无损检测技术论文精选(九篇)

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第1篇：无损检测技术论文范文

关键词：金属材料；焊接；超声无损检测技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.025

0 前言

金属材料被广泛应用与基础建设和进出口贸易中，是我国经济发展中重要的一部分。金属焊接材料的高质量和高精度是保障金属焊接行业高速发展的核心技术手段。超声无损检测技术能够进一步提高金属材料焊接接头的质量，保障金属材料焊接的安全性。因此，为了进一步推广超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用，充分发挥其应用效果，对超声无损检测技术在金属材料焊接的应用进行深入分析具有重要的意义和作用。

1 超声无损检测技术

超声无损检测技术是一项高精度，高质量的检测技术。随着全球经济一体化发展，各国在实现贸易往来同时也逐渐实现了技术交流，进一步奠定了国内各先进技术水平的提升。超声无损检测技术主要是利用超声波在物体内和物体与物体之间的传播进行材料检测。研究证明超声波无损检测技术中超声波在弹性介质材料中可以进行传播，且传播的速度与超声波的波型、介质材料的温度、应力、组织均匀性有关。不同的介质超声波的传播速度不同，在一般的固体介质材料中，温度升高声速越低，应力状况也会影响传播速度，同时材料组织的均匀性也严重的影响超声波的传播。此外，超声无损检测技术的检查精度和检测深度较广，为实际工程中的检测带来了重要的贡献。

2 金属材料焊接中应用超声无损检测技术的作用

随着超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用人们发现其具有检测金属材料缺陷的作用。其中包含检测金属材料内部缺陷的作用，具有检测金属材料焊接宏观缺陷的作用和检测金属材料焊接微观缺陷的作用三个方面[2]。

第一，检测金属材料内部缺陷的作用。金属材料在焊接的过程中由于受到各个方面因素的影响，在焊接接头中存在各种各样的缺陷，使得焊接 接头性能不连续，因此，在金属材料焊接的过程中各个金属材料内部的完整性是保证整个焊接材料完整性的根本。利用超声无损检测技术能够对材料内部缺陷进行检测，明确在材料内部是否存在裂纹，气孔、夹渣、未焊透等缺陷，保障材料自身内部质量。

第二，具有检测金属材料焊接宏观缺陷的作用。利用超声无损检测技术能够起到对金属材料焊接宏观缺陷检测的作用[3]。在金属材料焊接的过程中液态金属会沿着焊缝流到母材料上，当金属材料冷却后就会形成金属瘤，严重影响整个金属材料焊接的宏观完整性。因此，在焊接的过程中利用超声无损检测技术能够宏观测量金属的厚度，起到检测宏观缺陷的作用，这主要是用于测量厚度。

第三，检测金属材料焊接微观缺陷的作用。金属材料焊接中的微观缺陷主要表现在焊接工艺不标准，焊接局部温度过高，焊接表面氧化等现象。微观缺陷会严重影响金属材料焊接质量。利用超声无损检测技术能够通过超声波对金属材料焊接的各项指标进行检测，从而实时的反应焊接微观缺陷，进行焊接修正，提升金属材料焊接质量。

3 金属材料焊接中超声无损检测技术应用分析

3.1 金属材料焊接中超声无损检测技术应用的方法

金属材料焊接中超声无损检测技术应用的过程中存在多种检测方式。因此，在实际工作的过程中需要选择合理的检测方法对其进行检测。每一种金属材料根据材料本身的性能、形状、大小等不同会导致金属材料出现不同缺陷的差异性。因此，在选择超声无损检测技术中首先，需要根据金属材料自身预期产生的缺陷的特征对其进行检测方法的选择；其次，在实际检测的过程中需要采用多种检测技术相结合的方式，以超声无损检测技术为主，辅助其他检测技术这样才能共同完成金属材料焊接检测。在技术组合应用的过程中检测人员需要根据检测的内容和检测的位置，实现检测技术结合应用选择。超声无损检测技术主要是以高穿透性、识别性和定位准确为优势[4]。因此，在检测的过程中根据检测位置的实际情况可以选择互补的检测方式对金属材料焊接实施实际工程检测，从而保障检测的全面性和准确性。最后，在应用超声无损检测技术的最后一个环节是实现检测人员之间的数据交流，利用数据交流结果和内容等对检测的结果进行分析处理，实现整个金属焊接材料检测技术调整，及时弥补焊接中的缺陷和弊端。

3.2 金属材料焊接中超声无损检测技术应用注意事项

根据对实际工程中超声无损检测技术的应用分析我们发现在日常金属材料焊接中应用应该注意以下几点：

第一，明确金属材料图纸设计中对焊接金属的技术要求，选择合理的超声无损检测标准；

第二，明确超声无损检测技术应用的检测时间，按照整个金属材料的加工环节，对其技术处理进行实际检测应用；

第三，准确的方式超声无损检测技术的探头位置，从而提高检测数据的准确性。

第四，在超声无损检测技术数据处理中明确反射波幅值，保障超声波反射回路和速度的完整性和准确性。

4 总结

超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用进一步提升了金属材料焊接的质量，从而为我国机械制作工程行业的发展奠定了基础，实现了高焊接效率，高焊接质量的金属材料焊接技术创新，为我国金属材料焊接工艺的发展贡献微薄之力。

参考文献：

[1]宫宇帝.金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用探析[J].科技创新与应用，2015，12（01）：115.

[2]吴超.探析金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用[J].科技经济市场，2015，10（04）：13-14.

第2篇：无损检测技术论文范文

[关键词]混凝土 无损检测 模拟试验 数字化视频 教学设计 教学效果

[中图分类号] TU528 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）16-0117-02

混凝土无损检测技术是指在不破坏混凝土结构构件条件下，在混凝土结构构件原位上对其强度和缺陷进行直接定量检测的技术。无损检测技术不仅具有非破损、原位检测等特性，且简便易行、快速高效，是在建筑物原位上获得其真实质量的唯一途径，也是土木工程检测的实用技术和提高建筑物质量的保证。无损检测技术在土木工程中的应用一直受到国家和科技工作者的高度重视。

同济大学材料科学与工程学院已开设“材料检测技术”课程三十余年，该课程以混凝土建筑物无损检测技术为主要内容，不断地探索无损检测的教学方法，以培养从事无损检测相关技术的人才。然而，长期以来，由于我国的教育重理论、轻实践，导致技术创新型高层次人才缺乏。培养宽专业、厚基础、强能力的人才，提升学生的动手能力和创新能力是亟待研究的课题。[1] [2] [3] [4]

本论文针对这门课程讲授过程中的实践性教学，详细介绍了混凝土缺陷模拟的试验教学设计与实施过程，论述了采用数字化视频及先进专用教学仪器在无损检测实践性教学中的优势，并总结混凝土无损检测实践性教学的相关成效，以期为强化学生理论知识、培养学生专业技能及实践能力提供参考。

一、混凝土缺陷模拟的无损检测试验教学设计

混凝土缺陷是指破坏混凝土的连续性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝或夹杂泥沙、杂物等。当混凝土的组成材料、工艺条件、内部质量及测试距离一定时，各测点超声传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数一般无明显差异；如果某部分混凝土存在空洞、不密实或裂缝等缺陷，破坏了混凝土的整体性，通过该处的超声波与无缺陷混凝土的相比较，声时、波幅等接收信号会产生明显变化。[5]

混凝土缺陷模拟的无损检测试验教学设计，即在实验室条件下，模拟工程现场建筑物中的混凝土构件缺陷，以达到超声波检测混凝土缺陷的实践性教学目的。本试验主要针对混凝土中空洞、分层、钢筋位置及裂缝等问题，设计成型有缺陷的混凝土试块。学生可以采用超声仪对所设计的混凝土进行实测，获得混凝土的声速、波幅和波形的信息，以推断和检查混凝土结构内部的空洞、裂缝及其他缺陷的位置等，增强学生的动手实践能力。

（一）混凝土内部缺陷检测

混凝土内部缺陷检测试验设计成型混凝土试块，试件尺寸为200mm×200mm×200mm，将试件分为ABCD四部分[如图1（a）]，浇捣试件时按设计要求在“A”处放置好了一块均质泡沫，近似模拟空气空洞缺陷。超声脉冲波在混凝土中遇到缺陷时产生绕射，可根据声时及声程的变化，判别和计算缺陷的大小。用对测法检测混凝土试块，比较A、B、C、D四个位置的声时和波幅，从而可以确定缺陷的部位。

（二）混凝土分层的检测

混凝土分层检测试验设计成型混凝土试件，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，将试件设计为a、b两层[如图1（b）]，浇捣试件时按设计a层为多砂浆少石子层，b层为多石子少砂浆层，以此来近似模拟混凝土的分层。采用对测法（等幅检测）检测混凝土试块，分别比较a层和b层的声时和波幅，从而可以判定砂浆层及混凝土层。

（三）混凝土中钢筋位置的检测

混凝土中钢筋位置的检测试验设计成型混凝土试件，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，将试件依次划分为1-9九部分[如图1（c）]，浇捣试件时按设计要求在“1”处埋入一小段钢筋，以此来近似模拟检测超声波在钢筋混凝土中的变化。用对测法测混凝土试块，依次检测“1”-“9”测点，当发现钢筋位置时，在其左右移动换能器，观测声通路通过钢筋及附近时的首波波形变化，以此可检测出钢筋的位置。

（四）混凝土裂缝深度的检测

混凝土裂缝深度的检测试验设计制作混凝土试件一块，试件尺寸为100mm×100mm×400mm，并在试件中间预留50mm深的缝隙，以此来近似模拟混凝土中的裂缝[如图1（d）]。利用平测法，根据首波反向“临界点”来判断裂缝的深度。

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图1 混凝土缺陷模拟试件及示意图

二、数字化视频及教学专用仪器的应用

数字化视频教学及专用教学仪器的引入直观性强，能够突出要点，且有助于学生对概念的理解和方法的掌握。采用数字化视频教学能够图文声像并茂，多角度调动学生的情绪，吸引学生的注意力，提高学生的兴趣。

以回弹法为例，由于回弹仪的主要机芯零部件隐藏在回弹仪机壳体中，其实际工作原理，学生难以理解。如果在课堂教学过程中，采用数字化视频教学，播放拆卸与安装回弹仪的教学视频以及回弹仪在实际工程中的使用及检测过程的视频，并组织学生在实验室亲自动手拆卸与组装回弹仪，就可以极大地帮助学生理解回弹仪的工作原理，熟悉回弹仪的内部构造，掌握回弹仪的拆装技术及其维护保养的基本常识。此外，还可以采用教学专用透明回弹仪，由于回弹仪机壳透明，这样，在回弹仪工作的过程中，其工作原理即可一目了然。

通过多媒体视频教学实现了对传统教学方法的有益补充，并通过对真实情景的再现和模拟，使学生能够将理论与实践结合起来，加深了学生对理论知识的认识，有利于突破传统教学中的难点，并克服传统教学重理论、轻实践的弊端。同时，多媒体视频教学还具有信息量大、容量大的特性，能够节约空间和时间，提高教学效率。

三、混凝土无损检测技术实践性教学成效

（一）提高了操作技能

通过实践性教学环节和数字化视频教学，让学生在实践中理解了仪器的工作原理，熟悉了回弹仪的基本构造，掌握了回弹仪的拆装技术及维护保养的基本常识。通过混凝土缺陷模拟的超声波检测试验，学生掌握了超声波检测仪的使用操作方法，并模拟工程现场测定了混凝土缺陷对混凝土超声参数（声速、波幅、波形等）的影响，最终能够用声速、波幅及波形等超声参数的变化综合分析混凝土的质量状况。

（二）提高了团队意识

试验的完成需要同组中每个同学的相互配合，只有每个同学都能够独立自主地完成试验中自己所负责的部分，然后配合同组中的其他同学，才能使整个试验过程得以顺利进行。实践性教学活动的开展既增强了学生的责任心，又培养了学生的团结协作精神。

（三）创新了教学方法

在混凝土无损检测技术的教学过程中，引入数字化视频教学方法，创新性地模拟工程现场设计实践性教学方案，创新了教学方法。对于学生而言，能够将课堂上的理论知识与现场实际操作相对应，加深了对理论知识的理解，提高了教学效率，达到了理论与实践相结合的目标。

四、结论

由于工程建设的实际需要，混凝土无损检测技术始终具有较强的生命力。我们可以预料，随着科学技术的发展和工程建设规模的不断扩大，无损检测技术将会不断地更新以适应工程需要，其发展前景是广阔的。在混凝土无损检测技术的教学过程中，创新性地开展实践性教学活动，强化了学生对无损检测技术理论知识的理解，采用理论与实践相结合的教学方法，提高了学生的实践操作技能，有利于无损检测技术人才的培养。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 郭晓潞，施惠生.建筑材料制备工艺实践性教学初探[J].中国建设教育，2012（1）：77-79.

[2] 张科强，杨波.混凝土的无损检测方法及其新发展[J].混凝土，2007（5）：99-101.

[3] 孙从广.混凝土无损检测技术浅析[J].科技资讯，2012（20）：60.

第3篇：无损检测技术论文范文

近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，各类建筑与日俱增。钢结构以其自身诸多的优点，被广泛应用于建筑工程建设当中。焊接是钢结构构件连接的主要加工方法，其在钢结构建筑中具有无可替代的重要地位，而焊接质量的优劣直接关系到钢结构的整体质量。在焊接质量控制中，焊缝质量检验是非常重要的环节之一。基于此点，本文就建筑钢结构焊缝无损探伤检验的几点问题进行浅谈。

关键词：建筑钢结构；焊缝；无损检测技术

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

一、建筑钢结构焊缝无损探伤检验中存在的问题

（一）钢结构焊缝无损探伤检验常用的方法

1.超声波探伤技术。是指利用超声波检测仪探测材料结构内部缺陷的一种无损检测方法。目前，超声波探伤被广泛应用于建筑结构无损探伤检验中，具备操作简单、灵敏度高、成本低、探测效率高、对人体无损伤等优点，但是由于该方法在对缺陷进行定性定量评定时，受探伤技术人员技术水平和实践经验的影响较大，所以难以满足精确评定的要求。

2.射线无损检验法。由于该方法具备准确判定缺陷形状的优点，加之获取的缺陷定量信息可靠性较高，所以被广泛应用于密闭性要求较高的钢结构产品无损探伤检验中。但其缺点也比较明显，如射线对人体存在一定危害性，并且射线探伤的成本高，所需检验时间也相对较长。

3.磁粉探伤无损检测技术。主要是指在强磁场当中，当铁磁性材料存在表层缺陷时，会对磁粉产生吸附效果，通过对磁粉吸附的多少来判断焊缝内部是否存在缺陷。由于磁粉探伤仅能够发现磁性金属表面或是与表面极为接近处的焊缝缺陷，从而使得其只能作为定量分析之用，很难判断出缺陷的准确性质及具体深度。

（二）焊缝无损探伤检验中存在的具体问题分析

鉴于上述几种检验方法中，超声波探伤在建筑钢结构焊缝检验中应用范围最广，为此，下面仅针对该方法在具体应用过程中存在的一些问题进行分析。

1.一次波盲区问题。因节点球焊缝本身的结构特点，使得超声波探伤检验仅能够从杆件的一侧进行，由于检验过程受到了一定的限制，致使无论选用任何一种折射角的探头进行一次波探伤时，都存在无法检测到的范围，这就是所谓的一次波盲区。正是因为盲区的存在，严重影响了实际检验效果，这样很容易引发各类问题。

2.曲率问题。通常情况下，螺栓球钢网架结构当中的杆件基本都是口径较小且管壁较薄的钢管，具体尺寸一般在8mm-160mm之间，由此可知其表面的曲率相对较大，这样一来便导致了超声波探头与被测工件之间的接触面积缩小，致使耦合条件差，声能的损失会变得十分严重，回波信号会大幅度降低，增大了灵敏度补偿值确定及调整的难度，而这一现象会对焊缝缺陷的长度测量及位置确定造成很大影响，利用经验公式计算出来的指示长度便会超出实际值。

3.伪缺陷信号的识别问题。在采用无损探伤技术对建筑钢结构的焊缝进行检验时，一旦出现伪缺陷信号显示，很容易导致检验结果错误或是漏检等情况发生。引起伪缺陷信号的因素主要包括以下几个方面：圆度不足、破口角度存在偏差、间隙量偏差以及根部反射等等。

（三）解决措施

针对上述检验中存在的具体问题，可以采取以下措施加以解决：

1.控制好超声波探头的晶片尺寸。通过对上文中的问题进行分析可知，在整个检验过程中，想要进一步确保检验结果的正确性，超声波探头是非常关键的关节。在焊缝的实际检验过程中，对于超声波探头的要求如下：杂波少、尺寸小、能量集中、指导性好、前沿短等等。为此，在探头的选用上必须控制好晶片尺寸。如可采用小管径的单晶斜探头，它的晶片尺寸是6×6mm、前沿距离为5mm左右、外形尺寸为11×19mm，基本符合超声波探头在实际检测过程中的使用要求。

2.合理确定K值。由于超声波频率会对建筑钢结构焊缝检验的结果造成较大的影响，所以应根据灵敏度高、频率高、分辨力高、指向性高的要求以及焊缝特点，选用频率为5MHz的探头。为了提高检测质量，探头K值的选定要着重于考虑三个方面，即保证声速中心线与危险性缺陷具备垂直关系，保证声速能够扫查到焊缝的整个截面，保证声速具备一定的灵敏度。根据以往检测的经验，K值可利用公式确定：K≥(A+B+L0)/T 上式中中，A表示球面与管壁内接点到外焊缝边缘的水平距离（mm）；B表示内焊缝宽（mm）；L0是探头的前沿距离；T则表示钢管杆件的管厚度。通过公式计算，可采取K值为2.5或3的探头。

3.对探头的曲面进行修磨。在钢管曲率较大且半径不同的前提下，探头与钢管之间的有效面积会有所减小，这样便会导致声速严重扩散，从而使声波很难进入到焊缝当中。为此，在实际检验中，应当将与探头接触的表面进一步缩小，使他们之间形成一个相同的曲面，这样能够进一步确保检测结果的准确性。

二、建筑钢结构焊缝无损探伤检测技术的发展趋势

近些年来，随着计算机技术、图形图像处理技术以及电子测量技术的不断发展和完善，为钢结构焊缝无损检测技术的发展提供了有利条件，在未来一段时期内，钢结构焊缝无损检测技术应当朝着检测仪器自动化和数据处理智能化这两个方面发展，具体内容如下：

（一）检测仪器智能化

现阶段的无损检测基本都是由人工操作完成的，如磁粉检测等等，这样一来整个检测过程受人为因素的影响较大，从而会影响到实际检测结果，致使获得的检测数据准确性和客观性不足。而实现检测仪器自动化，则能够降低人为因素对检测结果的影响，使数据误差缩小到最低限度。

（二）数据处理智能化

通常情况下，检测仪器在使用过程中，基本都会发出噪音，而焊缝无损检测主要凭借的都是一些声学、热力学以及电磁学，它们对于噪音都非常敏感，为此，在实际检测过程中的滤波降噪成为数据处理环节中的一项重要工作。当前，神经网络是焊缝无损检测研究的重要课题之一，其不但能够对各种数据进行滤波处理，而且还能进一步降低噪音带来的影响，一些专家学者将神经网络与数据信息处理技术有机地融合到一起，构建出了一些新的算法，如FNN、RS等等，这在一定程度上推动了无损检测技术数据处理智能化的发展。

参考文献

[1]杨燕萍.杨清平.金顺敬.超声波探伤视频检测及系统实现——计算机视觉技术在焊缝缺陷检测中的应用[J].浙江建筑.2008(12).

[2]欧曙光.潘智杰.某工程钢结构焊缝超声波检测实例分析[J].工程质量A版.2008(5).

第4篇：无损检测技术论文范文

关键词：无损检测路基病害高密度电法

路基检测是路基工程施工技术管理的重要组成部分，路基检测工作对提高路基质量、加快路基工程进度、降低工程造价、推动工程施工技术进步，都起到了重要作用。近年来，随着检测技术的发展，无损检测技术逐渐被引入到路基病害检测与评价中，但其尚处于发展阶段，有待进一步的完善与提高。

1路基病害与成因

路基在大气中、由于路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下，导致各个部位产生变形，变形又引起路基标高和边坡坡度、形状的改变，严重时造成土移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基的各种破坏。下面简要介绍几种主要路基病害及其成因。

1.1路基沉陷

路基表面产生较大的竖向位移,引起地基下沉或向两侧挤出,形成不均匀沉陷。形成的原因是由路基填料选择和填筑顺序不当,填筑方法不合理等,如填料中混入种植土、腐殖土或泥沼等劣质土,或土中含有大块土或冻土等,填筑的石料规格不一,性质不匀,空隙大,在汛期可能产生明显的局部下沉；或者填筑时未在全宽范围内分层填筑,填筑厚度不符合规定,填料质量不符合要求,水稳性差,原路边坡没有去除植被、树根,未做台阶处理；不同性质的填料混填,因不同土类的可压缩性和抗水性差异,形成不均匀沉降,路基填料含水量控制不严,又无大型整平和碾压设备,使压实达不到要求；施工过程中未注意排水,遇雨天时,严重积水,浸入路基内部,形成水囊,晴天施工时也未排除积水,就继续填筑，以致造成隐患,施工单位责任心不强,自检控制不到位等因素引起的。路基陷穴的病害成因：造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和行车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和行车荷载的反复作用下，洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏，承载力也逐渐丧失，最终突然塌陷。

1.2路基滑坡

斜坡岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面或带整体下滑的现象，叫做滑坡。滑坡是山区公路的主要病害之一。滑坡常使交通中断，影响公路的正常运输。大规模的滑坡，可堵塞河道，推毁公路，破坏厂矿，掩埋村庄，对山区建设和交通设施危害极大。产生滑坡的病害成因：有内在因素，也有外在因素。内在因素是形成滑坡的先决条件，它包括岩土性质、地质构造、地形地貌等。外因通过内因对滑坡起着促进作用，它包括水的作用、地震和人为因素等。所以，滑坡是内外因素综合作用的结果。

1.3路基崩塌落石

崩塌落石是堑坡或上山坡的岩块土石发生崩塌或坠落造成危害的地质现象。具有突然、快速和较难预测的特点，是地形、地质比较复杂的山区公路十分常见的路基病害，对行车安全危害甚大，经常导致中断行车，甚至行车颠覆。形成崩塌的原因有：①陡峭高峻的边坡或山体斜坡，坡度大于45°、高度大于30 m，特别是坡度在55°～75°的斜坡，是崩塌多发地段。②由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡，如互层砂岩，稳定性更差，容易形成崩塌。③受地质构造影响严重，有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡，特别是有两组结构面倾向线路，其中一组倾角较缓时，容易向线路崩塌。

1.4基床翻浆冒泥、下沉外挤

基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害。一般发生在基床为黏土类的路基地段,排水不良的路堑和站场比较多见。翻浆冒泥和基床下沉外挤病害,是基床变形不同阶段的表征,翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降,导致路肩隆起或边坡外挤。病害成因：基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在行车荷载反复作用下,将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨,翻浆冒泥表现为季节性,即雨季发生,旱季不发生；水若源于地下水,则翻浆冒泥表现为常年性,但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降,原因比较复杂,如基床土为膨胀土未更换或改良；排水系统不完善；基床未作砂垫层或厚度不足。

2无损检测技术在路基病害检测中的应用

路基检测是公路工程检测技术新科学的重要部分。无损检测是利用其他学科的先进技术合理有效的应有于公路工程的检测，它融检测理论、仪器开发研制和测试操作技术及路基工程相关学科基础知识于一体。

2.1病害概况

某高速公路出现严重的滑坡段滑坡由南东向北西倾斜，该滑坡体目前病害的表现形式主要是：坡体部分滑落到高速公路路面上，滑落物为块石夹泥土，坡体多处开裂并在继续发展，为土质滑坡；滑坡平面形态呈圈椅形，倾向北西，坡向320°，坡角25°～45°，长约200m，宽50～100m，平均宽60m，厚5～10m，平均厚约10m；滑坡主滑方向320°，滑体坡主要由块石土夹粉质粘土组成，块石粒径1～3m，含量约为60%。

2.2高密度电阻率法探测效果分析

高密度电阻率法的工作原理是基于垂直电测深、电测剖面和电阻率层析成像，通过高密度电阻率法测量系统中的软件，控制着在同一条多芯电缆上布置连结的多个(60~120)电极，使其自动组成多个垂向测深点或多个不同深度的探测断面，根据控制系统中选择的探测装置类型，对电极进行相应的排列组合，按照测点位置的排列顺序或探测断面的深度顺序，逐点或逐层探测，实现供电和测量电极的自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。

1）高密度电阻率法探测装置的选择。一般而言，不同装置对地质体的异常反应大致相同，但又有不同的特点。温纳四级分辨能力较低，而偶极、微分分辨能力较高；对地形起伏、表面不均匀等干扰，温纳四级的影响较小，而其它不对称电极则影响较大；在本次检测实例中，根据探测对象、地形条件选择温纳装置AMNB(α)、偶级装置ABMN(β)电极、α2电极排列方式进行探测。

2）高密度电阻率法测线布置。高密度电阻率法测线在滑坡体的中上部和中下部各布置一条测线、测线近似平行高速公路路线，预案中本来要在滑坡体中间沿滑坡方向布设一条测线,但由于地形、地物因素的影响无法布设。分别测线L1、L2现场探测相片。滑坡体中上测线L2：通过对3种排列方式现场探测数据的正演和反演处理和分析，高密度电阻率法探测有一定的影响因素，三种排列方式中α2排列干扰因素相对较大，α和β排列方式测量效果最好，YK219+61.5～YK219+238.5里程滑坡体中下测线L2高密度电阻率法探测α和β排列成果，经检测资料及处理推测，L2测线中间段约70～80m宽度(α排列里程大约在YK219+120～YK219+190和β排列里程大约在YK219+110～YK219+190)范围，测线下部区域电阻率相对较低，其含水相对较丰富，存在滑移，滑移层厚度≥5m，部分区域达到近20m左右。在滑坡探测中，由于滑坡体于基岩之间存在明显的电性差异，覆盖层多呈低电阻率的闭合圈，而下伏基岩则表现为高阻反应，且连续性较好，因此基覆界线较为明显。

第5篇：无损检测技术论文范文

关键词：路面；病害；检测

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：

路面缺陷检测和预测在道路质量控制体系中的作用至关重要。它不仅能有效探测路面可能发生的各种病害,也可以对路面结构各层在使用过程中的结构性能变化做出分析和预测。近年来,传统检测技术已经逐渐被新型检测技术取代。国内外许多研究者在不断开发新型、实用的路面检测技术。国外在路面检测技术方面的研究已经有30多年的历史,并且随着高新技术的发展在近些年里有所突破。我国从20世纪80年代后期开始,通过设备和技术引进与自主研发,在路面检测领域也获得了长足的发展。

弯沉检测技术

路面弯沉是表征路面结构整体强度的重要指标。最初是通过贝克曼梁利用杠杆原理进行人工测试,测量结果为单点静态回弹弯沉,这种方法技术简便、易于普及,但是检测精度受人为和环境因素影响大、工做效率低。其后又相继开发生产出自动弯沉仪、稳态动力弯沉仪等。但因其具有动力荷载较小,不能完全反映实际行车情况的缺点,后又被落锤式弯沉仪(FWD)所取代。目前FWD被世界各国广泛用于动态弯沉检测和结构性能评价。

FWD的工作原理是通过计算机控制下把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度,然后释放,使其自由下落,落在一刚性圆盘上(荷载盘),对路面产生一个脉冲荷载,其作用时间和振幅值非常接近于运动着的汽车轮载,在该荷载作用下,路面产生变形,形成弯沉盆。弯沉盆各处的变形或者最大位移值,由分布在弯沉盆不同位置上的数个位移传感器测定。荷载的大小通过改变落锤重量,其提升高度可在相当大的范围内调整,并通过刚性圆盘作用到路面上,路面的变形由5~9个位移传感器测出。基于弯沉盆数据反演路面结构层模量是FWD应用的关键技术。

路面结构缺陷及隐患检测技术

传统的混凝土缺陷无损检测技术主要是超声法,随着科学技术的发展一些新兴的无损检测技术如红外法、雷达法、冲击回波法、声发射法等也相继应用于混凝土缺陷的无损检测。因各种检测方法的特点和应用范围存在差异,目前国内外在路面结构检测中应用最为广泛的检测技术为探地雷达检测技术和冲击回波检测技术。

探地雷达检测技术

雷达波属于电磁波的一种,其主要原理是雷达波在混凝土中传播时,其传播速度与介质的介电常数相关,当遇到混凝土界面、内部缺陷、钢筋等介电常数变化较大的目标时发生反射、散射等,通过反射信号的波形、传播时间等参数判断混凝土内部状况。

对于非磁性介质,电磁波的反射特性仅与介质的介电常数有关。探地雷达发射的电磁波在地层中传播的过程中,遇到该反射界面就会产生反射波,从而探地雷达根据不同的反射波的振幅、相位及频率特征进行对比,确定路面的结构层厚度及路基病害。

冲击回波检测技术

冲击回波法的原理是由弹性冲击产生的瞬时应力波理论。由钢球短促敲击混凝土表面,产生低频应力波(70kHz以下),该应力波进入混凝土结构内部并在缺陷或其它界面处发生反射。由反射波引起的结构表面位移被传感器记录下来,产生电压―时间信号,即波形。该信号描述了由结构内部应力波的多次反射引起的瞬时振动。在这些振动中占主导地位的频率同来自结构内部不同深度反射上来的应力波有关。由于缺陷的存在,波的传播方式以及在实心结构中发生的发射均被改变。这些变化在冲击回波测试中的波形及频谱上均有反映。冲击回波技术在路面检测中主要用于路面厚度、裂缝等的检测分析。

路面应力应变检测技术

路面在使用过程中要不断经受荷载、温度等的影响,在结构内部产生应力,这些因素均能引起路面结构内部的损伤,从而影响到路面的整体使用性能。常见的主要有电阻式和振弦式等几种,但是这些传统的传感器技术由于受到工作原理和材料性质所限,多为点传感,采集的数据量有限,难以满足目前土木工的监测要求,而传感器材耐久性差,不便于更换缺陷,更影响到了检测结果和技术的推广。

光纤传感器由于光纤良好的物理化学特性以及杰出的传导、传感性能,使其在近年来得到迅猛发展。可广泛用于路面结构热应变和温度检测、结构内部应力应变检测、裂缝检测和结构整体性估计等几方面。光纤传感器具有连续监控、传输容量大、耐久性好、抗干扰能力强、轻细柔韧和测量精度高等优点,使其表现出卓越的工作性能以及良好的发展前景。

路面破损状况检测技术

路面破损检测自动化技术一直是路面管理领域的重要研究方向,目前以基于摄影/摄像和模式识别技术的图像检测方法应用最为广泛。交通部公路科学研究所开发了“路面图像识别系统”CiAS (Cracking Image Analysis System)。CiAS系统能够对路面破损(裂缝、坑槽等)进行自动分析和处理,确定裂缝位置,计算裂缝长度和宽度,并按照我国现行规范的分类标准进行自动归类,数据处理结果还可直接发送给路面管理系统(CPMS)。现有的路面破损自动检测系统均需采用现场检测、离线分离的工作方式,因具有图象识别功能、识别精度较低、数据处理工作极大等缺点,一定程度上限制其进一步广泛应用。

病害的产生极大地降低了路面的使用性能,同时也带来了巨大的经济损失。因此,对路面结构实行安全检测显得异常重要。目前越来越多的现代化高新技术融入到检测技术中,使得路面结构检测技术正向快速、准确、便捷等方向发展。掌握适合我国高等级公路病害的合理检测技术和手段,对路面早期病害的成因准确地进行分析和处治,具有重要的意义

参考文献：

[1]李 强.潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J].公路交通科技,2005(9).

[2]易文成.徐继欣.落锤式弯沉仪工作原理及检测应用[J].公路交通技术,2006(1).

[3]郭璐璐.光纤传感器在土木工程中的应用与发展综述[J].施工技术,2006(2).

[4]余正武.高速公路路基路面病害检测技术的合理选择[J].公路,2007(5).

第6篇：无损检测技术论文范文

关键词：损伤检测，土木工程，健康监测

 

0 引言

任何土木结构都会由于材料本身老化、过度使用、环境侵蚀、缺乏维护等因素的影响而失效，对土木工程结构进行有效损伤检测能够地诊断出缺陷（裂纹，锈蚀等）的位置和程度，使结构能得到及时的修复和加固，以确保结构的可靠性。随着结构的老化及病害事例的增多，土木工程损伤检测技术的重要性己逐渐被人们认识。随着科学技术的不断发展，土木工程结构的损伤检测技术从方法简单的原始专家经验方法过渡到依靠科学仪器检测的规范方法。对既有结构物的可靠性评定，也已越来越依赖仪器进行检测和实验了。传统的损伤检测方法主要包括外观检查、微破损检测、现场荷载试验，以及在特殊情况下进行抽样破坏性试验等。一般来说，传统检查的方法对结构具有一定的破坏性，且难以得到结构的全面信息，尤其是结构中的隐蔽部位。而且检查结果的准确程度往往依赖于检查者的工程经验和主观判断，难以对结构的安全储备及退化的途径做出系统的评估。于是近十几年来，国内外学者一直在寻找能更为方便快捷的检测方法。目前普遍认可的一种最有前途的方法就是结合系统识别、振动理论、动测试技术、信号采集与分析、智能型传感器等跨学科技术的试验模态分析法，这种方法在发达国家己被广泛应用于航空、航天、精密机床等领域的故障诊断、载识别和动力修改等问题之中。

目前，这种基于现代检测技术的损伤检测方法也应用到土木工程领域中。这种方法总体上可以分为两类：即静态检测方法和动态检测方法。其中静态检测方法有射线检测法、超声波检测法、声发射检测法、雷达波检测法、红外检测法等。而动态检测方法主要是基于结构振动的损伤识别方法。

1 静态检测方法

(1)射线法：是利用 x 射线或 γ 射线以及中子射线易于穿透物体，且在穿透过程中

受到吸收和散射而衰减的性质，在感光材料中获取与材料内部结构和缺陷相对应的透射相片，从而检测出物体内部的缺陷情况。这种方法的缺点是所需的设备笨重，且对建筑物有一定程度的破坏（如需要钻孔放置底片等）。而且，由于建筑物对 x 射线或 γ射线的吸收问题，使得穿透深度很小而得不到广泛应用。因此，这种方法对于大型建筑物或大型横梁、桥墩、水库堤坝的非破损检测效果不理想。

(2)声发射检测法：是利用物体受到外力或内力作用产生变形或断裂，造成应力松弛，储存的部分能量以应力波形式释放出来的现象。声发射应力波的声源是物体内部的微裂纹、位错或内部有微观、宏观变化的部位。因此，声发射是从获得的信号中探求声源性质的方法。该方法自1964年声发射被首次证明可用于工程结构以来，有关声发射的研究比较缓慢，主要原因是声发射信号的复杂多变难以提取和易受外界干扰造成信息的失真。

(3)超声波法：是一种应用十分广泛的无损检测方法，其基本原理是利用超声波在介质中的传播特性，依据声学规律，超声波的声学量，如超声声速、传播时间、超声衰减和频谱等与物体的几何、力学量相联系，因此，通过分析超声波波形特点和测量这些声学量来确定物体或材料得几何、力学特性及内部缺陷的大小和方位。一般来说，它只适用于检查几何形状比较简单的小型构件。

(4)雷达波法：是利用发射天线将高频电磁波（10-2000MHz）以宽频带短脉冲形式送入介质内部，经目标体反射后回到表面，回波信号由接收天线接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度及波形通过介质的电性性质及几何形态变化，根据接收反射回波的双程走时，幅度和相位等信息，对介质的内部结构和缺陷等进行准确定位。目前该方法主要用于检测一些地下隐蔽设施和道路工程。

(5)红外检测理论基础：热辐射定律和热传导微分方程。红外辐射是由原子或分子的振动引起的。自然界中的任何温度高于绝对零度的物体都能辐射红外线，红外辐射功率与物体表面温度密切相关，而其表面温度场的分布直接反映了传热时材料的热工性质、内部结构及表面状况对热分布的影响。因此，红外检测法是把来自目标的红外辐射转变成可见的热图像，通过直观地分析物体表面的温度分布，推定物体表面的结构状态和缺陷，并以此判断材料的性质和受损情况的一种无损检测方法。红外法可定性定量地分析和诊断火灾混凝土的损伤情况，对火灾检测是一大进步。

上述局部无损检测方法在应用上有很多共同的局限：(1)是要求事先知道损伤的近似位置及损伤的结构可以接近；(2)是结构的一些部位难以到达，对于一些大型结构特别是比较复杂的大型结构检测其损伤是不可能的；(3)是这类方法是定期的人工检测方法，要求结构的一些功能在检测期停止使用或工作，造成一定的经济损失；(4)是不能及时发现间隔期内的损伤；(5)是不能对结构实施实时、在线、连续的监测。

2 动态检测方法

动态检测方法即基于结构振动的损伤识别方法。它是利用结构的振动响应和系统动态特性参数来进行结构损伤检测。其基本原理是：结构模态参数（如固有频率、模态振型、模态阻尼等）是结构物理特性（如质量、刚度和阻尼）的函数，因而结构物理特性的改变会引起结构振动响应的改变。这种损伤探测方法属于整体检测方法，相对于前述的局部无损检测方法而言，它能够检测一些较大形体的复杂结构及其构件。目前该方法已经被广泛应用在航空、航天以及精密机械结构等方面。除了整体检测的优点外，对于石油平台、大型桥梁等大型土木工程结构，可以利用环境激励引起的结构振动来对结构进行检测，从而实现实时监测，这是很吸引人的。

但是对于大型土木结构，该方法目前还存在一定的困难。进入实际应用还有很多研究工作要做，主要体现在：

(1)土木结构较多的不确定因素、复杂的工作环境以及大型性导致结构的动力特性测量精度低，损伤识别困难；

(2)目前该方法对结构损伤的识别灵敏度过低，与早期发现损伤这一目标差距较大；

(3) 有关方法往往要求提供结构早期信息。基于振动的损伤识别方法是一种有着良好前景而又远未成熟的方法，必须进行更深入的研究。

3 结语

从上述列举的土木工程无损检测技术可以看出，这些技术只是在某时刻对结构性能进行的检测与评估。对于复杂结构，仅仅依靠偶尔地检测是不能够获得结构实时信息的。实时了解结构工作性能，对结构安全性做出及时地评估才是该项技术的长远发展趋势。因此结构健康监测技术应运而生。结构健康监测的思想是在结构上永久性安装传感器，对结构在正常环境下运营的物理与力学状态以及附属设施的工作状态、结构构件耐久性和工程结构所处环境条件等进行实时监测，通过现场安装的监测仪器和计算机辅助完成结构的健康监测和损伤识别，为结构的维护、维修和管理决策提供依据和指导。

结构健康监测具有众多的优势能够弥补传统检测技术的缺陷：(1)能够实时监测和预报，节约损伤探测与维护费用；(2)客观的历史记录数据减少了人为因素，从而减少了主观误差和停工时间；(3)自动化测量，保障了测量的可靠性；(4)停工减少与可靠性增加，保障了工程结构高的运营效率，大大降低了运营费用。因此可以预见，结构损伤检测的发展趋势就是实现真正意义上的结构健康监测技术。

第7篇：无损检测技术论文范文

【关键词】喷射混凝土强度；贯入法检测

1.研究目的

在隧道工程中，喷射混凝土作为隧道初期支护的一个组成部分，对控制围岩变形、防止围岩坍塌起着重要作用。而早期强度作为评价喷射混凝土性能的一个重要指标，在支护体系前期的质量评定中起着重要作用。当前，我国公路行业没有进行喷射混凝土的无损检测强度评价，只有依据验收规范对其进行28天立方体抗压强度检测，此方法存在时效性、真实性、便捷性等诸多问题，不能有效的控制喷射混凝土的施工质量，因此，需要改进检查方法。

2.调查研究

客运专线作为目前我国设计行车时速最高的铁路，对工程质量提出了非常高的要求。《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》针对喷射混凝土早期（1d）强度检测提出了明确的要求：每一喷射循环施工单位、监理单位须检查一次，检测方法为贯入法或拔出法。两种方法相比，拔出法在工程中的应用较为成熟，检测误差较贯入法小，但对混凝土结构有损伤，现场操作不方便；而贯入法以其对结构无破坏、受结构物形状和尺寸的限制小、设备轻便、操作容易、安全快捷等优点，更适合在现场使用。作为一种新的检测方法，目前，贯入法在我国的应用还不成熟，对贯入法的研究还非常少，还没有形成明确的规范和试验检测方法。

3.研究计划

贯入法属于无损检测方法（检测后仅表层产生不超过10mm的小坑），适用于现场测定喷射混凝土的强度。其工作原理是依据美国ASTM C803的标准贯入阻力原理，采用压缩弹簧加载，把一钢制测钉贯入混凝土中，因其贯入深度与混凝土的强度成反比，即可根据测钉的贯入深度来推定喷射混凝土的强度。通过在试验室对大量喷射混凝土试件进行实测，取得大量数据，并以此数据来建立喷射混凝土早期强度与贯入深度的关系曲线。

3.1 检测设备

采用HQG-1000型测强仪（目前市场上HQG-1000型测强仪大致上有三个厂家，分别为上海，北京，无锡。该仪器在市场上参考价为上海：2300元，北京2100元，无锡1650元。），该设备主要由测试仪、测钉和测深表3部分组成（如图1）。

⑹ 测钉系由高强度特殊钢材特制而成。测深表系一特制百分表，通过初始测量值与贯入后测量值之差，计算出测点的贯入深度值。

3.2 检测方法

1）喷射混凝土施工完毕后，选择测区。测区宜选择在较平整处，且避开各种管线干扰之处。

2）每一喷射循环应随机选取10个测区，每一测区的面积约500cm2。相邻两测区的间距不宜小于0.5m。

3）每个测区选取5个测点，测点应在测区范围内均布，相邻测点之间的最小间距为5cm。选好测点后进行标识和编号。

4）使用测强仪对每一测点进行贯入检测。

5）使用专用测深表（测量尺）对每一测点进行贯入后的读数测量并记录，测量值精确到0.01mm。测量前必须用橡胶吹风器将孔内吹干净，否则会影响测量深度。

6）初读数减去贯入后的读数即为测点的贯入深度值。每个测区5个测点中，去除1个最大值和1个最小值，将剩下的3个测点的贯入深度值进行平均值计算，作为该测区的贯入深度值。

3.3 强度换算及推定

3.3.1 建立早期强度回归曲线

将喷射混凝土喷入大板中，切割成100mm×100mm×100mm立方体试件（喷大板切割法），做足试件数量，此喷射混凝土试件用材料应与施工过程中的完全一致，待混凝土龄期达到3天、5天、7天、10天、15天、20天、28天等等以后（强度太低，测钉射入后会把试件打破，无法测得贯入深度）时即可开始进行率定，先对试件进行贯入试验（宜在混凝土试件的四个侧面上共选取5个测点），测得贯入深度平均值，然后再对该试件进行抗压强度试验，测得抗压强度值，这样即可得到一组对应数据。如此反复进行对应数据的测定，对应数据不得少于20个对比组，然后对所得数据采用最小二乘法进行一元线性回归分析，求得强度公式。

3.3.2 测区抗压强度换算

3.4 验证

在施工现场，先进行贯入法检测，再用凿方切割法，取出长约35cm、宽约15cm的喷射混凝土块加工成100mm×100mm×100mm立方体试件检测抗压强度或用取芯法，取出直径为100mm喷射混凝土块加工成φ100mm×100mm圆柱体试件检测抗压强度，进行测强曲线可靠性验证。

4.新方法特点

⑴ 及时性：能够在混凝土喷射后，在较短的时间内进行强度的评价，质量控制及时有效；

⑵ 可靠性：现场检测，样品多，直观，可重复，数据可验证，数据真实可靠；

⑶ 便捷性：方法简单，方便，劳动强度低；

⑷ 贯入法检测喷射混凝土强度的准确性虽然受回归方程的精度、喷射混凝土的骨料、所选测点的位置等因素的影响，但随着对贯入法的不断熟悉和了解，检测误差会逐渐趋于稳定，检测速度会不断提高。同时，用贯入法来检测喷射混凝土早期强度，具有操作性好、对混凝土结构无损伤等优点，便于施工单位对工程质量进行自控。作为一种检测手段，它的应用前景将是非常广阔的。

参考文献：

[1]孔小兵，冯健. 标准贯入法在喷射土早期强度检测中的应用[J]隧道建设，2009年4月第2期

[2]中铁二局.铁建设[2005]160号客运专线铁路隧道施工质量验收暂行标准[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[3]薛吉岗.铁建设[2005]160号铁路混凝土施工质量验收补充标准[S].北京：中国铁道出版社，2005.

第8篇：无损检测技术论文范文

（一）课程内容庞杂

土木工程测试课程所包含的教学内容多而杂。包含电阻式、钢弦式、电感式、电容式等多种传感器，且每种传感器的工作原理和使用方法各异；还包含电阻应变片的构造、工作原理及测量技术等内容；又涉及到工程结构的无损检测和半破损检测技术；同时还融合了模拟信号、采集仪表和试验机等机械和电气相关专业知识；而针对房屋建筑、桥梁、隧道、道路和矿山等工程性质的不同，所采用的测试元件和量测方案均不相同。这些教学内容之间既相互联系又有区别，因此，给学生的感觉是教学内容太多、过于分散、重点不突出、难以理清头绪，学生普遍反映该门课程难学。

（二）教学手段单一

目前在土木工程测试技术课程的教学过程中，要么完全采用满堂灌、填鸭式的黑板板书教学手段，要么完全采用多媒体课件的授课方式。课程教学手段较为单一，从而导致学生对教学内容难于理解和掌握。因土木工程测试技术课程所涉及的内容多而杂，不同的授课内容理应运用不同的教学手段，才能在一定程度上提高学生的学习积极性和主动性，进而达到预期的教学效果。

（三）课程综合性强

土木工程测试技术是一门综合性较强的课程，其以土木工程中材料力学、岩土力学、弹性力学和钢筋混凝土结构等课程为理论基础，并以计算机工程、电气工程等学科为技术支持，同时还融合了土木工程的设计和施工技术以及工程实践经验。因此，学好本门课程的前提是要求学生掌握过硬的土木工程专业基础知识和了解部分其他专业相关知识，例如在声波测试技术这一章里面，对于声波速度的求解需要学生对弹性力学和数理方程有所熟悉；对于换能器的工作原理又要求学生了解晶体的压电效应；对于声波仪还需要学生掌握示波器、振荡器和放大器等设备。又因学时有限，对于综合性如此强的一门课程，如不采取重点突出、补差补短等教学手段，对于大部分学生而言，课程教学质量必然很差。

（四）无综合性教材

我校土木工程测试技术课程授课对象为土木工程、城市地下空间工程、工程管理三个专业的本科生，而土木工程专业下又设置了矿山建设工程、岩土与地下工程、工业与民用建筑和道路与桥梁工程四个方向。不同专业方向的学生毕业后将参与到隶属于“大土木”范畴内的不同性质工程建设中，在施工现场所接触到的一些土木测试仪器和方法也会有所不同。但现有的土木工程测试技术课程教材，要么是侧重于岩土与地下工程、公路工程的测试，专业方向性很强；要么是测试技术的基础知识讲解较少，可参考的综合性书籍又是以手册的形式出现，因其价格相对较贵，不适合作为本科生的教材。

二、课程教学改革内容及方法

（一）课程开课时间的设置

要想使土木工程测试技术课程的教学效果得到最佳，前提是学生需掌握土木工程的力学概念和具体施工工法，就拿盾构隧道检测技术这一节内容来说，如果学生对城市地铁盾构法施工工序全然不知，或对盾构机的构造及工作原理不甚了解，则将导致学生对测试对象和测试方法难以理解，更严重的会使得学生丧失本门课的学习兴趣，势必造成极差的教学效果。因此，本课程的授课对象应该是高年级本科生。据多年的教学效果对比来看，个人认为其最佳的开课时间应选在大学三年级下学期，在此时间段学生首先已掌握了一些土木工程最基本的施工方法，再则学生的学习状态不会受到求职、考研等客观因素的影响。我校土木建筑学院自2008年以来将土木工程测试技术课程的开课时间从四年级上学期移至三年级下学期，学生的学习积极性和课程的教学效果均得到大幅度提高。

（二）课程教学内容的精选和更新

结合现有土木工程测试技术相关书籍精心选取教学内容，确定本课程的教学重点内容为测试技术的理论基础、土木工程测试常用传感器的构造及工作原理（主要包括电阻式传感器、振弦式传感器和光纤传感器等）、混凝土的无损检测技术（主要包括混凝土强度的回弹法和超声波法检测、混凝土的超声波法探伤技术）、混凝土的半破损检测技术（主要包括混凝土强度的钻芯法、射钉法等检测技术）、测试技术的工程应用（主要包括深基坑工程、路基路面、桥梁结构、隧道工程和矿建工程等方面的测试技术应用实例）。随着土木工程建设水平的不断提高，土木工程中的新型测试仪器、设备和方法层出不穷。对于如此一门快速发展的学科和课程，其教学内容要时刻把握测试技术发展动态，使学生能接触到土木工程测试技术最前沿的知识。这就要求教师教学的参考资料不能仅仅局限于教材，而目前仅有的土木工程测试课程教材编写时间较早，没有体现当今一些土木工程测试的新技术、新仪器。教师应利用互联网资源，通过访问Google学术搜索引擎、中国知网、中国传感网等网站获取有关信息，并及时将其加入课件中逐年更新丰富教学内容。如现有土木工程测试技术相关教材中，对土木工程常用的传感器介绍还是主要侧重于电阻式和振弦式传感器等，但如今，光纤式传感器在土木工程领域得到了高速发展和广泛应用，笔者在传感器这一章中对此类传感器会专门做有关讲解。另外在业余时间，应尽可能教会学生网络资源获取方法，像如何利用关键词检索相关论文等方面。必要时，还须更换最新教材。

（三）针对不同专业方向突出教学重点

我校土木工程测试技术课程的授课对象为3个专业共计6个方向的本科生，该课程的教学由于课时的限制，应根据不同专业方向，采取重点突出和难点分散的指导思想，才能取得良好的教学效果。这就要求教师在课堂教学中要把握课程最核心的内容，并且做到有的放矢。如测试技术的理论基础和传感器这两章对任何专业方向的学生都需做详细讲解。又因混凝土是土木工程中应用最为广泛的建筑材料，在房屋、道路、桥梁、隧道和矿山等工程领域中均能看到它的身影，所以混凝土的无损和半破损检测技术也是任何专业方向学生掌握的核心内容。在测试技术工程应用方面，对于工民建方向可重点介绍深基坑工程检测技术，对于路桥方向重点介绍桥梁和路基路面检测技术，对于岩土与地下工程方向重点介绍深基坑工程检测技术和隧道工程检测技术，而对于矿山建设工程方向则须重点介绍井巷工程的检测技术，进而建立了土木工程测试技术课程的模块化教学体系。尤其对岩土与地下工程、矿山建设工程方向的学生，要让他们知道现阶段隧道工程、地铁工程、基础工程和矿建工程等设计理论都很不成熟，主要采用工程类比法，现场施工必须借助于有关测试技术，学习和掌握现代的工程测试手段更显重要。

（四）多种教学手段合理综合运用

本课程内容丰富，要求学生掌握的信息量大，要想在有限的时间内完成较多的教学内容，而且同时保证教学效果，采用传统或单一的教学手段难度极大。因此，应针对不同的教学内容合理运用不同的教学手段。如在测试技术理论基础的教学中，采用黑板板书和课后参观相结合的教学手段，测试系统的误差处理和传递特性利用黑板板书进行讲授，课后参考实验室测试仪器，可使得学生对测试系统的组成有更深刻的认识；在传感器的教学中，主要运用多媒体教学手段，现有教材一般只给出传感器的简图，通过拍摄实验室现有传感器照片、互联网搜寻相关厂家的传感器实物图片等，来改进制作多媒体课件，这样可使得学生对土木工程常用传感器有着更为直观的认识；在混凝土检测技术的教学中，则运用黑板板书和多媒体的综合教学手段，通过板书讲授检测数据的处理方法，通过多媒体讲授混凝土回弹仪、超声波仪和钻芯机等检测设备。另外，结合“提问式”教学方法，让学生自行思考，达到引入的目的，进一步提高教学效果。

（五）课堂教学结合工程实践

在土木工程测试技术课堂教学中，教师如果能将自身所参与的工程测试案例，整理、提炼制成适合教学需要的素材并用于辅助教学，可切实提高学生的学习积极性。笔者曾在混凝土无损及半破损检测这一章讲授过程中，引用了自身参与的淮南望风岗矿副井混凝土井壁的回弹法和钻芯法检测工程实例，向学生演示了整个项目的检测方法及步骤，并配以现场拍摄的工程测试照片，然后让学生对测试原始数据进行处理，采用所学知识来综合判定该井壁混凝土的强度。这样不仅提高了学生的分析问题能力，而且培养了学生解决实际问题的能力。对比以往参照教材上的实例讲解来看，该堂课学生满意度较好，在很大程度上提高了教学效果。

（六）实验演示教学转变为学生动手操作

我院土木工程测试技术课程中实验教学现共有8个学时，主要内容为电阻和振弦式传感器的标定、混凝土强度回弹法检测、混凝土强度声波法检测和混凝土内部缺陷的超声波探伤等。以前由于学时数限制、实验设备欠缺等多方面的原因，主要由教师进行演示实验教学，通常1f2个班级的学生在旁边观看，学生不能亲自动手进行实验操作，这样势必影响了学生学习的兴趣以及对所学内容的掌握。如今新购入一些实验仪器后，基本可达到让学生动手操作的要求，能够使学生更好地了解监测的目的和要求，系统而直观地向学生介绍各种测试仪器的工作原理和测试方法，使学生更能有针对性地进行监测方案的设计，有利于培养学生理论联系实际的能力，拓宽学生的知识结构。

（七）考核形式

该课程考试采用开卷考试的形式，考题主要以工程实例的监测方案设计为主，考核学生灵活运用所学知识解决实际工程问题的能力，而且内容包括基坑测试、桥梁道路测试和隧道工程测试等多方面内容，可供考生根据自身的专业方向和兴趣来选做。实验报告的撰写也能够考查学生处理测试数据的能力，故土木工程测试技术课程的学生成绩由卷面成绩和实验成绩两个方面来综合判定。

三、课程教学实践效果及体会

第9篇：无损检测技术论文范文

关键词：小波理论；阀值；信噪比

1 引言

缺陷损伤信号掺杂了股波信号、断丝缺陷信号以及噪声信号。除却断丝缺陷信号，其他信号都对整个检测结果造成了干扰，导致了不能精确缺陷损伤量值，所以，若想检测结果准确，必定将探伤信号进行分离去噪。而小波理论在信噪分离与提取弱信号方面具有独特优点，具有在时频两域表达信号局部特征的能力。很适合探测正常信号中夹带的瞬态反常信号。

2 小波消噪算法

3 小波去噪的基本步骤

（1）对含噪信号进行预处理，并进行小波分解。选择小波确定分解的层数N，然后对信号S进行N层分解。

（2）小波分解的高频系数的阈值量化。对第一层到第N层高频系数，选择软阈值或硬阈值量化处理。

（3）一维小波重构。根据小波分解的第N层低频系数和第一层到第N层的高频系数，进行一维重构。

在小波降噪的步骤中，如何选取阈值和如何将阈值量化两项内容是最为重要的，它直接影响信号降噪的质量。

3.1阈值函数

（2）软阈值（soft thresholding）

当小波系数的绝对值大于等于给定的阈值时，令其值为减去阈值；而小于时，令其为0.即：

（3-2）

软阈值法去噪在实际应用中已取得了不错的效果，但也存在着如硬阈值在阈值点不连续，重构可能产生震荡等一些潜在的缺点；软阈值连续，但估计的小波系数和分解的小波系数有恒定的偏差，直接影响重构信号对真实信号的逼近程度。

3.2阈值的选取

阈值的选取在去噪过程中起着决定性的作用，是小波去噪过程中最关键的一步，阀值选取过大，则去除了有用信号部分，导致信号失真；如果阀值选取过小，小波系数又会包含大量的噪声，没有达到去噪效果。

（1）固定阈值

（3-3）

（2）Stein无偏似然估计阈值

对于给定一个阈值t，得到它的似然估计，再将非似然的t最小化，就得到了所选的阈值。

（3）启发式阈值

它是前两种阈值的综合，是最优预测变量阈值选择，如果信噪比很小时，无偏似然估计的误差交大，此时，采用固定阈值。令：

（3-4）

进行比较，如果 时，将采用固定阈值，如果 时，将采用无偏似然估计。

图3-2 降噪前后对比

Figure 3-2 Noise before and after comparison

去噪效果的评价

（3-6）

（3-7）

式中标准初始信号为 ，去噪处理后的估计信号为 。其中，SNR越大越好， MSE越小越好。

4 多分辨率分析在钢丝绳漏磁信号分析中的应用

由于多分辨率分析能够将信号展开在不同频带上，因而能够将信号按不同的频带进行分离，这一特性对于分析多频率振动信号是十分有用的。

如图4-1所示，为被测钢丝在进行基于霍尔原理的漏磁检测时，会生成一组原始波形，在检测曲线的两个端部附近有一变化缓慢的趋势项，即所谓的“端部效应”。原始波形中，存在着非断丝原因造成的干扰，将这些信号用Matlab法进行编制，并采用‘db4’小波对图4-2的原始波形实施5层多分辨率分析，结果变成如图4-3显现的状态。从图中我们可以看出在检测信号初始图中所分辨不出的断丝信号，而在初始图中一些非断丝杂质信号也被去掉，信噪比有很大提高。

图4-1钢丝绳的初始信号图

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

图4-2 钢丝绳漏磁信号多分辨率分解图

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

图4-3 钢丝绳漏磁信号重构图

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

5小结

本文引入了小波变换的基本理论思想及基础，另外也介绍了小波消噪、小波多分辨率分析等，并以这些理论为基础，详细介绍了小波消噪算法，并对漏磁通漏磁信号图进行多分辨率分析，小波分析后的结果较之前相比信噪比明显的提高。

参考文献

[1] 张歧山.基于小波理论和模糊贴近度的钢丝绳缺陷定量检测技术：北京理工大学博士学位论文，1994.10.

[2] 刁柏青.小波变换及其在无损检测中的应用.无损检测，1997.19（3）：61-63.

[3] 康宜华，杨克冲，朱文凯.钢丝绳断丝断口漏磁场分析计算.中国机械工程，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）