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無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
無(wú)損檢測(cè)（ Non Destructive Testing 或 Non Destructive Evaluation ，簡(jiǎn)稱 NDT 或 NDE ），又稱非破壞性檢測(cè)，是利用材料的不同物理力學(xué)或化學(xué)性質(zhì)在不破壞目標(biāo)物體內(nèi)部及外觀結(jié)構(gòu)與特性的前提下，對(duì)目標(biāo)物體相關(guān)特性（如形狀、位移、應(yīng)力、光學(xué)特性、流體性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等）進(jìn)行測(cè)試與檢驗(yàn)，尤其是對(duì)各種缺陷的測(cè)量。無(wú)損檢測(cè)的最大特點(diǎn)是既不破壞材料的原有特性，而且能在短時(shí)間內(nèi)獲得期望的結(jié)果，以便操作人員迅速作出判斷，有利于連續(xù)生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，還有利于作出正確的決策。同時(shí)也是指對(duì)材料或工件實(shí)施一種不損害或不影響其未來(lái)使用性能或用途的檢測(cè)手段。 通過(guò)使用 無(wú)損檢測(cè)，能發(fā)現(xiàn)材料或工件內(nèi)部和表面所存在的缺欠，能測(cè)量工件的幾何特征和尺寸，能測(cè)定材料或工件的內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)、物理性能和狀態(tài)等。 無(wú)損檢測(cè)能應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、加工制造、成品檢驗(yàn)、在役檢查（維修保養(yǎng)）等多方面，在質(zhì)量控制與降低成本之間能起最優(yōu)化作用。無(wú)損檢測(cè)還有助于保證產(chǎn)品的安全運(yùn)行和（或）有效使用。 無(wú)損檢測(cè)包含了許多種已可有效應(yīng)用的方法，最常用的無(wú)損檢測(cè)方法是：射線照相檢測(cè)、超聲檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、目視檢測(cè)、泄漏檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、射線透視檢測(cè)等。 下面我們就通過(guò)兩個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明一下無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用：
一. 無(wú)損檢測(cè)在木材保護(hù)中的主要用途和常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
主要用途為：1.木材含水率無(wú)損檢測(cè) ：木材含水率是影響與決定木材使用的重要指標(biāo)，對(duì)古建筑木構(gòu)件，含水率更具有重要意義。一般地，木構(gòu)件含水含水率過(guò)高，則意味著古建筑木構(gòu)件發(fā)生病蟲害的可能性增大，必須引起重視。 常用的木材含水率無(wú)損檢測(cè)儀器有根據(jù)直流電、高頻電流、介電常數(shù)、微波、紅外線等原理開(kāi)發(fā)制造的儀器。
2.古建筑木結(jié)構(gòu)部件的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：古建筑木結(jié)構(gòu)維修和保護(hù)，不能破壞原有木構(gòu)件，就需要采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)其木結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)為在維修前進(jìn)行設(shè)計(jì)與確定維修或更換木構(gòu)件等工作，提供有力的證據(jù)。這也是無(wú)損檢測(cè)的一個(gè)重要應(yīng)用，主要檢測(cè)木構(gòu)件的殘余強(qiáng)度和木構(gòu)件內(nèi)部缺陷 , 為木結(jié)構(gòu)建筑的可靠性、安全性和使用壽命做出評(píng)價(jià)。
3.古樹(shù)名木的健康狀況評(píng)價(jià) ：古樹(shù)名木不僅是重要的自然資源和景觀，也已成為重要的文化遺產(chǎn)，得到世界各國(guó)政府的重視與保護(hù)。為加強(qiáng)古樹(shù)名木的保護(hù)，必須對(duì)古樹(shù)內(nèi)部缺陷在不破壞其生長(zhǎng)和引起新的災(zāi)害的條件下進(jìn)行檢測(cè)，這就需要應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，這也是目前美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)城市樹(shù)木進(jìn)行保護(hù)必須采用的重要技術(shù)。
常用的技術(shù)：
1.肉眼觀察 ：最簡(jiǎn)單和最古老至今仍在使用的無(wú)損檢測(cè)方法就是肉眼觀察，可幫助對(duì)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判別和驗(yàn)證。如對(duì)產(chǎn)品和組成成分的變化等需要做出判斷時(shí)，就需要肉眼觀察和識(shí)別，采用的辦法包括對(duì)破裂碎片、機(jī)械破壞、后期腐朽和嚴(yán)重的蟲蛀等情況的進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析。根據(jù)肉眼觀察判斷的結(jié)果確定檢測(cè)部件或產(chǎn)品的優(yōu)劣與是否合格或淘汰。
2. 聲應(yīng)力波 ：聲應(yīng)力波是最常用的古建筑木結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)的無(wú)損檢測(cè)方法。聲應(yīng)力波是通過(guò)沖擊或用給定的應(yīng)力使其產(chǎn)生振動(dòng)，但目前主要采用的是沖擊產(chǎn)生振動(dòng)的方法。
聲應(yīng)力波方法常采用測(cè)定聲傳播速度或測(cè)定振動(dòng)波譜的方法來(lái)進(jìn)行分析。 對(duì)木構(gòu)件常用測(cè)定聲速來(lái)計(jì)算木構(gòu)件的殘余動(dòng)彈性模量，因?yàn)槁曀贉y(cè)定簡(jiǎn)便易行，其計(jì)算公式為E=DV 2
其中 E—— 是木材動(dòng)彈性模量； D—— 木材密度； V—— 聲應(yīng)力波速度
利用應(yīng)力波測(cè)定殘余動(dòng)彈性模量需要檢測(cè)木材密度，而密度測(cè)定必須在現(xiàn)場(chǎng)采樣，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。
當(dāng)木材發(fā)生腐朽或蟲蛀時(shí)，垂直于木材紋理方向的傳播速度急速增加。一般地，當(dāng)應(yīng)力波傳播速度增加 30% 時(shí)，就意味著木材強(qiáng)度損失已達(dá)到 50% ；當(dāng)應(yīng)力波傳播速度增加 50% 時(shí)，就意味著木材遭到了嚴(yán)重?fù)p害；橫向（徑向或弦向）是探測(cè)腐朽的最佳途徑。
為此在進(jìn)行應(yīng)力波無(wú)損檢測(cè)時(shí)，最好選擇聲應(yīng)力波振動(dòng)波譜分析的應(yīng)力波檢測(cè)儀，如果采用測(cè)定聲傳播速度檢測(cè)方法的儀器，應(yīng)采用相應(yīng)的方法彌補(bǔ)測(cè)定儀器帶來(lái)的不便。
3.超聲（應(yīng)力）波 ：超聲應(yīng)力波同聲應(yīng)力波方法基本相同，主要不同在于超聲波應(yīng)用的頻率超過(guò) 20kHz 。
超聲波測(cè)定的原理分為穿透應(yīng)力波系統(tǒng)和脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)兩種，現(xiàn)有設(shè)備也是按照這兩種原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的。穿透應(yīng)力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測(cè)木材的厚度方向傳播，而被檢測(cè)的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來(lái)；而脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)是指測(cè)定記錄被傳播到材料內(nèi)部表面的回聲波的特征，可以測(cè)定木材腐朽深度等。
4. 其它無(wú)損檢測(cè)技術(shù)：
① 電學(xué)方法：利用木材電阻和木材含水率的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，可以測(cè)定木材含水率。還可以利用木材電阻特征在現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)木材腐朽。
② γ 射線：利用 γ 射線可以定量化探測(cè)木材內(nèi)部腐朽程度，也可以定量測(cè)定防腐劑痕量元素在木材中的分布。這種檢測(cè)方法的不利因素是要用到放射性元素。
③ X- 射線： 這是實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)線上常用的一種方法，主要用于檢測(cè)木材內(nèi)部腐朽、木材微密度測(cè)定、木材節(jié)疤等的檢測(cè)等，如常見(jiàn)的軟 X 射線木材微密度測(cè)定儀、 X- 射線木材缺陷檢測(cè)系統(tǒng)等。
二.混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)：
混凝土是我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)工程最為重要得材料之一，它得質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)得安全。多年來(lái)，結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量得傳統(tǒng)檢查方法是以按規(guī)定得取樣方法，制作得立方體試件，在規(guī)定得溫、濕度環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)28天時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得得試件抗壓強(qiáng)度來(lái)評(píng)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件得混凝土強(qiáng)度。用試件實(shí)驗(yàn)測(cè)得得混凝土性能指標(biāo)，往往是與結(jié)構(gòu)物中得混凝土得性能有一定差別。因此，直接在結(jié)構(gòu)物上檢測(cè)混凝土質(zhì)量得現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，已成為混凝土質(zhì)量管理得重要手段，這一檢測(cè)技術(shù)已引起各國(guó)建筑工程界得重視和承認(rèn)。 所謂混凝土“無(wú)損檢測(cè)”技術(shù)，就是要在不破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件得情況下，利用測(cè)試儀器獲取有關(guān)得混凝土質(zhì)量等受力功能得物理量，因該物理量與混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度、混凝土缺陷）之間有較好得相關(guān)關(guān)系，
采用獲取得物理量去推定混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度、混凝土缺陷）。
1、混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)： （1）對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件不破壞，可以獲得人們最需要得混凝土物理量信息； （2）測(cè)試操作簡(jiǎn)單，測(cè)試費(fèi)用低； （3）不受結(jié)構(gòu)物得形狀與尺寸限制，可以進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)； （4）可對(duì)重要結(jié)構(gòu)部位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）進(jìn)行檢（監(jiān)）測(cè)，取得各種信息后及時(shí)進(jìn)行處理，以減少損失，避免事故發(fā)生等。實(shí)踐也證明了混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，顯示了強(qiáng)大得生命力。
2、被檢工程所占比例：
（1）在施工過(guò)程中由于管理不善，造成質(zhì)量事故，如：混凝土強(qiáng)度不夠；混凝土結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）出現(xiàn)疏松、孔洞、蜂窩麻面等缺陷得檢測(cè)約占65%； （2）根據(jù)生產(chǎn)工藝、使用功能改變，在原建筑物上進(jìn)行改造，如需要加高接層或者樓面荷載改變等，鑒定原建筑物約占20%； （3）受損結(jié)構(gòu)，如受化學(xué)介質(zhì)侵蝕、火災(zāi)、地震等得檢測(cè)約占10%； （4）重要工程得驗(yàn)收檢測(cè)，如核電站安全殼、大型電站基礎(chǔ)、水庫(kù)閘門和電站大壩等得檢測(cè)約占5%。
由此可見(jiàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要性，不過(guò)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也還是存在一定的問(wèn)題的，如非接觸超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)在收發(fā)換能器與之接觸界面的阻抗面，比如空氣和換能器的界面。介質(zhì)密度相差越大阻抗越大，這個(gè)阻抗使超聲波很難發(fā)射出去特別是大功率時(shí)。一般換能器外殼是金屬的或不用外殼直接將晶體作為發(fā)射面。通常非接觸測(cè)量時(shí)傳感器與被測(cè)對(duì)象間都有諸如空氣、水、液體等物質(zhì)，否則就不稱之為非接觸了，而這些物資的密度遠(yuǎn)低于傳感器的密度。所以阻抗是必然存在的而且不小。出現(xiàn)換能器功率很大但是波卻發(fā)不出來(lái)的問(wèn)題。以及還有存在的其它問(wèn)題等等，相信不久的將來(lái)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)會(huì)得到很好的發(fā)展和完善。
儀器參考：http://www.mitech-ndt.com
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