超声波无损检测与测试分析系统设计
1前言
超声波检测对于木材的无损检测有着重要意义。木材的缺陷能够影响木构件的外观及其力学性能，已经成为木材应用中存在的一个不能忽视的问题。木结构在长期的使用工程中，有害生物容易迅速侵入繁殖，使木材发生腐朽虫蛀，产生腐朽、孔洞裂缝等缺陷，导致其物理力学性能降低，造成木结构的损毁。[1]超声波检测技术是指超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部的组织变化对超声波的传播产生一定的影响，根据超声波的反射、散射和透射的情况，探测了解材料性能和结构变化，并对其进行评价的一种无损检测技术。[2]近年来，无损检测因其准确、客观等优点被广泛采用。超声波检测是当前木结构无损检测方法中最有效的检测手段之一，能够快速，准确的发现木材中存在的隐患及病害，快速对木材缺陷进行有效检测，判断活立木，原木，木结构存在的内部缺陷，预报其安全状况，为古建筑的安全评价提供可靠方法，对工程安全运行有着极为重要的意义。[3、12]
2 现状与发展
应用超声波对木材缺陷进行检测已有50多年的历史，日本学者于1965年首先采用超声波的方法，对气干木材的各种内部缺陷与波速之间的关系进行研究。国内学者自20世纪80年代开始进行了木材超声波的研究。[3]
2003年李华等用超声波检测仪对大钟寺博物馆钟进行了无损检测，测定钟架木材的弹性模量，并与同种木材按国家标准测定的弹性模量对比，对钟架木结构力学强度的变化作出评估。同时，将目测法腐朽勘察结果与超声波法测得的弹性模量结果进行了对比，找出了相关规律，为超声波用于古建筑木结构的无损检测提供科学依据。[4、13]2012年刘静以不锈钢薄板搭接激光焊接为研究对象，运用信号分析与处理技术，建立了不锈钢薄板搭接激光焊接的超声波无损检测系统，实现了超声波检测的数字化、智能化，可视化及缺陷的定量分析。[5]2012年王娜研究了超声波在无缺陷木材内部传播时的传播轨迹，提出了超声波传播场的概念。并利用超声波传播场图叠加的方法判定了原木内部缺陷的大小、位置和形状。[6、14]
1981年Dunlop开始利用超声脉冲法对电杆的腐朽劣化进行检测，提出由于腐朽或其他因素所造成的电杆破坏而导致纵向声波阻尼增加，然后根据检测电杆声共振性变化来测定木材的腐朽程度。[7、15]1996年O livito发现在纤维饱和点以下，波速随木材含水率的增加而减少；在纤维饱和点以上，波速在平行纹理方向的变化不大。当含水率lt;18%时，声波衰减无变化；高于此值，衰减则随含水率增加而增大。[8、16]2005年Sarigul等为提高超声波检测原木缺陷的能力，研究了Intellipost模型系统。该系统由学习模型和操作模型组成。该系统能够应用于不同树种、不同等级的原木检测。[9、17]
超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及探伤结果不便于保存，超声波检测对工作表面要求平滑，要经验丰富的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤也具有其局限性。[10、18]
3 研究内容及任务
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