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淺談無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用論文
摘 要： 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是利用物質(zhì)的某些物理性質(zhì)因?yàn)榇嬖谌毕莼蚪M織結(jié)構(gòu)上的差異而使其物理量發(fā)生變化的現(xiàn)象,在不使被檢物使用性能及形態(tài)受到損傷的前提下,通過(guò)測(cè)量這些變化來(lái)了解和評(píng)價(jià)材料,產(chǎn)品和設(shè)備構(gòu)件的性質(zhì),狀態(tài)或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的一種特殊檢測(cè)技術(shù)。本文將重點(diǎn)論述多傳感器信息融合技術(shù)以及非接觸超聲換能技術(shù)在土木工程中的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；信息融合；非接觸
無(wú)損檢測(cè)是在不損傷材料和成品的條件下研究其內(nèi)部和表面有無(wú)缺陷的手段。它利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異�；蛉毕莸拇嬖谒鸬膶�(duì)熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)異常和缺陷存在及其危害程度。無(wú)損檢測(cè)可以定量掌握強(qiáng)度與缺陷的關(guān)系，評(píng)價(jià)構(gòu)件的允許負(fù)荷以及壽命或剩余壽命；檢測(cè)在制造過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不完整性及缺陷情況，以便我們改善制造工藝；可以有效地防止建筑物的破壞所造成的經(jīng)濟(jì)損失，減少人員傷亡。
一、多傳感器信息融合技術(shù)
目前，常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有超聲、渦流、磁粉、射線檢測(cè)等，這些方法各有所長(zhǎng)，也各有局限性。多傳感器信息融合技術(shù)可以有效地避免多種技術(shù)的不足，因此成為目前研究的熱點(diǎn)。信息融合(或數(shù)據(jù)融合)是指對(duì)來(lái)自多個(gè)信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、關(guān)聯(lián)、相關(guān)、估計(jì)和綜合等多級(jí)與多方面的處理，以獲得對(duì)被測(cè)狀態(tài)的精確估計(jì)和評(píng)價(jià)。信息融合的基本目的是要充分利用多個(gè)傳感器資源，通過(guò)適當(dāng)?shù)木C合來(lái)獲得比任何單一信息源所能表達(dá)的更多的信息，即通過(guò)多傳感器協(xié)調(diào)和聯(lián)合運(yùn)作的優(yōu)勢(shì)提高檢測(cè)系統(tǒng)的整體性能。信息融合系統(tǒng)所處理的信息層次將信息融合系統(tǒng)分為3個(gè)層次：即數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。
1、數(shù)據(jù)層融合
數(shù)據(jù)層融合是直接將各傳感器的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)后，送入融合中心，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)層融合是傳感器水平上的融合，其優(yōu)點(diǎn)是保持了盡可能多的原始信號(hào)信息,缺點(diǎn)是處理的信息量過(guò)大，速度慢，實(shí)時(shí)性差，而且當(dāng)傳感器不一致時(shí)，數(shù)據(jù)融合具有很大的盲目性。
2、特征層融合
特征層融合是指把原始數(shù)據(jù)先經(jīng)特征提取，再進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和歸一化等處理，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)。特征層融合屬于信息的中間層次融合。其優(yōu)點(diǎn)是既保留了足夠數(shù)量的原始信息，又實(shí)現(xiàn)了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)壓縮，有利于實(shí)時(shí)處理。但是，該技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)健性和系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性還有待改善。
3、決策層融合決策層融合
決策層融合是指在融合前，將各傳感器的信號(hào)先作本地處理，即與每一傳感器相應(yīng)的處理單元分別獨(dú)立地完成特征提取和決策等任務(wù)，然后進(jìn)行關(guān)聯(lián)，再送入融合中心處理。決策層融合是數(shù)據(jù)融合中的高級(jí)融合。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)通訊量小、實(shí)時(shí)性好，可以處理非同步信息，能有效地融合不同類(lèi)型的信息。而且，在一個(gè)或幾個(gè)傳感器失效時(shí)，系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作，具有良好的容錯(cuò)性，系統(tǒng)可靠性高。因此，決策層融合是目前信息融合研究的熱點(diǎn)。由于土木工程無(wú)損檢測(cè)受環(huán)境影響很大，故采用多傳感器信息融合技術(shù)有利于搜集大量信息，可以提高無(wú)損檢測(cè)準(zhǔn)確性，此方法可以在土木工程中廣泛應(yīng)用。
二、非接觸超聲換能技術(shù)
非接觸超聲換能技術(shù)是新型超聲檢測(cè)新技術(shù)。傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)均采用接觸式換能方法，即在超聲探頭與被檢材料或構(gòu)件間用諸如油脂或水等聲耦合介質(zhì)使超聲波的大部分能量傳入被檢構(gòu)件。無(wú)論使用何種耦合介質(zhì)，在檢測(cè)工作結(jié)束后我們都應(yīng)該將其清除，殘留的耦合介質(zhì)有時(shí)會(huì)造成工件的質(zhì)量問(wèn)題。另外，在高溫或高速生產(chǎn)的流水線上，一般的超聲探頭無(wú)法穩(wěn)定地耦合到被檢工件上。目前發(fā)明了一種新型非接觸超聲換能技術(shù)——激光超聲技術(shù)。它利用脈沖激光產(chǎn)生窄脈沖超聲信號(hào)，再用光干涉檢測(cè)方法檢測(cè)超聲波。它具有時(shí)間與空間上的高分辨力，且光學(xué)上的聚焦可使檢測(cè)點(diǎn)很小。該技術(shù)不僅適用于高溫和快速運(yùn)動(dòng)等非接觸檢測(cè)的工作，而且可對(duì)形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜或尺寸較小的工件進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)。激光超聲技術(shù)在檢測(cè)時(shí)不需加任何介質(zhì)并且超聲探頭不與被測(cè)工件直接接觸，也就不存在穩(wěn)定耦合問(wèn)題。在土木工程中，激光超聲技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于對(duì)大型網(wǎng)架結(jié)點(diǎn)、桿件穩(wěn)定性的測(cè)量，進(jìn)而可以有效減少工作量，使檢測(cè)工作更方便。
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)大多采取相對(duì)測(cè)量與間接測(cè)量方法,并由無(wú)損檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果做出解釋,分析,評(píng)定與判斷,其中會(huì)涉及設(shè)備變量,工藝變量和應(yīng)用變量以及無(wú)損檢測(cè)人員主觀因素等諸多因素影響,為了保證無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能得到正確實(shí)施,能夠得到可靠準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果,進(jìn)行正確的判斷和評(píng)價(jià),要求無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)具備和保持一定的技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),應(yīng)能在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范下,使用標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)材料,正確實(shí)施無(wú)損檢測(cè),獲得相同的,能復(fù)現(xiàn)的檢測(cè)結(jié)果,盡可能防止錯(cuò)誤的檢測(cè)與判斷,特別是無(wú)損檢測(cè)與常規(guī)的破壞性試驗(yàn)最大的區(qū)別在于后者僅是對(duì)被破壞試驗(yàn)的試樣負(fù)責(zé),而前者要直接對(duì)所檢測(cè)的產(chǎn)品負(fù)責(zé),因此在無(wú)損檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用與土木工程之時(shí)，則有其特殊的要求。這些要求的提出，是針對(duì)于土木工程的特點(diǎn)而提出的。土木工對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)格，因此其對(duì)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)有很高的要求，尤其是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。隨著時(shí)代的發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在土木工程中的運(yùn)用越來(lái)越多，其影響也越來(lái)越深刻，所以我們要強(qiáng)調(diào)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]中國(guó)高新技術(shù)企業(yè), 2009, (06)
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