=RbCj，上限频率fHC=1/2πRbCj。此处，Cj为光电二极管结电容，Rg为内阻，Se为光电流。RL?是前置放大电路的输入电阻。在设计中考虑到为从光电二极管中得到足够的信号功率和电压，RL和Rb不能太小。根据其微变等效电路可得RL和Rb过大又会引起高频截止，频率下降，降低了通频带宽度[3]。
2.4噪声处理以及前置放大电路的设计
噪声的处理以及前置放大电路的设计是光电检测电路中最关键的部分，因为在实际光电检测电路中有很多的噪声和外部的干扰，外部的干扰主要是随机的波动和光调制以及电路干扰、光路传输的介质的端流和入射的散光。这些外部的干扰可以通过去除杂散光转而选择偏振片或者稳定光源等方法来操作[4]。内部的干扰主要有光电检测电路中的部分半导体器件，也可以通过电容耦合的方法来得到解决。
3结束语
这个系统具有价格低廉、操作简单、系统稳定、原理简单等优点，能够让更多的用户认识到它的重要性。在智能化程度更高的要求方面，会有很大的前景发展。
参考文献
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第7篇：激光检测技术范文
【关键词】三维 荧光 录井技术 应用
在油气的勘探开发过程中，录井技术是发现和评价油气藏最直接有效的方法。荧光录井技术则能及时提示工作人员对油气的重点层段进行处理并帮助确定油气显示，在油气的勘探开发过程中对现场施工起到重要的指导作用。随着二维定量荧光录井技术的逐渐成熟和完善，三维定量荧光录井技术同样获得了长足发展，在油气的勘探开发过程中发挥出越来越重要的作用。
1 定量荧光录井技术简介
1.1 定量荧光录井技术发展历程
常规荧光检测仪目测分析技术是识别油气层最简单易行的勘探方法，通常根据荧光的亮度来估算油气含量，并根据发光颜色来确定油气的组成。但这种方法一般通过紫外灯照射样品然后目测的方法进行检测，故存在原油荧光的激发和发射率、分辨率低且无法准确测量的缺点，且在轻质油的检测中这种问题尤为严重。
1.2 三维定量荧光技术的进步
（1）三维荧光录井软件在二维荧光软件的基础上添加了图谱积分、图谱对比和图谱文本的输出功能，且能够根据需要选择二维检测模式，功能显得更加灵活和综合。
（2）二维荧光仪的激发波长最大值为254 nm，适合轻质油的检测工作，但对中质油、重质油和钻井液添加剂的检测来说达不到最佳激发波长。由于激发荧光物质达不到最佳效果，二维荧光仪在识别钻井液添加剂污染和判断真假油气等方面尚有不足，而荧光激发波长为200～800 nm的三维荧光技术则在一定程度上弥补了这方面的不足。
（3）二维荧光图谱为平面曲线图谱，而三维荧光图谱则包括三维立体图谱和指纹图谱，能够直观反映样品荧光的全部特征，不仅如此，在三维立体图中还可以根据具体需要提取出不同波长的二维平面曲线图谱。
2 三维定量荧光录井技术
2.1 工作原理
在荧光检测过程中，用仪器测定的荧光强度是与样品的荧光效率、入射光的强度和检测器的放大倍数相关的，根据朗伯―比尔定律可以知道，如果样品的质量浓度相对较小，所测荧光强度与样品的质量浓度成正比关系，这就为确定仪器参数和样品与介质的条件后对荧光相对强度的定量检测提供了理论基础。在同一检测过程中，不同的荧光物质显示出不同的荧光光谱，这时只要扫描发射光谱，就可以得到样品的荧光光谱特性。
2.2 技术特点
与常规荧光录井技术和二维定量荧光录井技术相比，三维定量荧光录井技术具有下述特点：首先，三维定量荧光录井技术的激发波长和发射接收波长均为200～800 nm，包含有不同油质和添加剂的最佳发射波长和接收波长，在保证轻油质不易漏失的同时还能充分区分添加剂的荧光干扰；其次，三维定量荧光录井技术能够将荧光灵敏度提升十到三十五倍，此外，传统的荧光录井技术使用四氯化碳或氯仿对原油存在猝灭问题，而新技术使用正己烷作萃取剂则很好地解决了这一问题；再次，三维定量荧光录井技术的立体图谱和指纹图谱能够全面直观地反映出不同油质和泥浆添加剂的荧光特征，其形成的三维立体图能够以不同的颜色来区分样品在不同波长下的荧光强度，而指纹图又能直观区分出各种油质和泥浆添加剂；最后，因为不同的油质和添加剂存在着不同的最佳激发波长和发射接收波长，在三维定量荧光录井技术形成的三维立体图谱中可以很直观地区分出不同的荧光物质，且能够更加清晰地区分出真假油气，如果再利用差谱功能去除泥浆添加剂对油层的干扰，就彻底解决了钻井液添加剂中有机物的荧光干扰问题。
2.3 功能特点
三维定量荧光录井仪器涵盖了一维和二维荧光检测仪的全部功能，不仅能够进行固定激发和发射波长的单点定量荧光测试，或者固定激发波长扫描二维发射光谱或者固定接收波长扫描二维激发光谱，而且还能同时改变激发和发射波长来进行同步的荧光光谱及三维荧光光谱的扫描测试。三维定量荧光录井技术检测结果中的三维荧光指纹图不仅可以定性地确定油源、油质的轻重以及油品的好坏，同时还能进行油气水层的判别。且在目前所有的荧光检测仪器当中，三维荧光检测仪是最精密最先进的。
3 三维定量荧光录井技术在油气勘探中的应用
3.1 三维定量荧光录井技术能够及时发现油气显示
三维定量荧光录井技术能够有效辨别并揭示肉眼无法观测到的油气显示，并能够准确地测定其强度值，在发现微弱油气显示的方面具有明显优势。另外，常规的荧光录井方法由于很难准确判别岩屑中的轻油质显示而造成漏失油气显示，而三维定量荧光录井技术则可以准确揭示轻油质并测定其强度值。
3.2 三维定量荧光录井技术能够有效识别真假油气显示
在钻井施工过程中，为了保护油气层、提高钻井机械效率和防止钻井安全事故的发生，钻井液中往往添加了大量有机添加剂，如原油、柴油、剂、解卡剂和堵漏剂等，这些添加剂直接影响到现场地质录井资料的准确性。三维定量荧光录井技术可以通过立体图和指纹图的差减来扣除添加剂或混油的影响，从而形象地还原地层显示的真实面目，进而达到正确识别真假油气显示以及准确评价油气层的目的。
3.3 三维定量荧光录井技术能够进行原油性质的判别
三维定量荧光录井技术能够在较宽的激发波长范围内对样品进行全方位扫描，故其在选择性、灵敏度和所获信息量等方面都远远超过了常规荧光测试技术的水平，且三维荧光的扫描谱图能够全面展示样品的所有荧光信息，并体现样品成分和组成等方面的细微特征，所以它能够很好地进行原油性质的判别。
总之，三维定量荧光录井技术具有更高的灵敏度和检测上限，具有激发波长和发射波长的任意选择性，具有更多的图谱表现形式和更丰富的参数信息，在发现油气显示、识别真假油气显示和判别原油性质方面具有独特的技术优势，必然获得更加广泛的应用前景。
参考文献
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第8篇：激光检测技术范文
关键词：高速公路；无损检测技术；路面；仪器设备Abstract: With the development of modern computer technology, high-precision micrometer technology, brought great development to the pavement detection technology. Among them, the nondestructive detection technique is a very promising technique. Based on the nondestructive testing technology of several commonly used in road construction were analyzed, based on the analysis of nondestructive detection technology in the application and development direction of maintenance in the process of highway construction, prospect.
Keywords: highway; non-destructive testing; pavement; instruments and equipment
中图分类号： U412.36+6文献标识码：A文章编号：
前言
平原微丘区高速公路的设计行车速度为120km/h，而由于现代汽车工业的高速发展，汽车性能大大提高，实际行驶速度有可能更快，在路面平整度等技术指标同等的情况下，行驶速度越快，颠簸越大。因此，高速公路的路面平整度等技术指标对行车速度、行车安全、行车舒适性以及车辆及其零部件的寿命都有着直接影响。同时，路面的平整度、弯沉、横向力系数等指标的好坏也能综合体现高速公路整体质量，反应出道路的服务水平。因此，路面检测与评价技术在检测和控制高速公路施工质量、提高公路养护管理科学化水平等方面具有十分重要的地位和作用，路面检测评价技术水准的不断提高能给高速公路建设带来非常明显的经济社会效益。
1 检测技术的局限性与发展无损检测技术的意义
在高速公路施工中，传统的检测方法是随机选点，钻孔取样、进行室内分析处理，从中获取需要的工程参数。这样常规的方法存在很大的局限性：首先被测点是随机选择的，因而检测结果往往缺乏代表性。同时，由于检测点的密度稀，有些存在缺陷的不良区段极易被漏检，给后续工程留下隐患。在高速公路投入使用后的日常养护管理中，虽对路面出现的问题可以及时发现并进行处理，但对内部存在的隐蔽性病害，如空洞、积水、脱空等却没有较为有效的检测手段。
开展高速路面无损检测与评价技术研究，将在控制高速公路施工质量、提高高速公路养护水平等方面具有重要意义。
2 分析路面无损检测技术
2.1 频谱分析技术
频谱分析检测技术的基本原理是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。在路面结构表面施加瞬时的垂直冲击，就可以产生一组以震源为中心的具有各种频率成分，并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷波面，通过调整力锤重量或不同的锤头可以获得含有各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率，借助于频域的互谱分析和相干分析技术，可以达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。与传统方法相比，它具有速度快、检测频率高的特点。
2.2 图像技术
图像技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。前者主要是利用不同材料介质导热性能不同的原理，利用高精度的热敏传感器可检测结构物内部的热传导规律和温度场分布情况，将检测得到的数据图像化，从而将结构内部状况表现出来。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图，再由全息图上侧取数据求出相关力学量的方法，具有精细度高、直观可靠、能够给出全场情况等优点。
2.3 超声波无损检测技术
超声波路面检测技术主要是通过发射超声波到材料介质，接收反射波的相关参数，进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。通过在介质中不同位置设置传感器，测量超声波在一定距离内传播的时间，计算出波速，利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等，还可以检测材料或结构内部的缺陷。
由于该技术具有检测简单、操作方便、价格便宜等优点，在高速公路路面检测中的前景非常广阔。现已成功地应用于检测路基路面材料的密实度与弹性模量、检测混凝土的抗压强度、抗折强度，检测路基路面的厚度与孔隙等方面。
2.4 激光检测技术
激光具有高亮度和好的分辨率，具有方向性、相干性、衍射性好等特点，激光技术在路面检测时利用激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能，当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化，事先标定建立光电流与位移关系，可根据光电流的变化反算弯沉位移的变化量。在路基和路面检测中，激光主要应用于距离测定，弯沉测定，车辙深度及平整度测定几个方面。
3 当前主要的无损检测仪器设备
3.1 弯沉测试仪器
落锤式弯沉仪（FWD）是目前应用较为广泛的弯沉检测设备。它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载，荷载大小由落锤质量和起落高度控制，动态弯沉盆由相应的传感器测定。研究表明，FWD 的冲击荷载与时速60～80km 的车辆对路面的荷载相似，可较好地模拟行车荷载作用，并且测速快，精度高。继FWD 之后，新一代弯沉仪RWD 正处于研究阶段，它是采用高频激光扫描，连续地记录行驶中的测试车在路表产生的弯沉，测试速度约88.5km。RWD 的最大优点是：所记录的是真实受力状态，而不是模拟荷载状态下的弯沉，并且测速远大于FWD，因此对交通的影响较小，是较为理想的弯沉检测设备。
3.2 断面测试仪器
断面测试主要包括平整度与车辙测试，我国常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺。上世纪90 年代中后期引进了连续式激光断面仪，是目前最先进的平整度车辙检测设备，逐渐在道路路面检测中得到广泛的应用，其正常测试速度可达80km/h，同时还可以测量横坡、纵坡、转弯曲率等指标。
激光断面仪的基本原理是：通过横向分布的若干个激光传感器测试距离路面的高度，得到一个横断面，从而可以计算车辙；通过对应于轮迹位置的激光传感器测得距离路面的高度，随着车辆的行驶可以得到路面纵向断面，即可计算纵向平整度。
3.3 抗滑能力测试
目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有3 种：横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪，其中横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪。我国目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式摩擦系数仪，但是横向力系数仪已逐渐拥有了相当多的用户；刹车式和不完全刹车式摩擦系数测试仪目前仅有较少数用户。摆式摩擦系数仪已经越来越不适应我国高速公路建设的需要，该测试方法对交通的影响太大，存在不安全因素；而且它不能较好地反映路面的宏观纹理构造对摩擦系数的影响，而宏观纹理构造是高速公路路面抗滑能力的决定因素。因此，应大力推广自动化的抗滑能力测试仪在我国高速公路中的应用。
3.4 路用雷达技术
路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射，根据同波的传播时间、波幅与波形，确定目标体的空间位置或结构。我国路用雷达最早出现于20世纪70 年代，80 年代后期在设备技术和应用水平上有了很大的进步。目前路面雷达在路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层完整性判定等方面测试应用已经非常的广泛。
4 无损检测技术在高速公路工程中的应用
无损检测技术具有准确、快速等特点，在道路工程中的应用越来越广泛。在高速公路建设阶段，无损检测技术主要应用于施工质量的检测与控制，能及时发现工程质量隐患，有效地防止路面过早破坏。在高速公路建成后的养护管理阶段，随着使用时间的增加，路面使用性能会逐渐劣化，但劣化的速率是不均匀的。前期较缓慢，随着损伤累积，后期劣化速度加快，相应地，在不同时期恢复路面使用性能所需要的费用也明显不同。采用先进、高效的路面检测评价技术对高速公路路网进行跟踪检测和分析评价，可以深入认识路面使用性能劣化的基本规律，从而为优化养护方案、实现科学决策提供依据。总之，路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高高速公路养护管理科学化水平等方面都具有十分重要的地位和作用。
5 结语
文章论述了在高速公路建设、养护过程中，有较多的技术指标需要检测，以指导高速公路的建设、养护等工作。文章根据路面无损检测各项技术的原理，从传统检测技术的局限性、无损检测技术的特点、优点等方面阐述了路面无损检测各项技术在路面工程中的应用。应用证明无损检测技术具有广泛的实用价值和推广前景。
参考文献：
[1] 盛安连，编著.路基路面检测技术[M].北京：人民交通出版社，1996.
第9篇：激光检测技术范文
【关键词】无损检测;道桥;技术
随着我国道路与桥梁的飞速发展，过去修建的道路和桥梁经过时光的打磨已经失去了大部分的功能，为了确保道桥的安全，保障人生和财产的安全，道桥的检测在道桥过程是必不可少的，如今对与检测技术的要求也不断的提高。那么无损检测技术在新时期的研究发展和应用有重要的意义。
光纤传感技术是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的光信号的技术。从20世纪70年代中期至今，光纤传感技术经过20多年的飞速发展已经有了很大的进步，已成功研制百余种光纤传感器。它已涉及到国防军事、航天航空、工矿企业、能源环保、生物医药、计量测试、自动控制和家用电器等各种领域。将光纤传感器应用于桥梁测量中，可实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的测量和监测，构成所谓的光纤智能桥梁。
1．传统检测技术与无损检测技术
1.1传统检测技术
传统的道桥检测方法是钻孔取样，随机的选取要检测的目标，然后将所取样本带回室内进行分析处理，从分析的数据中获得所需要的工程参数的一种简单检测方法。传统的检测方法有几个缺陷：（1）被检测点是随机的，检测结果没有代表性；（2）检测所涉及的范围小，某些实质性的缺陷无法发现，容易漏检；（3）易给工程后续的进行留下隐患；（4）工程结束后，道路或桥梁容易出现问题，但治理难度大。
1.2无损检测技术
1.2.1无损检测技术的特点
无损检测技术即是在不损坏或影响原有结构的基础上，通过测定某些物理量，不破坏原有的化学成分、性质、功能以达到检测物体的某些重要性能的方法。它是一种多学科相结合的应用高技术，其基础科学主要有：物理学、力学、材料学、断裂分析、化学、控制工程、电子技术、计算机等学科。
1.2.2无损检测技术的应用领域
首先无损检测主要应用于道路和桥梁等大型的工程项目当中，如今无损检测技术在食品加工领域，工业上（如航空航天、机械制造、铁路、特种设备海关检测等）都有一定的发展应用。食品加工例如：材料的选购、加工、流通等环节都会运用到该技术，保证食品质量与安全的监督作用，也可以节约资源，降低生产的成本，提高成品率和劳动生产力都有良好的积极作用。另外，这一门新的技术的产生应用，使得工作的效率大大提高，无需大量的检测目标点；不需要前期的准备工作，随时检测，在线检测，不伤害样品的性能和质量，且环保。
2.无损检测技术在道桥建设过程中的意义
显而易见，传统的检测方法有许多的缺陷,根据随机选取测点，钻孔，将样本拿到室内进行分析计算处理，从而获得相应结论的方法。在现代化的工程项目中传统的方法会被逐渐淘汰。因此，研究开发一种能够快速检测，对工件和目标没有损害、直观、简便的这样的检测设备或者手段，来降低工程技术人员的劳动量，使得管理水平进入一个新的水平是显得非常有意义的。开展路面和桥梁无损检测与评价技术的研究,将在控制道桥施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网维护水平等方面具有深远而现实的重要意义。
3.无损检测技术在道桥中的应用方法
3.1 无损检测技术的方法
3.1.1激光检测技术
原理：激光检测技术是近年来发展起来的新型无损检测技术，主要是激光具有高亮度和分辨率,好的方向性、相干性、衍射性等特点,激光技术在路面检测中的应用主要利用激光的优点。
3.1.2频谱分析技术
原理: 在检测结构表面用一力锤施加瞬时的垂直冲击,就可以产生一组以振源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波,通过调整力锤重量或不同的锤头可以获得含有各种频率成分的瑞雷面波信号,在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率,借助于频域的互谱分析和相干分析技术,可以达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。
3.1.3超声波无损检测技术
原理:超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波,它在传输过程中遵循波的传输规律。超声波检测技术主要是通过发射超声波到材料介质,接收反射波的相关参数,进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。
3.2 具体运用
检测灌浆管道空隙位置：利用超声波检测钢管混凝土中钢管与混凝土以及混凝土内部之间的脱空情况，其原理归纳如下：当超声波换能器布置为直接对穿法检测时，超声波在钢管混凝土中径向传播的时间为t，与绕钢管壁半周长传播的时间tsp的关系为：tsp=πvctc/2vsp 式中，vc为超声波在钢管混凝土中的传播速度：vsp为超声波绕钢管壁的传播速度。该工程钢管混凝土的设计强度等级为C50，采用525号普通硅酸盐水泥、中砂及5～25mm碎石，低钙灰、高浓高效泵送剂以及U型膨胀剂。钢管混凝土实测超声波波速vc约为4.5km/s，钢管的波速vsp约为5.4km/s即：tsp=1.3tc从式子可以得出，只要钢管混凝土内部是密实的，且混凝土与钢管内壁胶结良好，则用对穿法检测时，接收信号的首波是沿钢管混凝土径向传播的超声纵波，而绕钢管壁半周长传播的时间较长，开始到波叠加于首波之后。因此可应用超声波检测钢管混凝土的质量状况。
3.3改善道桥无损检测的方法和策略
3.3.1依靠于现代科技；例如高新技术电子产业、激光技术、材料技术研究等
在掌握上述检测技术的同时尽可能地根据我国实际情况进行自主技术创新，依靠现代的科学技术，使我国的行业检测技术来提高我过行业检测技术。
3.3.2完善检测的内容
利用检测设备对道桥的混凝土、路基路面、挡土墙结构等道桥工程多方面地进行全方位的检测，从而不仅使检测技术范围得到发展，而且使检测内容得以完整与补充。
3.3.3增强工程检测人员的技术素质
要促进我国行业检测技术水平的提高，需要加强行业检测人员的建设，对从事行业检测的技术人员要时常进行专业技术的培训、监督、和评定等。
总而言之，随着我国的道路和桥梁的建设在技术方面不断的提升和改进，无损检测的应用也将提升到相当的高度，这对于道桥的日常养护和管理科学化水平具有很重要的地位和现实作用，同时无损检测技术需要不断结合实际来提高检测技术。■
【参考文献】
［1］赵国文.基于冲击反射法的混凝土开口裂纹的研究[D]．武汉理工大学,2002.
［2］乔烈艳.无损检测技术在道路施工中的应用与发展[J].建材世界,2010,(04).
