無損檢測發展歷史

     無損檢測是建立在現代科學技術基礎上的一門應用型技術學科，它以不損壞被檢測物體內部結構為前提，應用物理的方法，檢測物體內部或表面的物理性能、狀態特性以及內部結構，檢查物質內部是否存在不連續性（即缺陷），從而判斷被檢測物體是否合格，進而評價其適用性。無損檢測學科幾乎涉及到了物理科學中的光學、電磁學、聲學、原子物理學以及計算機、數據通訊等學科，在冶金、機械、石油、化工、航空、航天各個領域有廣泛的應用。假如沒有無損檢測技術的應用，鋼鐵的質量難于保證，機器可能會停止運轉，飛機難于起飛，火箭難于上天，汽車可能會在路上翻車，火車可能會出軌，石油管道可能會發生泄漏，鍋爐和壓力容器可能會發生爆炸……,可以說，在現代科學技術應用領域中，沒有哪種技術能夠象無損檢測那樣具有如此廣泛的科學基礎和應用領域。作為現代工業的基礎技術之一，無損檢測技術在保證產品質量和工程質量上發揮著愈來愈重要的作用，其“質量衛士”的美譽已獲得

     無損檢測就其自身性質而言，它著重于科學技術的具體應用，因此，它是一門應用性很強的技術性學科，具有很強的操作性或工藝性。操作技術的嫻熟與否，很大程度上決定著檢測結果的準確性，這種技術不僅表現在具體的操作上（例如：超聲波探頭的運動），而且表現在檢測機械的運動、自動化的控制、以及計算機的應用上，因此將無損檢測稱之為綜合應用型技術學科并不為過。

     無損檢測技術不僅有著深刻的科學背景，而且有著豐富的文化內涵；無損檢測凝聚著現代科學的智慧，閃耀著現代文化的光輝，現代文明有無損檢測的一份貢獻。在人類進入輝煌的21世紀的今天，我們應該以更高的視角來審視無損檢測文化現象。

     以1895年發現X射線為標志，無損檢測作為應用型技術性學科已有一百多年的歷史；然而，當我們打開歷史的篇章，拂去歲月的封塵，我們會驚奇地發現，無損檢測技術的起源和發展有著豐厚的歷史底蘊。讓我們沿著歷史長河，隨著物理科學發史的線索，以更寬廣的視野去尋找無損檢測學科成長的足跡。

    我們的祖國是世界文明古國,對科學技術的發展有過偉大的貢獻,我國古代科學技術文化遺產中就有不少應用無損檢測技術的記載，從中可以看出我國古代早已具有樸素的無損檢測科學思想。

      在我國先秦時期的《考工記》、《墨經》等著作中，記載著光學、力學和聲學的物理學知識，從而使無損檢測的樸素思想可以追溯到遠古的時代。早在2500多年前，我國春秋時期的齊國有部重要的手工業工藝技術典籍 《考工記》，就記載著當時銅冶煉過程中用無損檢測的方法控制鑄銅質量內容：“凡鑄金之狀，金(銅)與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也?！边@段文字準確地記載了銅冶煉時，通過觀察煙氣的顏色以確定冶煉的過程，即借助冶煉時煙氣的不同顏色來判斷被冶煉的銅料中雜質揮發的情況，從而判定銅水出爐的時機。這說明我國春秋時代就有樸素的無損檢測技術應用，這與今天的紅外測控技術何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨經》中記載并論述了有關小孔成像及光色與溫度的關系?！?22）著《準南子》，記載了人造磁鐵和磁極斥力等現象?！?195）所著，這是一部在中國科學史上占有重要地位的著作，記載有關于地磁偏角的發現，凹面鏡成像原理和共振現象等?！秹粝P談》指出“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！闭f明沈括在實驗中已發現了磁偏角?！秹粝P談》還除了通俗地講了凹面鏡成像和針孔成像的道理，對光的直線傳播、光的折射現象和虹的形成進行了研究和解釋。這些道理在今天的磁力探傷和射線探傷中仍然適用?！?368)著《革象新書》，記載有他作過的光學實驗以及光的照度、光的直線傳播、視角與小孔成象等問題。他在書中對光學現象作了比較深入的研究和詳細的描述，并用實驗進行小孔成像的研究，指出了小孔成像的規律。他在實驗中指出，光通過小孔時，不論孔的形狀如何，屏上的光斑總是發光物的像。當孔相當大時，則屏上的光斑形狀隨孔的形狀而定，孔方則方，孔圓則圓。他對這個現象的解釋是“罅小則不足容日月之體，是以隨日、月之形而圓，及其缺則皆缺?！薄绑链蠖扇萑?、月之體也?！闭f明了小孔成像與孔的大小有關。經過一系列的周密的觀察實驗以后，趙友欽指出：“凡景近竅者狹，景遠竅者廣；燭遠竅者景亦狹，燭近竅者景亦廣。景廣則淡，景狹則濃。燭雖近而光衰者，景亦淡，燭雖遠而光盛者，景亦濃。由是察之，燭也，光也，竅也，景也，四者消長勝負，皆所當論者也?！边@段論述與今天射線探傷中關于幾何不清晰度的解釋可以說是完全一樣。

     在春秋戰國時期，我國發現磁石具有吸鐵和指南的性質。公元前3世紀，古書《韓非子》記載有司南（磁鐵石指南的現象）；《呂氏春秋》記有“慈（磁）石召鐵”， 這也許是磁場吸引力的記載。

   《論衡》是東漢王充（公元27 97年）所著，記載有關力學、熱學、聲學、磁學等方面的物理知識，內容十分豐富。王充在《論衡》中有：“生人所以言語呼吁者，氣括口喉之中，動搖其舌，張歙其口，故能成言。譬猶吹蕭笙，蕭笙折破，氣越不括，手無所弄，則不音。夫簫之管猶人之口吞也，手弄其孔猶人之動吞也?！庇终f：“令人操行變氣遠近，宜與魚等，氣應而變，宜與水均?！笨梢娝颜J識到人發聲是使空氣振動而產生的，指出了振動的傳播要通過媒質，并將聲音在空氣中的傳播用可見的水波的傳播來作了比喻。這種比喻，在今天超聲檢測中講聲波的干涉和衍射時，仍然適用。

     根據聲音頻率的變化來判斷物體內部結構是一種古老的檢驗方法。在我國明朝時期宋應星所著《天工開物》一書有如下記載：“凡釜，即成后，試法以敲之，響聲如木者佳，聲有差音則鐵質未熟之故，它日易損壞?！边@種古老的聲音檢測方法，在今天質量檢測中仍有廣泛的應用。

     我國古代的科學技術如同群星燦爛，光輝閃耀，只是到了近代由于清朝封建王朝的腐敗和外國帝國主義的入侵，我國的科學技術才逐漸落后了。

     世界物理學的發展史，在致可分為古代物理學、經典物理學、現代物理學三個階段。

    古代有關物理學的知識是與其它科學技術知識交織在一起被記錄下來的。公元前4世紀、5世紀、古希臘的亞里士多德在著作中就有關于物質原子論的思想和力學思想。阿基米德發現了水的浮力現象。公元前3世紀歐幾里得論述了光的直線傳播性質和反射定律。在中國先秦時期的《考工記》、《墨經》以及北宋時期的《夢溪筆談》等大量的科學史料中均有光學、力學和聲學等物理學知識的記載。

     在歐洲公元5世紀到14世紀漫長的中世紀，封建神權社會制度嚴酷地禁錮著思想文化領域，自然科學發展緩慢。歐洲封建社會后期，從14世紀、15世紀開始，資本主義生產方式逐步發展，在資產反封建，反神學斗爭中，自然科學的革命首先在天文學中取得突破，哥白尼日心說在與教會激烈斗爭中捍衛和發展，開始了近代自然科學革命。

    到17世紀以后，發現了力學三大定律，在此基礎上建立起物理學完整理論體系 經典物理學。1687年發表了《自然哲學的數學原理》，創立了經典力學。從17世紀到19世紀，經典物理學了快速的發展：惠更斯提出光的波動說，導出了光的直線傳播和光的反射、折射定律，并解釋了雙折射現象；焦耳和赫姆霍茲等人完成了熱力學和分子物理學；富克林提出了“正電”、“負電”的概念，以后出現了庫侖定律，法拉弟定律；麥克斯韋建立了電磁場理論；惠更斯 菲涅耳原理解釋了波的直線傳播及折射現象；奧斯特發現了電流可以使周圍的磁針偏轉；焦耳和楞次先后發現了電流通過導體時產生熱效應的規律，稱之為焦耳 楞次定律；多普勒發現振動所產生的波源與波的頻率會出現不同的現象，稱之為多普勒效應；傅科發現處在迅變磁場中導體內部會產生感應電流，這種電流會象旋渦一樣的運動，被稱為渦電流；瑞利從理論上分析了光的散射現象，稱之為瑞利散射；瑞利的《聲學原理》為近代聲學奠定了基礎；居里兄弟發現石英晶體受壓力時，它的表面會生產電荷，電荷量與壓力成正比的現象，稱為壓電效應；到了1895年德國科學家倫琴發現了X射線，揭開了現代物理學的革命序幕；1896年貝可勒爾發現鈾的放射線，標志著原子物理學的開始。1898年居里夫婦在研究了放射性物質后發現了鐳；1899年盧瑟福通過實驗還分出兩種射線即α射線和β射線；1900年，維拉德發現放射線中還有一種不受磁場影響的射線，稱之為γ射線；1905年愛因斯坦創立了狹義相對論，揭示了時間與空間的本質聯系，提出了光量子理論，解釋了光電效應現象，揭示微觀物體的波粒二象性，引起了物理學基本概念的重大變革，開創了物理學的新紀元；1915年愛因斯坦建立了廣義相對論，標志著物理學進入到現代物理的新時代。

    從古代物理、經典物理到現代物理，從阿基米德浮力學、牛頓力學到愛因斯坦的相對論，這一串串閃耀著的智慧光輝的科學家的名家名字和他們的成就，至今使我們當今從事無損檢測的科技工作者感到無限景仰；物理學的一個個原理，一個個效應，都出現在當今《無損檢測》的教科書上，使我們讀起來至今仍然是感到哪么的深奧，然后當它們轉化為具體的檢測方法時，使我們感到又是哪么的親切，掌握檢測技術是哪么的得心應手。物理學的發展，孕育了豐厚的無損檢測文化歷史底蘊，物理學是無損檢測技術的搖籃。今天重溫無損檢測文化的歷史底蘊，象一把啟迪無損檢測科學技術知識的鑰匙，給我們智慧和力量，讓我們勇敢地去迎接現代科學技術的挑戰，為現代化的工業作出貢獻。

     以1895年倫琴發現X射線為標志，無損檢測作為一門多學科的綜合技術正式開始進入工業化大生產的實際應用領域。

    1900年海關開始應用X射線檢驗物品，1922年建立了世界工業射線實驗室，用X射線檢查鑄件質量，以后在軍事工業和機械制造業等領域廣泛的應用，射線檢測至今仍然是許多工業產品質量控制的重要手段。

   1912年超聲波探測技術早在航海中用于探查海面上的冰山，1929年超聲波技術用于產品缺陷的檢驗，至今仍是鍋爐壓力容器、鐵軌、重要機械產品的主要檢測手段。

     早在我國春秋時期《呂氏春秋》有“慈（磁）石召鐵”的說法，但磁力檢測工業產品檢測還是二十世紀初的事。30年代用磁粉檢測方法來檢測車輛的曲柄等關健部件，以后在鋼結構件上廣泛應用磁粉探傷方法，使磁粉檢測得以普及到各種鐵磁性材料的表面檢測。

   毛細管現象是土壤水份蒸發的一種常見現象，隨著工業化大生產的出現，將“毛細管現象”的原理成功地應用于金屬和非金屬材料開口缺陷的檢驗，其靈敏度與磁粉檢測相當，它的較大好處是可以檢測非鐵磁性物質。

    經典的電磁感應定律和渦流電荷集膚效應的發現，現代導電材料渦流檢測方法的產生。1935年渦流探測儀器研究成功。五十年代初，發表了一系列有關電磁感應的論文，開創了現代渦流檢測的新篇章。

   到了二十世紀中期，在現代化工業大生產下，建立了以射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、（PT）和電磁檢測（ET）五大常規檢測方法為代表的無損檢測體系。隨著現代科學技術的不斷發展和相互間，新的無損檢測技術不斷涌現，新的無損檢測方法層出不窮，建立起一套較完整的無損檢測體系，覆蓋工業化大生產的大部分領域；在無損檢測體系建立的過程中，逐漸形成了一套較完整的無損檢測文化。

    無損檢測文化內涵表現為：在近代物理學和現代物理學的基礎上建立一套較完整的無損檢測理論；建立了一支高素質的無損檢測隊伍，從事無損檢測理論的研究和無損檢測實際檢測的應用；擁有一大批無損檢測儀器、設備制造廠家；無損檢測在工業生產的各個領域充分的應用，對工業產品，是重大工程的質量控制和質量保證起到重要作用?，F代工業重要產品具有“高溫、高壓、高速、高應力”的特點，如果沒有無損檢測技術的應用，“四高”產品的質量難于保證。無損檢測技術經過一個世紀的發展，其主要性已世界的公認?？梢哉f，現代工業離不開先進的無損檢測技術，這個論述已經越來越被人們普遍的接受。作為一種科學文化，無損檢測文化已越來越受到廣泛的關注和重視。

     進入二十世紀后期，世界的科學技術飛速的發展，也預示著無損檢測技術的飛速發展。以計算機和新材料為代表的新技術，無損檢測技術的快速發展，例如，射線實時成像檢測技術，工業CT技術的出現，使射線檢測不斷拓寬其應用領域。雖然傳統的射線膠片照相檢測技術在檢測靈敏度、圖象清晰度等方面已日臻完善，然而射線檢測引進計算機數字圖象處理技術后，的數字處理圖象質量可以與膠片圖象質量相媲美。γ射線的應用和高能加速器的出現，增大了射線的檢測厚度，使原來不易被低能射線穿透構件的檢測變為可能,例如在海關對集裝箱物品的檢驗。隨著技術的發展，材料制成圖象采集器件比現在的圖象增強器體積更小，容量更大，分辨率更高，圖象更加清晰?？梢灶A想，技術將會進一步推動射線成象技術的發展。

    在當今的無損檢測技術中，超聲檢測以檢測靈敏度高、聲束指向性好、對裂紋等危害性缺陷檢出率高、適用性廣泛等優點至今在無損檢測領域中占有重要的地位。由于計算機技術的介入，超聲成象技術異軍突起，使超聲檢測技術向數字成象自動化方向發展；超聲檢測在復合材料和非金屬材料以及市政工程（例如城市供水供氣管網的核查）、水利工程（例如水庫大壩蟻穴的檢查）將發揮越來越在的作用。渦流檢測正向著數字成象、自動檢測和遠場檢測方向發展。

      利用鐵磁性部件缺陷在外部強磁場的作用下產生漏磁現象來檢測部件缺陷的漏磁檢測法，已作為常規檢測技術應用于各種鐵磁部件的質量檢驗中。在此基礎上又出現了一種先進的無損檢測技術 金屬磁記憶診斷技術，它能地應用于在役設備早期損傷檢測。其基本原理是：鐵磁性金屬如出現缺陷或缺陷形成之前，其微小區域的變化在地球磁場的作用下，會發出磁場變化的信息，即所謂的磁記憶特性。由于設備構件自身的遺傳性即在生產制造中形成的微觀的缺陷以及在后來的運行中負荷的關系，金屬的磁記憶以累積的方式表現出來，運行中構件負荷作用力的大小和方向的變化會引起金屬磁量值和方向的變化，對金屬構件表面漏磁場進行掃描檢測，便可確定應力集中的區域，從而間接地判斷該鐵磁構件存在缺陷的可能性。金屬的磁記憶方法不需要對設備表面進行預處理，能夠快速、準確地對設備進行診斷，從而達到設備疲勞損傷早期預警控制的目的。