時(shí)間:2023-03-23 15:04:25
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇超聲檢測(cè)技術(shù)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
一、引言
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全性,使用可靠性提出越來(lái)越高的要求,由于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有不破壞試件,檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),所以其應(yīng)用日益廣泛。目前對(duì)壓力容器的檢測(cè)方法有多種,本文主要介紹無(wú)損檢測(cè)的常用技術(shù)如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術(shù)如聲發(fā)射、磁記憶等。
二、無(wú)損檢測(cè)方法
現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)的定義是:在不損壞試件的前提下,以物理或化學(xué)方法為手段,借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材,對(duì)試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu),性質(zhì),狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。
(一)射線檢測(cè)
射線檢測(cè)技術(shù)一般用于檢測(cè)焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外,對(duì)于人體不能進(jìn)入的壓力容器以及不能采用超聲檢測(cè)的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進(jìn)行γ射線照相。但射線檢測(cè)不適用于鍛件、管材、棒材的檢測(cè)。
射線檢測(cè)方法可獲得缺陷的直觀圖像,對(duì)長(zhǎng)度、寬度尺寸的定量也比較準(zhǔn)確,檢測(cè)結(jié)果有直觀紀(jì)錄,可以長(zhǎng)期保存。但該方法對(duì)體積型缺陷(氣孔、夾渣)檢出率高,對(duì)體積型缺陷(如裂紋未熔合類),如果照相角度不適當(dāng),容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件,且檢測(cè)成本高、速度慢,同時(shí)對(duì)人體有害,需做特殊防護(hù)。
(二)超聲波檢測(cè)
超聲檢測(cè)(Ultrasonic Testing,UT)是利用超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生衰減,遇到界面產(chǎn)生反射的性質(zhì)來(lái)檢測(cè)缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。
超聲檢測(cè)既可用于檢測(cè)焊縫內(nèi)部埋藏缺陷和焊縫內(nèi)表面裂紋,還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現(xiàn)裂紋的檢測(cè)。
該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強(qiáng)、檢測(cè)速度快成本低等優(yōu)點(diǎn),且超聲波探傷儀體積小、重量輕,便于攜帶和操作,對(duì)人體沒(méi)有危害。但該方法無(wú)法檢測(cè)表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷,此外,該方法對(duì)缺陷的定性、定量表征不準(zhǔn)確。
(三)磁粉檢測(cè)
磁粉檢測(cè)(Magnetic Testing,MT)是基于缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。
在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗(yàn)收、制造安裝過(guò)程質(zhì)量控制與產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收以及使用中的定期檢驗(yàn)與缺陷維修監(jiān)測(cè)等及格階段,磁粉檢測(cè)技術(shù)用于檢測(cè)鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應(yīng)用。
磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)成本低、速度快,檢測(cè)靈敏度高。缺點(diǎn)在于只適用于鐵磁性材料,工件的形狀和尺寸有時(shí)對(duì)探傷有影響。
(四)滲透檢測(cè)
滲透檢測(cè)(PenetrantTest,PT)是基于毛細(xì)管現(xiàn)象揭示非多孔性固體材料表面開(kāi)口缺陷,其方法是將液體滲透液滲入工件表面開(kāi)口缺陷中,用去除劑清除多余滲透液后,用顯像劑表示出缺陷。
滲透檢測(cè)可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料,如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開(kāi)口缺陷。隨著滲透檢測(cè)方法在壓力容器檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用,必須合理選擇滲透劑及檢測(cè)工藝、標(biāo)準(zhǔn)試塊及受檢壓力容器實(shí)際缺陷試塊,使用可行的滲透檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)等來(lái)提高滲透檢測(cè)的可靠性。
該方法操作簡(jiǎn)單成本低,缺陷顯示直觀,檢測(cè)靈敏度高,可檢測(cè)的材料和缺陷范圍廣,對(duì)形狀復(fù)雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測(cè)。但只能檢測(cè)出材料的表面開(kāi)口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗(yàn),對(duì)工件和環(huán)境有污染。滲透檢測(cè)方法在檢測(cè)表面微細(xì)裂紋時(shí)往往比射線檢測(cè)靈敏度高,還可用于磁粉檢測(cè)無(wú)法應(yīng)用到的部位。
(五)聲發(fā)射檢測(cè)
聲發(fā)射(Acoustic Emission,AE)是指材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂,以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象。而彈性波可以反映出材料的一些性質(zhì)。聲發(fā)射檢測(cè)就是通過(guò)探測(cè)受力時(shí)材料內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波判斷容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新的無(wú)損檢測(cè)方法。
壓力容器在高溫高壓下由于材料疲勞、腐蝕等產(chǎn)生裂紋。在裂紋形成、擴(kuò)展直至開(kāi)裂過(guò)程中會(huì)發(fā)射出能量大小不同的聲發(fā)射信號(hào),根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的大小可判斷是否有裂紋產(chǎn)生、及裂紋的擴(kuò)展程度。
聲發(fā)射與X射線、超聲波等常規(guī)檢測(cè)方法的主要區(qū)別在于它是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)方法。聲發(fā)射信號(hào)是在外部條件作用下產(chǎn)生的,對(duì)缺陷的變化極為敏感,可以檢測(cè)到微米數(shù)量級(jí)的顯微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展的有關(guān)信息,檢測(cè)靈敏度很高。此外,因?yàn)榻^大多數(shù)材料都具有聲發(fā)射特征,所以聲發(fā)射檢測(cè)不受材料限制,可以長(zhǎng)期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性和超限報(bào)警。
(六)磁記憶檢測(cè)
磁記憶(Metal magnetic memory, MMM)檢測(cè)方法就是通過(guò)測(cè)量構(gòu)件磁化狀態(tài)來(lái)推斷其應(yīng)力集中區(qū)的一種無(wú)損檢測(cè)方法,其本質(zhì)為漏磁檢測(cè)方法。
壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中受介質(zhì)、壓力和溫度等因素的影響,易在應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞開(kāi)裂和誘發(fā)裂紋,在高溫設(shè)備上還容易產(chǎn)生蠕變損傷。磁記憶檢測(cè)方法用于發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的高應(yīng)力集中部位,它采用磁記憶檢測(cè)儀對(duì)壓力容器焊縫進(jìn)行快速掃查,從而發(fā)現(xiàn)焊縫上存在的應(yīng)力峰值部位,然后對(duì)這些部位進(jìn)行表面磁粉檢測(cè)、內(nèi)部超聲檢測(cè)、硬度測(cè)試或金相組織分析,以發(fā)現(xiàn)可能存在的表面裂紋、內(nèi)部裂紋或材料微觀損傷。
磁記憶檢測(cè)方法不要求對(duì)被檢測(cè)對(duì)象表面做專門(mén)的準(zhǔn)備,不要求專門(mén)的磁化裝置,具有較高的靈敏度。金屬磁記憶方法能夠區(qū)分出彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū),能夠確定金屬層滑動(dòng)面位置和產(chǎn)生疲勞裂紋的區(qū)域,能顯示出裂紋在金屬組織中的走向,確定裂紋是否繼續(xù)發(fā)展。是繼聲發(fā)射后第二次利用結(jié)構(gòu)自身發(fā)射信息進(jìn)行檢測(cè)的方法,除早期發(fā)現(xiàn)已發(fā)展的缺陷外,還能提供被檢測(cè)對(duì)象實(shí)際應(yīng)力---變形狀況的信息,并找出應(yīng)力集中區(qū)形成的原因。但此方法目前不能單獨(dú)作為缺陷定性的無(wú)損檢測(cè)方法,在實(shí)際應(yīng)用中,必須輔助以其他的無(wú)損檢測(cè)方法。
三、展望
作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù),無(wú)損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了從無(wú)損探傷(NDI),到無(wú)損檢測(cè)(NDT),再到無(wú)損評(píng)價(jià)(NDE),并且向自動(dòng)無(wú)損評(píng)價(jià)(ANDE)和定量無(wú)損評(píng)價(jià)(QNDE)發(fā)展。相信在不員的將來(lái),新生的納米材料、微機(jī)電器件等行業(yè)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)將會(huì)得到迅速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求帶動(dòng)道路橋梁的進(jìn)入了大規(guī)模建設(shè)期,但是,交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展與相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)落后之間的矛盾越來(lái)越突出,有相當(dāng)一部分處于超期服役的狀態(tài),人為損壞、老化以及承載力下降等現(xiàn)象十分突出,嚴(yán)重制約與威脅著交通事業(yè)的發(fā)展與人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。采用高效的檢測(cè)技術(shù)能夠讓技術(shù)人員準(zhǔn)確了解道路橋梁的各項(xiàng)性能參數(shù),有利于及時(shí)采用相關(guān)措施。下文綜述了道路橋梁檢測(cè)的幾種技術(shù)。
1 超聲檢測(cè)技術(shù)
上個(gè)世紀(jì)50年代,加拿大人切斯曼(Cheesman)與萊斯利(Leslied)以及英國(guó)人瓊斯(Jons)與加特弗爾德(Gatfield)第一次利用超聲脈沖檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行混凝土的檢測(cè),他們共同開(kāi)創(chuàng)了混凝土超聲檢測(cè)的先河,隨后超聲檢測(cè)技術(shù)在工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。
超聲法檢測(cè)道路橋梁缺陷的基本原理是利用帶波形顯示功能的超聲波檢測(cè)儀和頻率為20-25kHz的聲波換能器,測(cè)量與分析超聲脈沖在道路橋梁中的傳播速度(聲速)、首波幅度(波幅)、接受信號(hào)主頻率(主頻)等聲參數(shù),并根據(jù)這些參數(shù)及其相對(duì)變化,來(lái)判定道路橋梁中的缺陷情況。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得超聲檢測(cè)儀器從最初笨重的電子管單示波顯示型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的半導(dǎo)體集成化、數(shù)字化甚至智能化的輕便儀器。同時(shí),測(cè)量參數(shù)也更加多元化,從當(dāng)初的單一聲速參數(shù)檢測(cè)發(fā)展為現(xiàn)在的聲速、波幅以及頻率等多參數(shù)檢測(cè);其檢測(cè)效果也有了質(zhì)的飛躍,從最早的定性檢測(cè)發(fā)展為現(xiàn)在的定量檢測(cè)。
在進(jìn)行道路橋梁檢測(cè)時(shí),超聲波能夠穿透混凝土結(jié)構(gòu)并在其中傳播較遠(yuǎn)的距離,并且使用安全,操作簡(jiǎn)便。使用超聲儀器最為常用的方法就是穿透測(cè)法,但是利用該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要求兩個(gè)相對(duì)測(cè)試面。因此,這限制了超聲檢測(cè)的應(yīng)用范圍,例如,超聲檢測(cè)技術(shù)不適用于隧道中的襯砌、噴射混凝土等結(jié)構(gòu)或者在墻體、路面、跑道、護(hù)坡、護(hù)坦以及底板等方面。同時(shí)需要注意的是,因?yàn)槭锹暡ù┩笝z測(cè),其缺陷信號(hào)的有效捕捉始終是制約其發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。因此,在對(duì)于道路橋梁進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中,我們通常采用比較多測(cè)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)的方式,利用統(tǒng)計(jì)概率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并對(duì)缺陷情況進(jìn)行評(píng)估,所以,超聲檢測(cè)技術(shù)的直觀性非常差,而且為了獲得更高的策略精度,通常需要增加多個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2 地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)
地質(zhì)雷達(dá)(又稱探地雷達(dá),Ground Penetrating Radar,簡(jiǎn)稱GPR)檢測(cè)技術(shù)是一種高精度、連續(xù)無(wú)損、經(jīng)濟(jì)快速、圖像直觀的高科技檢測(cè)技術(shù)。它是通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)向物體內(nèi)部發(fā)射高頻電磁波并接收相應(yīng)的反射波來(lái)判斷物體內(nèi)部異常情況。作為目前精度較高的一種物理探測(cè)技術(shù),地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)、巖土工程、地基工程、道路橋梁、文物考古、混凝土結(jié)構(gòu)探傷等領(lǐng)域。
地質(zhì)雷達(dá)儀器的構(gòu)成部分主要包括:控制單元、控制中心(通常是筆記本電腦)、發(fā)射天線以及接收天線。探地雷達(dá)的工作流程為:①檢測(cè)人員利用筆記本電腦能夠?qū)刂茊卧l(fā)出各種指令;②控制單元在接收到指令之后,可以同時(shí)向發(fā)射天線與接收天線發(fā)出觸發(fā)信號(hào);③在發(fā)射天線觸發(fā)之后,它能夠向地面發(fā)射高頻脈沖電磁波(通常其頻率在幾十至幾千兆赫之間);④電磁波在向下傳播的過(guò)程中會(huì)遇到不同電性的目標(biāo)和界面等,或者當(dāng)被探位置局域介質(zhì)不均勻體的時(shí)候,部分電磁波便可以被反射回地面,并由接收天線進(jìn)行接收,接收到的信號(hào)會(huì)以數(shù)據(jù)的形式被輸送到控制單元,并最終傳回到筆記本電腦,以圖像的方式顯示出來(lái)。⑤通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行處理與分析,就可以了解地下介質(zhì)的具體分布情況,檢測(cè)目的便也達(dá)到了。
3 聲發(fā)射法檢測(cè)技術(shù)
聲發(fā)射法的具體原理是,由于材料內(nèi)部微觀構(gòu)造不均勻或者存在性質(zhì)不同的缺陷,局部的應(yīng)力集中會(huì)致使應(yīng)力分布的不穩(wěn)定;材料的塑性變形、產(chǎn)生裂縫、裂縫擴(kuò)展、失穩(wěn)斷裂等一系列過(guò)程能夠有效完成不穩(wěn)定高能狀態(tài)向穩(wěn)定的低能狀態(tài)的轉(zhuǎn)化;在整個(gè)應(yīng)力松弛釋放的過(guò)程中,所釋放的部分應(yīng)變能將會(huì)以應(yīng)力波的形式想四周發(fā)射,我們稱之為聲發(fā)射。
以道路橋梁中的混凝土結(jié)構(gòu)為例,它在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生變形。當(dāng)這種變形超過(guò)設(shè)計(jì)要求,混凝土結(jié)構(gòu)便會(huì)出現(xiàn)裂縫,并通過(guò)彈性波的形式釋放出應(yīng)變能(例聲能、熱能或者光能等)。在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候,我們可以將聲發(fā)射感應(yīng)器放置在待檢測(cè)部位,通過(guò)確定不同位置收到聲音的時(shí)間差,我們可以明確發(fā)生源(即裂縫部位)的具置。通過(guò)此種措施,我們可以比較詳細(xì)、準(zhǔn)確地了解道路橋梁的內(nèi)部變化。同時(shí),分析與研究發(fā)聲位置之后,裂縫的大小、種類、開(kāi)裂速度、最大荷變應(yīng)力都可以得到比較詳細(xì)地認(rèn)識(shí)。
但是其最大的缺點(diǎn)是進(jìn)行檢測(cè)非常容易受各種噪聲的影響,進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)精度的幅度下降;然而,該檢測(cè)方式是利用道路橋梁自身的內(nèi)部缺陷,因而可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)??傮w來(lái)說(shuō),聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用較少。
4 沖擊回波法檢測(cè)技術(shù)
我國(guó)南京水利科學(xué)研究院在20世紀(jì)80年代末研制成功IES沖擊反射系統(tǒng),并在大型模擬試驗(yàn)板及工程實(shí)測(cè)實(shí)踐中取得了成功,使沖擊回波法在我國(guó)進(jìn)入實(shí)用階段。沖擊回波法的測(cè)試原理是儀器通過(guò)機(jī)械沖擊器向物體表面發(fā)送短周期應(yīng)力脈沖波,其中壓縮波(P波)在物體內(nèi)傳播過(guò)程中,當(dāng)遇到內(nèi)部缺陷(如裂縫寬度>0.03mm)時(shí),波便不能穿透而產(chǎn)生反射,遇到表面邊界時(shí)也會(huì)發(fā)生反射,一旦波速確定,且選擇正確的沖擊器,就可通過(guò)單面測(cè)試準(zhǔn)確地測(cè)得裂縫等缺陷的位置和深度,當(dāng)構(gòu)件不存在缺陷時(shí)則可測(cè)得其厚度。
沖擊回波法通常為單面反射測(cè)試,因此它的測(cè)試比較方便和快速,測(cè)試結(jié)果也比較直觀。此方法可以實(shí)現(xiàn)“測(cè)一點(diǎn)判斷一點(diǎn)”,因此曾經(jīng)廣泛地應(yīng)用于測(cè)定道路橋梁的瀝青混凝土或者混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷,但是這種方法由于是單點(diǎn)檢測(cè),其檢測(cè)結(jié)果往往不全面,因此實(shí)際應(yīng)用也比較少。
5 紅外熱像檢測(cè)技術(shù)
紅外熱像檢測(cè)技術(shù)是指運(yùn)用紅外熱像儀探測(cè)物體各部分輻射出的紅外線能量,根據(jù)物體表面的溫度場(chǎng)分布狀況所形成的熱像圖,直觀地顯示材料、結(jié)構(gòu)物及其結(jié)合上存在的不連續(xù)缺陷的檢測(cè)技術(shù)。它是非接觸的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),即在技術(shù)上可作上下、左右對(duì)被測(cè)物非接觸的連續(xù)掃測(cè),因此也稱紅外掃描測(cè)試技術(shù)。
紅外熱像檢測(cè)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):①在理論上,其探測(cè)器焦距為20cm至無(wú)窮遠(yuǎn),所以特別適合具有非接觸和廣視域等特點(diǎn)的大面積無(wú)損檢測(cè);②該探測(cè)器只對(duì)紅外線響應(yīng),因此只要道路橋梁高于絕對(duì)零度(顯然會(huì)高于絕對(duì)零度),紅外線熱像監(jiān)測(cè)技術(shù)便可以工作,白天和晚上均可;③當(dāng)前紅外熱像儀的溫度分辨率已經(jīng)高達(dá)0.1℃,因此檢測(cè)精度有技術(shù)保證;④紅外熱像儀的可測(cè)溫度范圍在-50℃-2000℃之間,具有非常廣闊的探測(cè)空間;⑤攝像速度在1幀每秒至30幀每秒之間,靜態(tài)的常規(guī)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)的跟蹤探測(cè)都適用,檢測(cè)模式的選擇更加靈活。
隨著混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛使用,其質(zhì)量檢測(cè)和性能評(píng)估是目前土木工程界迫切需要解決的問(wèn)題。由于結(jié)構(gòu)混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能反映結(jié)構(gòu)物中混凝土的強(qiáng)度、均勻性、連續(xù)性等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo),對(duì)保證新建工程質(zhì)量,以及對(duì)已建工程的安全性評(píng)價(jià)等方面具有無(wú)可替代的重要作用,因而越來(lái)越受到人們的重視。
1 超聲檢測(cè)技術(shù)概述
超聲法是一種廣泛用于混凝土缺陷探測(cè)的方法,混凝土的物理力學(xué)性能與超聲波在其中的傳播速度及其他聲學(xué)參數(shù)有很好的相關(guān)性。超聲波的探測(cè)精度能滿足缺陷探測(cè)要求,但以目前的超聲儀及換能器,當(dāng)超聲波換能器正對(duì)測(cè)試時(shí),在混凝土中的最大穿透距離只能達(dá)到10m左右,而當(dāng)換能器錯(cuò)開(kāi)一定距離時(shí),穿透距離僅能達(dá)到2、3m。顯然超聲波換能器無(wú)法滿足長(zhǎng)距離探測(cè)的要求。采用稀土超磁致伸縮材料制作的超磁致?lián)Q能器,具有發(fā)射功率大、發(fā)射頻率高、穿透距離遠(yuǎn)、接收信號(hào)頻帶寬、重復(fù)性好、余振短等優(yōu)點(diǎn),能夠同時(shí)兼顧到傳播距離及檢測(cè)分辨率,是一種理想的長(zhǎng)距離探測(cè)震源。超磁致?lián)Q能器發(fā)射中心頻率為10-50kHz,處于可聞聲波及超聲波頻段。將超磁致?lián)Q能器和超聲波換能器發(fā)射產(chǎn)生的應(yīng)力波統(tǒng)稱為聲波。
目前,超聲探傷常用的缺陷分析判斷方法有經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、數(shù)值判據(jù)法和模糊判別法。經(jīng)驗(yàn)法,即依據(jù)超聲探傷的基本原理判別缺陷。其結(jié)果依賴于檢測(cè)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),漏判和誤判嚴(yán)重。數(shù)理統(tǒng)計(jì)法簡(jiǎn)單易行,但是只能對(duì)單個(gè)聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)意義上的判斷,且物理意義不明確。數(shù)值判據(jù)法須根據(jù)測(cè)試值建立合理的物理模型,經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理后,找出一個(gè)可能存在缺陷的臨界值作為判斷的依據(jù)。模糊判別法是計(jì)算各聲學(xué)參數(shù)相對(duì)于正常獲異常的隸屬度,然后將各個(gè)聲學(xué)參數(shù)加權(quán)平均得到綜合的相對(duì)于正?;虍惓5碾`屬度。由于測(cè)試分析方法本身的局限性,以上方法仍處于定性或半定量水平,都只對(duì)缺陷的定位具有一定精度,而對(duì)缺陷的大小、形狀及性質(zhì)難以給出定量的結(jié)果,從而給最終準(zhǔn)確評(píng)價(jià)帶來(lái)困難。超聲波的頻率范圍為20kHz至15MHz,超聲發(fā)生器則是由產(chǎn)生超聲頻振蕩的電子線路和換能器(傳感器)組成。超聲層析的應(yīng)用范圍很廣,早在世界二次大戰(zhàn)期間,超聲層析在軍事監(jiān)測(cè)方向就獲得了比較滿意的效果,以后更廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)之中;此外,超聲層析在工業(yè)無(wú)損探傷方面用途也很廣。
2 超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在工程中的運(yùn)用分析
超聲無(wú)損檢測(cè)屬于彈性波法。在各種無(wú)損檢測(cè)方法中,超聲無(wú)損檢測(cè)是當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)工作中研究最活躍、發(fā)展最快的檢測(cè)方法。目前,超聲脈沖檢測(cè)技術(shù)已成為檢測(cè)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要手段之一。其主要優(yōu)點(diǎn)是有效探測(cè)距離長(zhǎng),測(cè)試精度高,設(shè)備簡(jiǎn)單且無(wú)污染。
將超聲技術(shù)技術(shù)應(yīng)用于混凝土質(zhì)量檢測(cè)中,其理論依據(jù)是混凝土的質(zhì)量與聲速有較好的相關(guān)性,首先在被測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)物某斷面上,將測(cè)區(qū)劃分成網(wǎng)格,發(fā)射換能器在一側(cè)某點(diǎn)發(fā)射,接收換能器在另一側(cè)所有點(diǎn)上接收,使每個(gè)網(wǎng)格都有2條以上的測(cè)線通過(guò),利用聲時(shí)通過(guò)反演技術(shù)獲得測(cè)區(qū)各部分的波速分布圖,從而確定缺陷區(qū)的位置、尺寸以及缺陷本身的波速,推斷缺陷的類型、強(qiáng)度等。
2.1 超聲無(wú)損檢測(cè)的基本原理
根據(jù)彈性波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征,彈性波層析成像方法可以分為兩大類:一是以運(yùn)動(dòng)特征為基礎(chǔ)的射線層析成像;二是以動(dòng)力學(xué)特征為基礎(chǔ)的波動(dòng)方程層析成像。
作為反演聲波穿透的射線層析成象,其基本思想是根據(jù)聲波的射線幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,將聲波從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的旅行時(shí)間表達(dá)成探測(cè)區(qū)域介質(zhì)速度參數(shù)的線積分,然后通過(guò)沿線積分路徑進(jìn)行反投影來(lái)重建介質(zhì)速度參數(shù)的分布圖像。
混凝土聲波CT無(wú)損檢測(cè)技術(shù)就是根據(jù)聲波射線的幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,利用最先進(jìn)的聲渡發(fā)射、接收系統(tǒng),在被檢測(cè)塊體的一端發(fā)射,在另一端接收,用聲波掃描被檢測(cè)體,然后利用計(jì)算機(jī)反演成像技術(shù),呈現(xiàn)被檢測(cè)體各微小單元范圍內(nèi)的混凝土聲波速度,進(jìn)而對(duì)被檢測(cè)體作出質(zhì)量評(píng)價(jià)。
2.2 觀測(cè)系統(tǒng)布置
根據(jù)混凝上結(jié)構(gòu)物的形狀特點(diǎn),對(duì)結(jié)構(gòu)物常用的測(cè)線布置方式為:白色點(diǎn)為接收點(diǎn),黑色點(diǎn)為激發(fā)點(diǎn)。理論及實(shí)踐都證明,三側(cè)激發(fā)一側(cè)接收,所得反演效果最好。射線密度達(dá)到要求。一般檢測(cè)過(guò)程中測(cè)線都采用該方式布置,激發(fā)邊和接收邊道間距,1般在20-50cm范圍。在結(jié)構(gòu)物兩端的部份,可適當(dāng)加密激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn),以利于增加射線密度。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的臨空面不同,可采用合適的測(cè)線布置。
2.3 觀測(cè)系統(tǒng)完備性評(píng)價(jià)
觀測(cè)系統(tǒng)完備是聲波CT結(jié)果可靠性的基本保障。觀測(cè)系統(tǒng)的完備性是通過(guò)單元的射線密度和射線正交性來(lái)衡量的。因此,射線密度和射線正交性就成了表征觀測(cè)系統(tǒng)完備性的I爵個(gè)重要指標(biāo),它們是觀測(cè)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的有效方法。為保證聲波CT結(jié)果的可靠性和分辨率,要求研究區(qū)內(nèi)每個(gè)單元體內(nèi)的射線超過(guò)40條,同時(shí)要求每個(gè)單元體內(nèi)通過(guò)的射線其交角至少有一組大于60°,其交角的正弦值大于0.87。
2.4 后期成像
所用軟件為T(mén)DSoft的《工程CT》,該軟件有模塊化設(shè)計(jì)、文件格式要求清晰、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。軟件共有數(shù)據(jù)輸入、射線追蹤、速度反演三個(gè)主模塊和正交性分析一個(gè)輔助模塊組成。最后通過(guò)網(wǎng)格化、成圖、導(dǎo)出DXF格式等多個(gè)步驟的處理,最終得到混凝土聲波CT波速反演圖。
3 結(jié)語(yǔ)
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是以無(wú)損檢測(cè)手段探明被檢測(cè)體內(nèi)部缺陷的有無(wú)、大小、位置和性質(zhì)的專門(mén)技術(shù)。在工程中,需要根據(jù)工程構(gòu)件材料的性能和工程條件具體選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法。其中,彈性波方法是工程中最為常用的方法之一,特別適合混凝土構(gòu)件、巖土體等工程問(wèn)題的無(wú)損檢測(cè)工作。射線理論和射線方法是研究彈性波傳播理論的重要方面之一,針對(duì)不同的工程材料和工程條件探索研究彈性波射線追蹤方法,對(duì)于許多工程問(wèn)題的分析研究具有重要的意義。
火力發(fā)電廠中,三大主機(jī)之一的鍋爐作為能源的轉(zhuǎn)化場(chǎng)所,也成為了維修頻率最大的一處,其自身的經(jīng)濟(jì)適用性,以及整體機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)安全性建設(shè),都將極大的影響整體火電廠發(fā)電機(jī)構(gòu)的全面設(shè)施安全性。針對(duì)于此,在為達(dá)到減少管道損壞以及人員傷亡情況出現(xiàn)的基礎(chǔ)上,提出管道的承壓檢測(cè)技術(shù),也就成為了當(dāng)下最主要的研究方向,下面針對(duì)鍋爐的承壓管道檢測(cè)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
1 鍋爐承壓管道的適用簡(jiǎn)介
在火電廠的發(fā)展過(guò)程中,鍋爐無(wú)疑是承受最大壓力的高能量輸出機(jī)組,其自身的存在在很大程度上也加重了其自身的使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作使用。在運(yùn)行中,鍋爐的承壓管道由于內(nèi)徑較大,較容易引發(fā)一系列的建設(shè)問(wèn)題,而這對(duì)于整體的承壓管道的運(yùn)行安全性等,都會(huì)產(chǎn)生直接的因香港,從管道內(nèi)部的熱能力標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,自身的抗壓性,應(yīng)當(dāng)滿足其自身的建設(shè)要求,而對(duì)于內(nèi)部的熱動(dòng)力,需要進(jìn)行進(jìn)一步的確定,并根據(jù)其發(fā)電設(shè)備的使用結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定最終的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),確保其在運(yùn)行中的熱動(dòng)力提供,能夠維持其全面的設(shè)備運(yùn)行。而鍋爐的安全性,則直接反映了發(fā)電站的安全運(yùn)行能力。
2 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的適用性簡(jiǎn)介
在針對(duì)鍋爐的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用上,技術(shù)的更新過(guò)程中,通過(guò)有效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研發(fā),更進(jìn)一步的增添了其在設(shè)備建設(shè)中的物理應(yīng)用手段,根據(jù)現(xiàn)階段的設(shè)施應(yīng)用理念進(jìn)行缺陷和不均方面進(jìn)行全面操作,并給與及時(shí)、高質(zhì)量的信息維修維護(hù)。而主要的常用手段又又超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、照相檢驗(yàn)和液體滲透檢測(cè)四個(gè)大類,其應(yīng)用的過(guò)程中,主要針對(duì)的是在不同層次上的故障檢測(cè),在進(jìn)行鍋爐內(nèi)部的檢測(cè)中,無(wú)損檢測(cè),主要包括了以下幾個(gè)特點(diǎn)。
非破壞性特點(diǎn):為保證檢修的層次性問(wèn)題,并保證檢測(cè)物質(zhì)的使用特性在不損壞原有的結(jié)構(gòu)性質(zhì)下,完成其全面的設(shè)施建設(shè),并保證整體結(jié)構(gòu)的完整性。
檢測(cè)的全面性特點(diǎn):主要針對(duì)在檢測(cè)過(guò)程中的全面性故障,做到全面真實(shí)的檢測(cè)效果。
檢測(cè)的全程性特點(diǎn):針對(duì)于無(wú)損檢測(cè)的全程并對(duì)原材料進(jìn)行有效檢測(cè),從多方面的機(jī)械加工情況進(jìn)行有效的拉伸、彎曲、壓縮等操作,保證管道內(nèi)部的原始結(jié)構(gòu)符合使用標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),在結(jié)構(gòu)的運(yùn)行上,也能夠符合正常的使用標(biāo)準(zhǔn)。在這一應(yīng)用中,主要還針對(duì)于無(wú)損檢測(cè)的多個(gè)層次檢測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行全程要求,力求保證自身的結(jié)構(gòu)完整性。
3 現(xiàn)階段的承壓管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展形式
在檢測(cè)過(guò)程中,由于考慮到鍋爐自身的承壓能力,在進(jìn)行連接加熱器以及再熱器的過(guò)程中,需要從深層次的考慮上進(jìn)行全面的信息分析,并對(duì)即將組成的全面性管道結(jié)構(gòu)以及制造的整體性進(jìn)行有效的質(zhì)量把關(guān),并保證整體工程建設(shè)的工傷確定,保證在實(shí)施檢測(cè)的過(guò)程中,能夠保證整體組裝系統(tǒng)的焊接接口在使用的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。但是在實(shí)際的操作中,由于組裝后還需要進(jìn)行全面的無(wú)損檢測(cè),這樣就可能加重接口的焊接工程標(biāo)準(zhǔn),并在所能承受的壓力標(biāo)準(zhǔn)上,進(jìn)行二次的加工處理,并根據(jù)所組成的裝備形式進(jìn)行重新的裝機(jī)配比分析,考慮全面的設(shè)施建設(shè)架構(gòu)層次,以檢測(cè)工作的落實(shí)情況作為最重要的環(huán)節(jié)來(lái)加強(qiáng)其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用。在進(jìn)行使用的過(guò)程中,其具體的發(fā)展現(xiàn)狀主要集中于以下幾個(gè)方面。
第一,鍋爐承壓管道制造過(guò)程中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀,主要針對(duì)于鍋爐的承壓管道情況來(lái)進(jìn)行全面的無(wú)縫焊接,而其制造過(guò)程中,如采取常規(guī)操作,還需要進(jìn)行全面的檢測(cè),其檢測(cè)也容易指出弊端。
第二,鍋爐承壓管道在安裝的過(guò)程中,更適宜使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù),原因在于,鍋爐裝置的零部件比較多,而如果定期進(jìn)行檢測(cè),那么工作量較大,并不適合于實(shí)際的操作。但是在進(jìn)行承壓管道的安裝過(guò)程中進(jìn)行有效的檢測(cè),那么不僅能夠減輕工作的使用量,同時(shí)也能更好地縮短檢測(cè)時(shí)間,并極大地提高工作的使用參數(shù)。
第三,鍋爐承壓管道在運(yùn)行中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方面,主要承擔(dān)的是在建設(shè)中的零部件運(yùn)行傷痕,根據(jù)其一出現(xiàn)的裂痕來(lái)判斷后續(xù)是否會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故,并及時(shí)地進(jìn)行檢修管理。在進(jìn)行超聲檢測(cè)的過(guò)程中,根據(jù)射線檢測(cè)的光譜分析結(jié)果來(lái)判定其主要的運(yùn)行狀況,使用紅外線探傷技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)管理。
4 結(jié)語(yǔ)
在社會(huì)的不斷進(jìn)步中,有效的信息檢測(cè)技術(shù),必將代替原有的復(fù)雜檢測(cè)效果,而根據(jù)現(xiàn)有的鍋爐承壓形式來(lái)看,事故的發(fā)生頻率,也將直接的影響其發(fā)電廠的運(yùn)行能力。所以加強(qiáng)其技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度,并保證其檢測(cè)效果的有效進(jìn)程,是今后發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
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實(shí)踐證明,由于具有不破壞混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低,不受結(jié)構(gòu)物尺寸和形狀限制,可對(duì)重要結(jié)構(gòu)部位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn),混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,也必將有更大的發(fā)展。
1 進(jìn)一步擴(kuò)大混凝土質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)內(nèi)容及使用范圍
混凝土檢測(cè)技術(shù)是多學(xué)科多領(lǐng)域緊密結(jié)合的產(chǎn)物,從20世紀(jì)30年代人們就開(kāi)始研究混凝土無(wú)損檢測(cè)方法。材料學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)的發(fā)展,為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提供了理論基礎(chǔ);電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展,又為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提供了現(xiàn)代化的測(cè)試手段。
隨著人們對(duì)建設(shè)工程質(zhì)量的關(guān)注,國(guó)家頒布了《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》,明確了建設(shè)單位,勘察、設(shè)計(jì)單位,施工單位和監(jiān)理單位的責(zé)任和義務(wù),并提出了主體結(jié)構(gòu)工程、地基基礎(chǔ)工程在設(shè)計(jì)文件規(guī)定的合理使用年限內(nèi)長(zhǎng)期保修和對(duì)事故責(zé)任人終生追究法律責(zé)任。住建部也全面貫徹有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性條文,進(jìn)一步完善了建設(shè)工程的標(biāo)準(zhǔn)體系和明確了質(zhì)量管理的技術(shù)依據(jù)。這些措施的落實(shí),使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在建設(shè)工程質(zhì)量管理中的作用和責(zé)任日益明顯。這是因?yàn)楣こ藤|(zhì)量是由一系列工程技術(shù)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)的,這些指標(biāo)的量化值又是通過(guò)檢測(cè)來(lái)獲取的,如果檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確則必將對(duì)工程質(zhì)量造成誤判。目前施工質(zhì)量控制和驗(yàn)收還僅僅建立在前期材料試件檢測(cè)和外觀檢測(cè)的基礎(chǔ)上,但結(jié)構(gòu)物的原位質(zhì)量才是實(shí)際的工程質(zhì)量,而原位質(zhì)量只能通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的手段來(lái)獲取,
另外,隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展和日臻成熟,它不但已成為工程事故的檢測(cè)和分析手段之一,而且正在成為工程質(zhì)量控制和構(gòu)筑物使用過(guò)程中可靠性監(jiān)控的一種工具??梢哉f(shuō),在整個(gè)施工、驗(yàn)收及使用過(guò)程中都有其用武之地。在以往的研究中主要集中在強(qiáng)度檢測(cè)和缺陷探測(cè)兩方面,為了滿足新的需要還應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)拓新的檢測(cè)內(nèi)容,例如,混凝土耐久性的預(yù)測(cè)、已建結(jié)構(gòu)物損傷程度的檢測(cè)、早期強(qiáng)度檢測(cè),高性能混凝土強(qiáng)度及脆性的檢測(cè)等等。只有不斷拓展無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)內(nèi)容和使用范圍,才能有效保證建筑產(chǎn)品混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度,確保建設(shè)工程質(zhì)量安全。
2 積極拓展混凝土無(wú)損檢測(cè)新途徑
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已經(jīng)在混凝土檢測(cè)方面得到較為一定程度的應(yīng)用。但是,隨著檢測(cè)內(nèi)容和使用范圍的不斷擴(kuò)大,必將產(chǎn)生出無(wú)損檢測(cè)的新技術(shù)、新途徑。目前,已有技術(shù)主要集中在測(cè)強(qiáng)和測(cè)缺兩方面。
在混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方面:如何提高強(qiáng)度檢測(cè)的精度仍然是主要的研究方向。
應(yīng)該看到,在過(guò)去的20年中,測(cè)強(qiáng)技術(shù)進(jìn)展不大。究其原因,除了混凝土強(qiáng)度的影響因素太多、太復(fù)雜之外,還因?yàn)檫^(guò)去的研究工作主要集中在超聲和回彈等方法上,思路不夠開(kāi)闊。從理論上來(lái)說(shuō),超聲、回彈測(cè)強(qiáng)主要是建立在混凝土應(yīng)力應(yīng)變與強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系上的,而與混凝土強(qiáng)度相關(guān)的因素很多,在實(shí)踐中應(yīng)該擴(kuò)大探索的范圍,以便綜合更多參數(shù),確保檢測(cè)精度。半破損方法的檢測(cè)結(jié)果比較直觀可靠,許多工程都采用無(wú)損方法作為普遍測(cè)量的手段,而用半破損方法作為校核手段,兩者的結(jié)合無(wú)疑可提高檢測(cè)精度和檢測(cè)效率,但如何合理結(jié)合是需進(jìn)一步研究的關(guān)鍵問(wèn)題。
此外,無(wú)損測(cè)強(qiáng)方法所推定的混凝土強(qiáng)度,與按混凝土立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值所計(jì)算的強(qiáng)度等級(jí)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系需要進(jìn)一步明確,以便使無(wú)損檢測(cè)的評(píng)定結(jié)果與試件評(píng)定結(jié)果具有等效性。
在缺陷檢測(cè)方面:超聲測(cè)缺技術(shù)近年來(lái)進(jìn)展較快。
在測(cè)試結(jié)果處理技術(shù)方面,可以說(shuō)正在進(jìn)入一個(gè)新的飛躍,即由數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)入信息處理技術(shù)的新階段。數(shù)據(jù)處理與信息處理的含義有所不同,前者主要是對(duì)大量測(cè)試數(shù)據(jù)分析處理,歸納有關(guān)規(guī)律,它主要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本理論;而信息處理則是指信號(hào)的變換、分離、濾波、頻譜分析、成像、存儲(chǔ)、記錄等方面的技術(shù)。例如CT成像技術(shù)、頻譜分析技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等近年都已越來(lái)越多地被無(wú)損檢測(cè)研究者運(yùn)用,在所發(fā)表的研究論文中占有相當(dāng)大的比例,并已運(yùn)用于工程檢測(cè),使檢測(cè)結(jié)果的直觀性和可靠性大為提高。此外,一些新的物理方法將會(huì)更多用于缺陷探測(cè),例如,雷達(dá)技術(shù)、紅外遙測(cè)技術(shù)、沖擊回波技術(shù)等。
在檢測(cè)儀器方面:我國(guó)的非金屬超聲檢測(cè)儀已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平,有些儀器甚至已處于領(lǐng)先地位,但其他方法的儀器則相對(duì)落后,隨著其他檢測(cè)方法的研究和應(yīng)用,儀器也必將隨之發(fā)展。
技術(shù)規(guī)程的編制也是大力推進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要保障因素。因?yàn)樗环矫媸菍?duì)該項(xiàng)技術(shù)研究成果的總結(jié)和提高,另一方面又是對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的促進(jìn)。目前我國(guó)雖然制訂了無(wú)損檢測(cè)的部分技術(shù)規(guī)程,但尚未形成體系,今后應(yīng)將無(wú)損檢測(cè)規(guī)程納入混凝土及鋼筋混凝土檢測(cè)體系中統(tǒng)一規(guī)劃逐項(xiàng)落實(shí)。
隨著人們生活方式的變化發(fā)展和生存環(huán)境的改變,近些年來(lái)急性肺栓塞的發(fā)病率逐年升高,發(fā)患者數(shù)逐年增加,而且該疾病的診斷和治療呈現(xiàn)愈加復(fù)雜的局面。急性肺栓塞具有較高的死亡率,僅次于惡性器官腫瘤和急性心肌梗塞。在對(duì)急性肺栓塞患者進(jìn)行治療時(shí),科學(xué)有效的診斷結(jié)果是治療的依據(jù)和重要保障,醫(yī)療工作者們需要不斷提高急性肺栓塞臨床診斷的有效檢出率,才能對(duì)患者實(shí)施有效的救治,緩解患者病情[1-2]。D-二聚體是一種機(jī)體纖維蛋白物質(zhì)出現(xiàn)降解后的產(chǎn)物,它的表達(dá)水平能夠?qū)δ傅纳韺W(xué)活性和纖維蛋白的生成情況做出明確反應(yīng),用它來(lái)檢測(cè)患者機(jī)體內(nèi)血栓形成的敏感性具有可行性且能達(dá)到較高的準(zhǔn)確性[3]。本次研究通過(guò)對(duì)D-二聚體在急性肺栓塞臨床診斷中發(fā)揮的作用,評(píng)估其使用特點(diǎn)和臨床應(yīng)用價(jià)值,希望可為急性肺栓塞的臨床診斷提供診斷經(jīng)驗(yàn),幫助提高診斷的有效檢出率。現(xiàn)做報(bào)道如下。
1 資料與方法
1.1一般資料 選取我院2012年12月~2014年1月接受診斷治療的100例在入院后先進(jìn)行肺動(dòng)脈多層螺旋CT或MRI初步檢查,進(jìn)行了血凝常規(guī)和D-二聚體檢測(cè)。疑似急性肺栓塞患者作為考察對(duì)象。收集、整理臨床檢測(cè)資料,對(duì)資料進(jìn)行歸類整合,對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析。100例患者中男性患者60例,女性患者40例,年齡在32~68歲,平均年齡為(48.36±5.87)歲,所有患者均在發(fā)病后立即入院接受診斷治療,病程在1~24h,入院時(shí)的主要臨床表現(xiàn)癥狀為胸部疼痛、胸悶、呼吸困難、發(fā)熱等。
1.2標(biāo)本采集 肘正中靜脈采血1.8ml于真空枸櫞酸鈉溶液(濃度:109mmol/l)抗凝管內(nèi),枸櫞酸鈉溶液:血液為1:9抗凝, 并充分顛倒混勻(應(yīng)避免過(guò)度振搖,引起溶血)。標(biāo)本采集完畢后應(yīng)及時(shí)送檢。以3000r/min 離心10min,分離血漿待測(cè)。與采血后2h內(nèi)完成測(cè)定。
1.3儀器、試劑、檢測(cè)方法 日本東亞SESMEX CA-7000型全自動(dòng)血凝分析儀,血漿D-Dimer測(cè)定試劑,參數(shù)設(shè)置及校準(zhǔn)、質(zhì)控品均由積水醫(yī)療科技(中國(guó))有限公司 提供。 D-二聚體檢測(cè)為乳膠微粒增強(qiáng)免疫比濁法,由專業(yè)的操作人員來(lái)完成檢測(cè)任務(wù),操作步驟必須按照試劑盒說(shuō)明書(shū)的嚴(yán)格規(guī)定,確保檢測(cè)結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確[4-6]。
1.4檢測(cè)結(jié)果評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 樣本DD濃度>500ng/ml,則為陽(yáng)性檢測(cè)結(jié)果。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),計(jì)量數(shù)據(jù)以平均數(shù)(x±s)形式展示,對(duì)計(jì)數(shù)資料采用t檢驗(yàn),對(duì)計(jì)量資料采用χ2檢驗(yàn),P
2 結(jié)果
根據(jù)診斷結(jié)果將患者分為兩個(gè)組:急性肺栓塞組和非急性肺栓塞組。100例疑似急性肺栓塞患者中有50例患者確診為急性肺栓塞,另外50例患者均為非急性肺栓塞。兩個(gè)不同患者組的患者在年齡、性別、病情病程、檢測(cè)時(shí)間、文化水平等方面的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,兩組患者的診斷結(jié)果具有可比性(P
3 結(jié)論
急性肺栓塞是比較常見(jiàn)多發(fā)的急性心腦血管系統(tǒng)急性重癥疾病,發(fā)病原理是血栓以及其他類型的栓子對(duì)肺循環(huán)中的動(dòng)脈系統(tǒng)造成了梗阻,致使肺循環(huán)發(fā)生急性病變。急性肺栓塞是一種擁有較高死亡率的疾病類型,是醫(yī)療工作者們重點(diǎn)攻克的醫(yī)學(xué)難關(guān)。
急性肺栓塞發(fā)病之后容易導(dǎo)致右心功能衰竭,甚至?xí)斐裳h(huán)系統(tǒng)的癱瘓,對(duì)患者的生命安全造成極大的威脅。絕大多數(shù)的急性肺栓塞患者在發(fā)病時(shí)沒(méi)有典型的臨床癥狀特點(diǎn)和生命體征變化,這種情況導(dǎo)致了臨床診斷時(shí)容易出現(xiàn)誤診和漏診。另外急性肺栓塞本身病情復(fù)雜多樣且變化發(fā)展速度快,更為臨床診斷增加了困難,在診斷技術(shù)水平低下和診斷設(shè)備落后的情況下,極易出現(xiàn)診斷不準(zhǔn)確的情況,為臨床治療帶來(lái)了極大的風(fēng)險(xiǎn),不利于患者的治療和康復(fù)。因此實(shí)現(xiàn)較高的急性肺栓塞檢出率是實(shí)施有效治療的先決條件[6]。
傳統(tǒng)的超聲造影手段是一直沿用的有效診斷方式,對(duì)急性肺栓塞患者血樣的陽(yáng)性診斷率約為88.00%左右,雖然能達(dá)到一定的有效檢出率,但是超聲投影檢測(cè)會(huì)對(duì)患者機(jī)體造成一定的損害。檢查中所使用的造影劑會(huì)對(duì)患者的肝腎功能造成一定程度的影響,并會(huì)產(chǎn)生毒副作用,同時(shí)還會(huì)對(duì)肺動(dòng)脈的血壓帶來(lái)影響。所以綜上所述,超聲投影檢測(cè)技術(shù)需要本身的改進(jìn),或者需要更科學(xué)的更健康的檢測(cè)技術(shù)來(lái)代替或輔助超聲投影的檢測(cè)診斷作用。
D-二聚體表達(dá)水平檢測(cè)診斷具有簡(jiǎn)單迅速、準(zhǔn)確實(shí)用的特點(diǎn),而且不會(huì)對(duì)患者的機(jī)體造成損害,相較于超聲檢測(cè)技術(shù)診斷而言有諸多診斷優(yōu)越性。
D-二聚體是一種機(jī)體纖維蛋白物質(zhì)出現(xiàn)降解后的產(chǎn)物,它的表達(dá)水平能夠?qū)δ傅纳韺W(xué)活性和纖維蛋白的生成情況做出明確反應(yīng)。D-二聚體的檢測(cè)原理:機(jī)體內(nèi)大量血栓形成可以顯著激活纖溶生理系統(tǒng),使血栓出現(xiàn)溶解,從而產(chǎn)生形體大小和組織結(jié)構(gòu)差異性較大的多種降解產(chǎn)物,D-二聚體是其中的一種,血清中D-二聚體表達(dá)水平有明顯的升高時(shí),可以提示血栓形成和血栓降解的現(xiàn)象,它是一種反映高凝狀態(tài)和繼發(fā)纖溶功能變化的有效敏感物質(zhì)。血清樣本D-二聚體濃度為500ng/ml是一個(gè)界定點(diǎn),大于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即為陽(yáng)性,小于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)即為陰性。通過(guò)對(duì)血清D-二聚體陽(yáng)性陰性的檢測(cè),可以比較精確的診斷急性肺栓塞患病與否。只需要抽取患者血樣,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)操作,幾乎不對(duì)患者身體和疾病造成不良影響。
本次研究結(jié)果顯示,急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測(cè)表達(dá)平均水平明顯高于非急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測(cè)表達(dá)水平。急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測(cè)診斷的敏感性為92.00%(46/50),特異性為82.00%(41/50)。較高的急性肺栓塞檢出率為臨床治療提供了科學(xué)有效的依據(jù),保證了患者的診斷和治療質(zhì)量,促進(jìn)了疾病的治愈康復(fù)。D-二聚體檢測(cè)在急性肺栓塞臨床診斷中發(fā)揮重要作用,擁有較大的應(yīng)用價(jià)值,值得臨床推廣。
參考文獻(xiàn):
[1]方建江,李波,何旭娟,等.血漿肌鈣蛋白I、B型鈉尿肽及D-二聚體檢測(cè)在急性肺栓塞預(yù)后評(píng)估中的意義[J].中國(guó)呼吸與危重監(jiān)護(hù)雜志:論著,2012,11(1):61-64.
[2]熊國(guó)均.臨床評(píng)分、D-二聚體檢測(cè)對(duì)急性肺栓塞的診斷價(jià)值[D]天津醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011,05,01.
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強(qiáng)化木地板響聲產(chǎn)生的主要原因及其控制措施
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表面等離子體激元(SPP)具有近場(chǎng)增強(qiáng)、局域受限、短波長(zhǎng)等比較獨(dú)特的特性。在SPPs的表面局域特性方面,SPPs在垂直于金屬表面電場(chǎng)方向的強(qiáng)度呈指數(shù)衰減,利用表面局域特性構(gòu)造表面結(jié)構(gòu)可以降低光學(xué)控制的維度,形成二維微納光學(xué)應(yīng)用。在SPPs的近場(chǎng)增強(qiáng)特性上,金屬的介電常數(shù)、金屬薄膜厚度、表面粗糙程度等決定了場(chǎng)增強(qiáng)的程度。尤其是人們?cè)谘芯抗馀c納米材料相互作用時(shí),研究金屬微納結(jié)構(gòu)中局域表面等離子體的共振是一種重要方法,引起了人們的廣泛關(guān)注。這些特性已在光學(xué)、化學(xué)傳感和檢測(cè)領(lǐng)域均獲得了廣泛應(yīng)用。
1 表面等離子體激元的研究歷程
1902年,Wood在實(shí)驗(yàn)中用連續(xù)光譜的偏振光照射金屬光柵時(shí)觀測(cè)到反常的衍射現(xiàn)象并公開(kāi)進(jìn)行了描述。1941年Fano根據(jù)表面電磁波在金屬和空氣界面上的激發(fā)對(duì)由入射波照射到金屬光柵上引起的異常反射現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。1957 年,Ritchie發(fā)現(xiàn)電子穿過(guò)金屬薄片時(shí)存在“能量降低的”等離子體模式,第一次提出了 “金屬等離子體”的概念,這種“金屬等離子體”可用于描述金屬內(nèi)部電子密度縱向波動(dòng)。從此,表面等離子體激元成為了一門(mén)表面科學(xué),在相關(guān)領(lǐng)域得到越來(lái)越多的關(guān)注。隨后,Powell 等人用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Ritchie 的理論,而Stem等人也研究了“表面等離子共振”的條件。1968年,Kretschmann和 Otto各自利用衰減全反射(ATR)的方法證實(shí)存在光激發(fā)表面等離子共振現(xiàn)象。1982 年,Nylander 和 Liedberg 在氣體檢測(cè)和生物傳感領(lǐng)域中應(yīng)用了SPR 原理。此后,SPR 傳感技術(shù)迅速發(fā)展,基于表面等離子體激元的 SPR 傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)元器件也不斷呈現(xiàn),各種SPP器件在化學(xué)-生物傳感等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
1944 年Bethe曾研究了完美導(dǎo)體薄膜中圓孔(半徑為 r)的光透射行為,得出亞波長(zhǎng)小孔 的歸一化透射效率應(yīng)該很小。但是1998年,Ebbesen在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)金屬膜上的周期性小孔結(jié)構(gòu)歸一化的透射率大于1,即出現(xiàn)了遠(yuǎn)場(chǎng)透過(guò)增強(qiáng)效應(yīng),這被稱為“Ebbesen 效應(yīng)”。Ebbesen 指出,當(dāng)金屬膜上具備亞波長(zhǎng)二維周期孔結(jié)構(gòu)時(shí),可以實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光與紅外光的不正常透射,這種奇異現(xiàn)象(Ebbesen 效應(yīng))當(dāng)時(shí)用衍射理論無(wú)法解釋清楚,引起了眾多研究者的關(guān)注,從此關(guān)于金屬微納結(jié)構(gòu)的表面等離子體效應(yīng)成為等離子體研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分。在Ebbesen的論文中指出,在某一特定波長(zhǎng)處的透射光能量是入射到圓孔上的光的能量的2倍,這種異常透過(guò)現(xiàn)象與入射光與二維圓孔陣列的表面等離子體激元的相互耦合存在著一定的關(guān)系。
目前普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為,二維圓孔陣列的入射光透過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)象是由表面等離子共振所導(dǎo)致的,光照射到金屬薄膜的表面,激發(fā)金屬表面SPP,一面的SPP沿著孔徑隧穿到另一表面的 SPP 中耦合,最后經(jīng)過(guò)金屬-介質(zhì)界面發(fā)生散射,形成遠(yuǎn)場(chǎng)增強(qiáng)透過(guò)現(xiàn)象。
單個(gè)孔徑的透射增強(qiáng)效率非常有限。如果在孔徑周圍引入類似牛眼結(jié)構(gòu)、金屬狹縫-溝槽結(jié)構(gòu)等周期性的溝槽結(jié)構(gòu),通過(guò)這些周期性的溝槽結(jié)構(gòu)將入射光波有效耦合到SPP中,則光透射增強(qiáng)現(xiàn)象就十分顯著。相對(duì)于金屬孔徑結(jié)構(gòu),金屬顆粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了局域的表面等離子體共振特性。當(dāng)金屬顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí),該結(jié)構(gòu)可以有效地將入射光波集中到金屬表面非常小的區(qū)域,實(shí)現(xiàn)較大局域場(chǎng)增強(qiáng),同時(shí)增大了結(jié)構(gòu)的散射截面,從而將局域場(chǎng)信息散射到遠(yuǎn)場(chǎng)。這是實(shí)現(xiàn)表面增強(qiáng)拉曼散射的一種有效途徑。
2000年,Pendry提出銀膜微結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)成像。2002年,Lezec等提出了牛眼光柵結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以出現(xiàn)光束聚焦現(xiàn)象,并引發(fā)了新的關(guān)于這種現(xiàn)象機(jī)理及應(yīng)用的研究。2008年,中科院半導(dǎo)體研究所的花磊等人研究了中紅外下半導(dǎo)體摻雜調(diào)制成的表面等離子體透射增強(qiáng)效應(yīng),理論上研究了n型重?fù)紾aAs薄膜上具備亞波長(zhǎng)周期性溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)的紅外波段的異常透射現(xiàn)象,這種紅外波段的異常增強(qiáng)效應(yīng)對(duì)紅外波段的濾波器、發(fā)射器和探測(cè)器都具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。
2 SPP效應(yīng)的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 SPP效應(yīng)當(dāng)前在相關(guān)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展
1997年,有人研究了金屬表面形貌缺陷對(duì)SPP散射作用的影響,提出納米尺度的直線或曲線形狀表面實(shí)現(xiàn)對(duì)SPP的反射和聚焦。2005年,日本東京大學(xué)某研究小組實(shí)驗(yàn)演示了這種情景,采用350nm直徑的凸起作為納米點(diǎn)缺陷,還有人采用直徑為200nm的小孔作為納米點(diǎn)缺陷,均實(shí)現(xiàn)了亞波長(zhǎng)聚焦。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中將這些納米點(diǎn)缺陷排成曲率半徑為5tan的圓弧,得到了直徑比激發(fā)光波長(zhǎng)還小的聚焦光斑,即“亞波長(zhǎng)聚焦”。
在亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中,由于SPP會(huì)引起電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而產(chǎn)生非線性現(xiàn)象,利用這種非線性現(xiàn)象可以制作出納米量級(jí)的光學(xué)開(kāi)關(guān),發(fā)展近場(chǎng)非線性光學(xué)。這種光學(xué)開(kāi)關(guān)的原理是基于表面等離子體效應(yīng)的一種新型光開(kāi)關(guān)。當(dāng)外部條件改變時(shí),影響開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)中SPP的激發(fā)或傳輸特性,以達(dá)到開(kāi)關(guān)的作用。目前報(bào)道的SPP光開(kāi)關(guān)類型主要有電光開(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)及全光開(kāi)關(guān)等。這些光開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)衍射極限尺度內(nèi)的光控制功能,并能實(shí)現(xiàn)光子器件在納米尺度上的集成。
在陳俊學(xué)的博士論文中提出了各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的模式耦合、非線性光學(xué)特性及SPP在一些基本結(jié)構(gòu)中的色散關(guān)系,明確了在一維和二維周期性結(jié)構(gòu)陣列中,波導(dǎo)模式在 SPP 輔助增強(qiáng)透射過(guò)程中所起的作用;研究了三階非線性光學(xué)效應(yīng)對(duì)于 SPP 激發(fā)和耦合的影響,并設(shè)計(jì)了基于共振元件的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu),通過(guò)改變?nèi)肷涔獾钠裼行У貙?shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)狀態(tài)的調(diào)控。
還有,通過(guò)錐形波導(dǎo)方法可實(shí)現(xiàn)SPP聚焦。激發(fā)的SPP沿著錐形波導(dǎo)傳播的過(guò)程中,由于錐形波導(dǎo)邊界呈梯度變化,反射光與傳播的SPP在再次傳播的過(guò)程中形成干涉,電磁場(chǎng)越來(lái)越集中,最后在波導(dǎo)尖端形成的場(chǎng)增強(qiáng)十分顯著。可見(jiàn),這種錐形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)電磁波的聚焦的,它能將電磁能量聚焦到更小范圍,真正實(shí)現(xiàn)超衍射極限的納米聚焦。
另外,在新型氣體傳感器應(yīng)用方面,在傳統(tǒng) SAW 氣體傳感器基礎(chǔ)之上,結(jié)合激光超聲檢測(cè)技術(shù),用激光在覆有吸附性薄膜的金屬表面激發(fā)出聲表面波,利用反射式光束偏轉(zhuǎn)法在薄膜處探測(cè)金屬表面的聲表面波情況,從而檢測(cè)被測(cè)氣體的濃度。這是一種新型氣體監(jiān)測(cè)方法。這種新型氣體傳感器采用了光學(xué)的方法來(lái)探測(cè)聲脈沖,屬于非接觸式檢測(cè)傳感器。
2.2 SPP效應(yīng)的應(yīng)用局限
目前雖然SPR 技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到生物的各個(gè)領(lǐng)域,但是從第一個(gè) SPR 傳感器誕生到現(xiàn)在僅20 多年,還是一種正處于發(fā)展初期的新技術(shù),其方法還有很多不完善之處?;赟PP效應(yīng)的表面等離子體共振技術(shù)還有待擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,最好還要簡(jiǎn)化操作,提高SPR 方法檢測(cè)的靈敏度,這就是人們進(jìn)行SPP效應(yīng)研究的目的之一。
例如在實(shí)際應(yīng)用中,將納米粒子技術(shù)用于生物體系,極大的提高了SPR傳感器的靈敏度。一般用金納米粒子提高靈敏度有兩種方法,將金納米顆粒吸附在SPR傳感器表面,改變SPR信號(hào)特征,從而提高靈敏度。另一種是將金納米粒子與抗原耦合在一起,從而提高SPR 傳感器的靈敏度。其他還有夾心法、脂質(zhì)體、乳膠粒子增強(qiáng)法等也可以提高 SPR技術(shù)靈敏度。
3 SPP效應(yīng)的應(yīng)用前景
隨著納米材料及其制備科學(xué)的成熟,納米器件的發(fā)展即將推動(dòng)納米電子和光電子器件等集成電路的發(fā)展。基于一維納米材料的氣體傳感器也將在氣體檢測(cè)領(lǐng)域大有作為。例如目前采用金屬氧化物半導(dǎo)體制作電子鼻傳感器,而研發(fā)出基于納米材料的新型氣體傳感器,必然會(huì)促使電子鼻傳感器技術(shù)的發(fā)展。
光子晶體的研究也是光子學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,這類器件主要是由一些半導(dǎo)體材料或者絕緣材料制成,該波長(zhǎng)級(jí)器件可以控制光與物質(zhì)的作用。金屬也可以用來(lái)制作光子帶隙結(jié)構(gòu),其表面上的周期性結(jié)構(gòu)可改變SPP性質(zhì):當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)可以控制在SPW波長(zhǎng)的一半時(shí),SPP的散射將會(huì)產(chǎn)生SPP禁帶,這種禁帶的產(chǎn)生與金屬的周期型結(jié)構(gòu)有關(guān),可以用來(lái)發(fā)展新型傳感設(shè)備。
參考文獻(xiàn):
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[2]陳俊學(xué).金屬微納結(jié)構(gòu)中模式耦合特性及其調(diào)控機(jī)理研究[G].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),博士學(xué)位論文,2011.