时间：2023-06-02 09:59:30
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇激光检测技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：激光测距；数字化检测；脉冲激光回波信号；激光雷达
中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0120-03
测距激光雷达是一种用途最广的激光雷达，普遍应用于工业、交通、建筑等民用领域，同时在火控、导航、侦查探测、跟踪测量、防空预警等军事领域广泛应用。当前，由于远程精确打击和导弹防御在现代化战争中占据着主体地位，激光雷达的测距威力成为制约其应用扩展的一个重要方面，展开提高激光测距威力研究有着十分重要的意义。
一、提高测距威力方法分析
激光雷达测距方程为：
（1）
其中：为激光发射峰值功率，为发射光学透过率，为接收光学透过率，接收光学面积，目标反射截面积，目标反射率，大气双程透过率，激光束散角，探测系统的灵敏度。
由雷达测距方程可以看出，提高激光测距威力的方法有：增大激光发射峰值功率、提高发射接收光学透过率、增大接收光学口径、减小激光束散角、提高探测系统灵敏度等措施。由于激光转换效率很低，提高激光发射功率，会导致系统的功耗、体积显著增加，并对冷却系统的散热性能提出苛刻要求。目前，激光雷达光学透过率可以达到80%以上，通过提高光学透过率来增强测距威力的难度很大且效果有限。增大接收光学面积，可以有效提高激光测距威力，但会导致系统体积和重量的成倍增加，同时引入大量的背景光噪声。激光束散角必须与系统跟踪精度相匹配，如果减小激光束散角，就必须提高系统跟踪精度，技术难度大、成本高。探测系统灵敏度受探测器灵敏度、回波检测技术等的制约，探测器灵敏度与器件的工艺水平有关，提高探测器灵敏度的难度很大。随着数字技术飞速发展，研发低信噪比下回波信号的数字化检测方法，可以有效提高探测系统的灵敏度，并且具有成本低、适用性强等优点。
目前，国内常规测距激光雷达的回波检测处理方法为固定阈值检测法，即将回波脉冲信号与设定阈值进行比对，低于设定阈值的回波脉冲被剔除，高于设定阈值的回波脉冲信号被保留。通常测量量程（20km）内保留的回波脉冲一般不多于10个，然而由于固定阈值检测法的工作环境适应能力很差，无法自动适应天气、环境及亮暗背景等的变化，如果阈值设置过低就会出现工作环境好的情况下可正常测距，工作环境变差时会出现虚警，甚至无法正常测距。这就要求阈值设置不能太低，传统激光测距雷达的回波阈值为1.2V左右，这就导致低于1.2V的有效回波信号被丢失，大大降低了设备的测距能力。
数字化检测处理技术通过高速AD器件将回波通道进行数字化转换，并对回波通道进行带通数字滤波处理，然后利用超低阈值对回波通道进行一次固定阈值检测，该检测保留了通道中几乎所有的回波脉冲，并记录下这些脉冲的位置、波形、脉宽、幅度、幅度排名等有效信息。采用恒虚警方法对回波脉冲进行二次动态阈值检测，依据设备的虚警率要求、被测目标状态与数据处理能力，从一次检测结果中选取幅度排名靠前的回波脉冲，该动态阈值检测具有很强的环境适应能力，可依据通道的噪声情况实时自动调整二次检测阈值的高低。对二次检测结果采用先跟踪再检测技术，降低虚警率，提高目标检测正确性及对弱小目标的检测概率。
二、数字化检测方法
由于目标回波具有闪烁性、时间相关性以及回波幅度随距离增加急剧下降等特点。借鉴微波雷达等处理方法，对目标回波脉冲先进行多目标离散跟踪，分析并跟踪所有可能的目标运动轨迹，再对这些目标运动轨迹进行智能检测判断，提取出真实目标回波。
数字化检测处理软件主要包括：超低阈值回波脉冲检测（一次检测）、动态阈值回波脉冲检测（二次检测）、相关匹配处理（多目标离散跟踪）、目标智能检测确认处理、目标距离解算与修正等几个部分。
超低阈值回波脉冲检测是回波脉冲的一次检测，完成回波通道数据预处理，将回波通道数据转化为包含有位置、波形、脉宽、幅度、幅度排名等有效信息的回波脉冲数据。超低阈值回波脉冲检测的检测阈值设置为100mV左右，并采用全数字化方式检测处理，便于根据设备状态进行调整。经过此次检测，在测量量程范围内可获得大约200～500个回波脉冲数据，基本保证了目标回波脉冲不丢失。
动态阈值回波脉冲检测是回波脉冲的二次检测处理，采用恒虚警处理方法对回波脉冲数据进行二次检测，依据设备的虚警率要求、被测目标状态与数据处理能力等条件，从一次检测结果中提取幅度排名靠前的预定个数回波脉冲，这就将复杂的检测阈值自适应调整问题转化为简单的预定脉冲个数设置问题，实现了回波脉冲阈值实时自动适应通道噪声变化的能力。该动态阈值检测具有很强的环境适应能力，能够自动适应天气、环境、亮暗背景及设备状态等的变化，提高了设备的整体性能。针对目前所内激光测距产品，二次检测预定脉冲个数常设置为80个，对应二次回波阈值约为150～250mV，这可能会丢失部分目标回波脉冲信息，但保证了设备的虚警率及数据处理能力，与传统处理方式的固定阈值1.2V相比，有大幅提升。
相关匹配处理是依据目标回波具有时间相关性而干扰脉冲不具备时间相关性而设计的。首先对二次检测的回波脉冲数据进行存贮，对连续多帧回波脉冲数据依据目标运动特性（速度与加速度）进行匹配相关处理，检索可能的目标运动轨迹，并对所有运动轨迹进行跟踪，记录所有轨迹点的回波脉冲幅度、幅度排名、距离、速度等信息。
目标智能检测确认是指对相关匹配处理所跟踪到的所有运动轨迹进行分析处理，提取出真实目标的运动轨迹。目标智能检测确认以回波率为主要判据，当运动轨迹的回波率高于预设回波率时，确认为目标运动轨迹。当存在多个目标运动轨迹满足回波率要求时，综合轨迹回波率、轨迹点的脉冲宽度、脉冲幅度、幅度排名等信息，进行目标智能选取。回波脉冲幅度排名可以有效反映当前通道的信噪比情况，当轨迹点的回波幅度排名较高时可自动降低回波率判据预设值，实现目标的快速确认。当轨迹点的回波幅度排名较低时可自动提高回波率判据，防止虚假目标的出现。激光近程后向散射是一种常见激光测距干扰问题，它会导致近程测距异常，采用远近回波差异控制技术，对近程目标采用高回波脉冲幅度限制，既不会影响测距威力，同时可以抑制激光近程后向散射干扰。由于数字化接收处理保留了回波脉冲位置、脉宽、波形、幅度、幅度排名等有效信息，这就为目标智能选取与确认算法的实现提供有力支持，在提高测距威力的同时，有效增强了设备的整体性能及工作环境适应性。
距离解算与修正是将目标脉冲的位置信息进行光速修正、系统误差修正等处理，转化为目标距离数据。由于数字接收处理技术保留了目标回波脉冲的波形数据，便于采用幅度恒比法、能量恒比法和波形微分法等处理方法来提高距离测量精度，实测结果表明，静态目标距离测量精度由传统处理方式的3米提高到0.5米，测距精度大幅提高。
三、试验情况
2010年3月，新型数字接收机参加了某型号设备的靶场检飞试验，试验现场使用新型数字接收机替换其中一台设备的终端与接收分机，进行测距威力对比测试，测距威力平均由原处理方式的12.6km提高到15.5km，提高测距威力超过20%，且工作性能稳定。
图1、图2为2010年3月检飞试验中使用新型数字接收机测量得到的某一航次的试验数据，此次测得的目标最远距离为16.3km。
图1 回波脉冲分布图 图2 目标脉冲幅度与距离关系图
图1为多帧的回波脉冲分布图，横轴为距离值（量化为m），纵轴为帧序号，如图可以清晰的看到目标的运动轨迹。图2为目标回波脉冲幅度与距离的关系，目标距离增加时回波幅度呈明显下降趋势，目标距离增加100m，回波幅度平均下降约37mV，目标回波信号具有明显的闪烁现象。
2010年9月，使用了新型数据接收处理技术的该型号设备的三台激光测距机，在基地进行靶场检飞试验，三台激光测距设备的最远稳定测量距离分别为：1号激光测距机15.8km、2号激光测距机18.2km、3号激光测距机15.7km，检飞试验一次性通过，与指标要求的12km相比，保留了超过30%的测距威力余量。
四、结论
近几年，随着高采样率高带宽A/D器件的出现和大规模高性能数字集成电路的飞速发展，数字接收处理技术逐渐受到国内各激光测距设备研制单位和其他科研院校的关注与重视。我们开发的数字接收处理技术已在多个型号产品中投入使用，经验证是一种功能全面、性能稳定的激光回波信号处理技术，该技术在提高激光测距威力的同时，大大改善了测距精度、环境适应性和设备可靠性等整机性能。
参考文献
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关键词：激光无损检测超声无损检测射线无损检测
在现代生产中针对不同对象选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题，为解决好这个问题，就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测，是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说，它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。下面简要介绍三种常用方法的应用和发展。
一、激光技术在无损检测领域的应用与发展
激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期，由于激光本身所具有的独特性能，使其在无损检测领域的应用不断扩大，并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术，这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。
1.激光全息无损检测技术
激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点，通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。
激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。
(1)将全息图记录在非线性记录材料上，以实现干涉图像的实时显现。
(2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。
(3)采用新的干涉技术，如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。
2.激光超声无损检测技术
激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体，激发出超声波，采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比，激光超声检测的主要优越性如下。
(1)能实现一定距离之外的非接触检测，不存在耦合与匹配问题。
(2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率，可以在宽带范围内提取信息，实现宽带检测。
(3)易于聚焦，实现快速扫描和成像。
3.激光无损检测的发展
激光超声检测成本高，安全性较差，目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域，激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测；(2)适用于某些不宜接近的样品，如放射性样品的检测；(3)激光束可入射到任何部位，可用于检测形状奇异的样品；(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道，在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。
二、超声检测技术在无损检测中的应用与发展
超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广。检测深度大；缺陷定位准确，检测灵敏度高；成本低，使用方便；速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。
1.超声检测技术的应用
(1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。
(2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等，超声检测技术已成为复合材料的支柱。
(3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验，包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。
(4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂，检测精度较高。因此，近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功，为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。
(5)核电工业的超声检测。
(6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术；目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业，如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。
2.超声检测技术的发展
在现代无损检测技术中，超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学性质，有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点，因而有许多优点，如检测的一致性好，可靠性、复现性高，存储的检测结果可随时调用，并可以对历次检测的结果自动比较，以对缺陷做动态检测等。
目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像，超声C扫描成像、超声D扫描成像，SAFT(合成孔径聚焦)成像，P扫描成像，超声全息成像，超声CT成像等技术。
三、射线技术在无损检测领域内的应用与发展
1.射线检测技术的应用
射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减，检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像。
(1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。
(2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制测技术的重要基础之一是数字图象处理技术，即使常规胶片射线照相技术，也在采用数字图象处理技术。
(3)今后重点应用的技术。1994年HaroldBerger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出，在20世纪的最后10年和21世纪的初期，下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。⑥大面积的光电导X射线摄像机。
四、无损检测的发展趋势
1.超声相控阵技术
超声检测是应用最广泛的无损检测技术，具有许多优点，但需要耦合剂和换能器接近被检材料，因此，超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展。其中，超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点。
超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比，由于声束角度可控和可动态聚焦，超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点，可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象，如管形焊缝、板材和管材等，超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。特别是在焊缝检测中，采用合理的相控阵检测技术，只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。
2.微波无损检测
微波无损检测技术将在330～3300MHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上，通过分折反射波和透射波的振幅和相位变化以及波的模式变化，了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷，确定分层媒质的脱粘、夹杂等的位置和尺寸，检测复合材料内部密度的不均匀程度。
【关键词】压水堆核电站；无损检测；超声技术；超声相控阵
0 前言
超声检测是指利用超声波对材料的质量检测和评估的技术。超声技术操作简便、灵敏度高、检测费用低、且没有辐射，被广泛应用于工业领域，其中包括核工业。压水堆核电站具有特殊的运行工况，要保障其安全运行，须对其材料和结构提出更高的要求。无损检测是检验和测试工程材料完整性、连续性和可靠性的重要手段，因此压水堆核电站的无损检测对于维系核电站的安全运行具有重要意义。超声技术是压水堆核电站常规的无损检测手段之一，核电材料和结构的质量保证与超声检测性能的稳定与提高密切相关。本文对压水堆核电站材料和结构的特点，压水堆核电站无损检测的基本要求以及超声检测技术的适应性发展进行了论述。
1 核电设备材料和结构的特点
由于特殊的工作环境（高温、高压、强烈腐蚀和辐射等），压水堆核电站对材料具有更高的安全要求。核电材料的选用不仅要考虑力学性能（强度、塑性、硬度和韧性等）和工艺性能（锻造、铸造、焊接等），还要充分考虑辐照引起的材料组织、结构和性能的变化。此外，材料与材料之间、材料与介质之间的相容性和材料的价格也是材料选用的依据。压水堆核电站常用的金属材料包括碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等。
压水堆核电站一回路系统主要包括反应堆及压力容器、蒸汽发生器、冷却剂主泵、稳压器和主管道等。根据部件的位置、功能和工况，选用适合的材料是压水堆核电站安全运行的前提和保障。表1为压水堆核电站一回路系统殊部件的材料使用情况。
表1 压水堆核电站一回路系统选用的材料举例
从表1可以看出，压水堆核电站一回路系统的结构和材料具有鲜明的特征：首先是大量采用了耐高温、高压，抗腐蚀性和抗辐射性强的材料。不同的材料之间组分的不同，其内部微观结构和组织差异明显。第二是材料易于加工并能满足某些特殊加工要求，尽量采用整体结构，减少中间的机械连接，这样可以降低部件的故障率，提高设备的寿命。第三是不同的结构和材料，加工工艺差距明显，在役检查过程中需要对无损检测的检测方法、要求和检测规程等进行不同的计划和实施。这些特征给无损检测工作带来了较大的困难和挑战。
2 压水堆核电站无损检测基本要求
无损检测作为一种工艺过程控制和产品质量控制的手段，被广泛应用于工业领域。压水堆核电站的无损检测，首选应该结合材料和部件各自的特征，采用恰当的无损检测方法；其次是制定正确的检测规程，选用适当的检测器材，以确保无损检测实施过程中不会对部件造成确定的或者潜在的伤害；第三是严格遵守压水堆核电站在役检查规范，并依据在役检查前编制的检查计划和检查大纲实施无损检测。
压水堆核电站一回路系统包容具有强烈放射性的物质，设备处在高剂量的辐照环境中。为了确保核电安全，核电运营的整个过程，包括设计、设备制造、安装、运行和退役都要进行无损检测。设计阶段的无损检测主要是编制适应性的技术规范和检测规程，以实现所选用无损检测方法的有效性。设备制造过程中需要对所有的原材料和零部件进行规定的检查，以证明生产的设备符合使用要求。安装过程中需要对安装现场的应用性材料、焊缝和其他零部件进行检测，确保其质量合格。核电运行期间和退役时的无损检测是在辐照环境下进行的，工作强度大并具有一定危险性，需要在尽可能短的工期内完成计划内的无损检测工作。
压水堆核电站一回路系统的无损检测具有非常严格的要求。核电设备所采用无损检测方法、仪器设备与检测工艺必须具有高度的可靠性和灵敏度，操作人员的技能必须达到在役检查规范的资质要求并具备丰富的现场施工经验。随着经验的沉淀和积累以及新型无损检测技术的发展，我国压水堆核电站的安全运行将获得更大的保障。
3 超声检测技术的应用与发展
超声检测是指利用超声波检测和表征材料的宏观缺陷、几何特性、组织结构和力学性能等，从而对材料的应用性能进行专业评估的技术。超声检测技术检测灵敏度高、检测费用低、易实现自动化操作，且没有辐射和化学污染的危害，因而获得了广泛的应用。压水堆核电站中，超声检测技术同样是一种常规的无损检测方法。它主要应用于压力容器对接焊缝、角接焊缝的体积检查，压力管道焊缝的表面检查，汽机部件的内部检查，锻件的内部检查，轴瓦等复合层结合面的检查，及其它金属部件的内部检查。超声检测在使用过程中同样具有一些缺点，比如测试过程对耦合剂的依赖性较大、探头较大而可达性降低，检测结果对检测人员的技能要求高等。为了弥补传统超声检测技术的不足，以适应核电站无损检测的技术要求，新型超声检测技术获得了迅速发展，包括超声相阵控技术、激光超声技术和电磁超声技术等。
3.1 超声相阵控技术
超声相阵控技术是一种新型的超声检测技术，通过对超声阵列换能器中各阵元进行相控阵控制，可使得阵元发射的超声波发生偏转聚焦，且相位和幅度同步，通过调节聚焦点可以实现对复杂工件的检测，并有效提高检测灵敏度。
自从诞生以来，超声相阵控技术迅速变成了研究的热点，包括测试系统的设计与改善、控制电路的生产与测试，以及研发成本的控制与节约等。起初，超声相控阵技术主要应用于医学领域，随着电子技术和计算技术的发展，超声相控阵技术成功应用于工业领域，包括航空航天[1]、造船[2]和核工业[3]等重要领域。超声相控阵技术在医学方面的应用包括医学超声诊断和医学超声治疗两个方面。科学家利用相控阵技术研发了一系列先进的医疗设备，比如全身数字化超技术、海扶超声聚焦刀等，这为疾病的诊断和治疗提供了极大的便利。超声相控阵技术作为一种先进的无损检测 手段，受到了广泛的研究，主要围绕检测结果成像，检测目标准确定位以及复杂结构的准确检测等方面。需要指出的是，超声相控阵技术在压水堆核电站的设备检测中发挥着重要作用，比如汽轮发电机的叶片具有特殊的工况和复杂的结构，采用超声相控阵技术不仅可以提高检测效率和精度，还可以避免对叶片进行拆卸而造成不必要的伤害。超声相控阵技术与数字信号处理、成像和声时衍射等技术的结合是今后发展的方向。
3.2 激光超声技术
高能量的激光脉冲与物质表面发生作用时会产生热特性区，热量急剧扩散而产生热应力作用，进而产生的超声波，通过检测超声波以达到对材料检测的目的，这便是激光超声技术.相比传统的超声检测技术，激光超声技术具有无需耦合剂、非接触性检测、检查速度快、检查精度高以及检查范围广等优点。
随着科技发展，激光超声技术已经突破理论研究的瓶颈，被广泛应用于材料的无损检测等工业领域。激光超声技术对于薄膜材料的检测具有较高精度。[4]激光超声技术用以复杂几何结构的检查也具有明显优势，比如楔状结构、曲面结构以及多层结构等。[5-7]此外，激光超声技术适用于高温、腐蚀和辐射等危险环境下对材料进行检测[8-9]，目前我国的压水堆核电站并没有引入激光检测技术，这主要考虑考虑激光超声技术定位的不稳定性以及核电站特殊的工况。今后，随着对激光超声技术在无损检测领域的研究，该技术的大规模应用将获得实现。如果对激光超声技术在核工业中的应用进行科学和充分的论证，激光超声技术将成为常规无损检测技术的补充。
3.3 电磁超声技术
利用洛仑兹力和磁致伸缩效应产生超声波，进而对金属导体进行检测的技术称为电磁超声技术。与传统的超声检测技术相比，电磁超声技术不需要与工件接触、检测速度快、检测过程无污染，因此适合生产线的快速检测和高温等环境下的检测。
由于具有明显的优势，电磁超声技术已经被广泛应用于机械加工[10]、石油管道[11]和压力容器[12]等领域，用以进行材料的缺陷检测和定位以及厚度的测量。作为一种新型的无损检测技术，电磁超声技术在焊缝和钢管管材检测中表现出了巨大的优势。然而，电磁超声技术同样存在不足，比如敏感度过高，容易受到环境的影响和转能效率低，接收信号低。这也促进了电磁检测技术的改进，目前围绕电磁超声技术的研究主要包括电磁激发装置的优化、回波信号的处理，电磁超声导波技术[13]和激光-电磁超声技术[14]便是在此基础上的发展和产生的新技术。电磁超声技术也没有被引入，作为核电设备的无损检测技术之一。其中主要原因是性能的不稳定性以及政策上缺乏论证和支持。随着对电磁超声技术的研究，电磁超声技术也许在不久的将来，也将成为常规无损检测技术的有力补充。
4 结语
（1）由于特殊的运行工况，压水堆核电站对材料要求较高。所选用的材料需具有优良的力学性能、工艺性能，对高温、高压，强烈腐蚀和辐射的环境也具有很高的适应性。其中碳钢、不锈钢、低合金钢、锆合金、镍基合金和钛铝合金等是核电站常用的金属材料。
（2）压水堆核电站无损检测工作涵盖设计、制造、安装、运行和退役整个运营过程。核电设备所采用的无损检测方法需要有高度的可靠性和灵敏度，操作人员需具备相当的资质和实施经验。在“质量第一、安全第一”的前提下，无损检测实施工期应尽量缩短。
（3）超声检测技术是压水堆核电站常规的检测方法之一，被用于焊缝的体积检查和部件的内部检查。而新型的超声技术的发展，可以弥补传统超声检测技术的不足，并拓宽其应用范围。其中，超声相控阵技术已经被成功应用于核电站重要设备的无损检测。而激光超声技术和电磁超声技术的引入则需要进一步科学和充分的论证。
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（东台市交通工程检测中心，江苏 东台 224200）
【摘 要】随着我国社会经济的快速发展，道路桥梁工程得到了长足的发展，同时也给道路桥梁工程施工提出了更高的要求。同时随着交通流量的增加，加上道路桥梁老化问题，使得对道路桥梁的检测工作显得十分重要。无损检测技术能够在不损坏道路桥梁结构的前提下，完成对其的状态检测。本文首先对无损检测技术进行简单的介绍，然后提出无损检测在道路桥梁工程应用的意义，最后探讨道路桥梁工程中无损检测技术的具体应用，供有关人员参考。
关键词 无损检测技术；道路桥梁；应用
道路桥梁工程质量管理过程中，试验检测工作是其中必不可少的一部分，是保证道路桥梁质量与使用安全的一种技术手段。在我国自动化技术、计算机技术、微机技术等大力发展的带动下，公路试验检测技术得到了显著的进步，其中无损检测技术更能够在不损害道路桥梁结构的前提下完成试验，判断道路桥梁是否处于健康状态下。目前，我国交通事业正处于快速发展的新时期，加强对无损检测在道路桥梁工程中的应用具有十分现实的意义。
1 无损检测技术概述
所谓的无损检测技术，就是在不对工程结构或质量产生破坏的基础上，对工程外观缺陷、工件特征检查与测量等技术的统称。无损检测技术包括很多方面，传统的包括通过敲击，听声，对道路工程中有无裂纹进行辨别，现在很多时候还在使用这种方法。然而这种传统的无损检测方法，不能准确的判断出缺陷的位置，具有很大的局限性。通过无损检测技术，能够保证严格的按照质量验收标准，将道路工程质量控制在合理的性能要求范围内，避免由于过度的提高工程质量，造成道路桥梁工程质量过剩。通过无损检测技术能够准确的判断工程缺陷所处的位置，同时还不会对工程设计性能造成影响，如果工程缺陷位于加工余量内，可以对其进行修补，或通过对施工工艺的调整，达到质量要求。所以，通过无损检测技术，不仅能够提高工程施工效率，降低生产造价，还能够满足工程质量性能要求。
2 道路桥梁工程中无损检测技术应用的意义
现阶段，我国交通事业快速发展，特别是在我国基础设施建设的不断深入，使得道路桥梁建设越来越重要。道路桥梁工程不仅关系着我国交通运输命运，道路桥梁工程质量也直接关系着交通安全，决定着人们的生命财产安全。另外，道路桥梁工程具有施工线长、工程投资大、施工量大等特点，对工程质量造成影响的因素很多，不仅包括施工环境、地质水文条件等，还与施工技术等具有很大的关系，在施工过程中任何一个环节的质量出现问题，就会严重影响工程质量，给工程造成巨大的损失，加强对道路桥梁工程质量的检测具有十分重要的意义。现阶段我国建设工程重要实行以政府监督为主，社会监理以及施工企业自检为一体的保障体系，在这个保障体系运作过程中，工程检测技术十分重要，可以说工程检测技术是道路工程质量控制与管理的核心。政府相关部分或者是监理企业，还是施工企业，都需要监理满足工程施工要求的实验室，共同完成对道路桥梁工程质量检测，为工程顺利实施提供保障。作为道路桥梁工程施工技术管理中重要的组成部分，检测技术同时也是工程施工控制、竣工验收等重要的环节。通过对工程各种工件、材料等质量的试验检测，能够对施工质量进行合理的评价，保证施工构件、原材料等的质量，提升工程整体的施工孩子两。为了提高道路桥梁工程质量，延长公路使用的寿命，不仅需要对工程基础进行合理的设计，还需要严格的按照施工材料验收标准、施工技术参数等进行，通过严格的质量验收，确保施工质量。
通过无损检测技术，还能够保证施工原材料充分利用，同时对于新工艺、新技术、新材料的推广也具有十分重要的意义，对工程质量做出准确的评价。通过大量的实践证明，如果在道路桥梁工程中忽视了对检测的作用，很难保证施工质量，给工程到来质量隐患。总之，无损检测技术对于道路工程的意义包括提升工程质量、保证施工工期、延长工程使用寿命、提高工程的经济性。
3 无损检测技术在道路桥梁工程中的具体应用
道路桥梁工程中无损检测技术的应用主要体现在以下几个方面：
3.1 频谱分析技术在道路桥梁工程中的应用
所谓的频谱分析技术，就是通过对不同介质中传播表面波频率特性的分析，判断检测对象的状态。在道路桥梁结构表面上施加一个瞬间的垂直冲击力，这样就会产生一组瑞雷波面，该波面主要以振源为中心，具有各种频率。这样就会通过对不同部分的锤击，获取不同的瑞雷波面信号，在不同位置上安装传感器，能够对这些瑞雷波频率进行检测，通过对频率的分析以及相干分析技术，达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。它与传统方法相比,，具有速度快、检测频率高的特点。可以用于检测路面各分层介质的厚度均匀性以及层间的接触情况。
3.2 图像技术在道路桥梁中的应用
所谓的图像技术包括激光全息图像技术以及红外成像技术。红外线成像技术原理：所有物质都是由分子构成的，在分子不断变化的下回释放出热量，同时不同物质结构所散发的热源能量也不尽相同，因此，通过专业的仪器就能够准确的判断物体表面形成的温度分布。由热敏元件对路面等温线进行划出来，通过等温线的分布就能够对道路桥梁工程中的缺陷进行辨别。而激光全息技术，首先通过专业的摄像设备，得到全息图，然后通过对全息图的分析，加上相关的计算，判断工程缺陷类型以及缺陷位置。
3.3 超声波检测技术
超声波是一种高频率的声波，人耳听不见，在频率传输的过程中满足波传输规律。通过超声波检测技术，首先在实验检测位置发射超声波，然后通过超声波接收器接受超声波相关的参数，对结构内部缺陷进行判断。在介质中不同位置设置传感器，测量超声波在一定距离内传播的时间，利用速度、时间与位移的关系计算波速，利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等，还可用来检测材料或结构内部的缺陷。
3.4 激光技术在道路桥梁中的应用
激光技术主要用于对道路桥梁路面的监测，具体的应用原理包括光时差、光电反射、衍射等。衍射原理主要利用激光在传输过程汇总如果遇到狭缝就会出现衍射，通过对狭缝宽窄的调整，就能够得到不同的明暗相间的图像，从而建立相关关系，对结构中狭缝宽度变化等进行分析。光电反射原理主要是激光强度与光电流强度有直接的关系，在光电转换器的作用下能够将光能进行电能转换，由激光强弱的变化，光电转换成电能的信号也会发生变化，根据事先对光电流位移关系的标定，计算出弯沉位移变化。光时差原理主要是通过激光传输速度，对激光在短距离中传输的时差进行记录，判断工程结构内部的均匀性。
4 总结
通过上述分析可知，无损检测技术在道路工程中的应用，不仅能够提升工程质量，延长工程使用寿命，同时还能够节约工程成本。在道路工程中，无损检测技术主要包括激光检测技术、超声波检测技术、图像技术、频谱分析技术等等，随着我国科学技术的发展，无损检测技术必定得到不断的完善，为我国道路工程发展做出更大的贡献。
参考文献
［1］孙叶萍,陈小芳.关于无损检测技术在道路工程中的应用探析[J].城市道桥与防洪,2013,10.
［2］王仁健,张小草.无损检测技术在道路桥梁中的应用[J].道路工程,2011,24.
［3］乔烈艳.无损检测技术在道路施工中的应用与发展[J].建材世界,2010,31.
关键词：道路桥梁；无损检测；应用
中图分类号：U448文献标识码： A
引言：随着国民经济的发展，作为快捷运输的公路，也日新月异地发生着变化。作为连接道路的桥梁，起着至关重要的作用。公路桥梁造价昂贵，因此，人们在桥梁建设过程中，总是采取各种措施，确保工程质量。尽管如此，公路桥梁长期在自然环境和使用环境的作用下，逐渐产生损坏现象，这是一个不可逆转的过程。通过对桥梁工程的无损检测，对桥梁的损伤情况和程度进行诊断，对桥梁的可靠性、耐久性和承载能力进行评估。为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况异常时提前发出预警信号，为桥梁的维修、养护与处理决策提供依据和指导。
无损检测技术的特点
无损检测技术是指在不影响结构或构件性能的前提下，通过测定某些适当的物理指标来判断结构或构件某些性能是否发生改变的检测方法。无损检测技术是多学科紧密联系结合的产物，是以现代材料力学和应用物理学发展为理论基础，而以现代电子技术和计算机的高速发展作为其测试工具的。
无损检测技术的意义
传统的方法是对公路桥梁随机选点，钻孔取样，在室内对所取样本进行分析和处理，从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面：
（1）因被测点是操作人员随机选择的，所以检测结果很难具有代表性。
（2）由于检测点有限，覆盖面密度较小，使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检，从而埋下质量隐患。
（3）虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成破坏，且修补时费时费力。无损检测技术作为快速、直观，且能够显示道路桥梁内部状态的检测设备和技术手段，能够弥补传统方法的不足，它在开展道路桥梁无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义，也必将带来道路桥梁改造方案的优化和道路桥梁管养水平的提高。
桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间，包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X 射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT，可以提高新建结构质量的安全性；可以提供结构损伤的标志，例如，污染程度，钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度；可以记录支座处的声发射，反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。
在一些情况下，与侵入检测相比，无损测试更快捷，缩短了测试期间的交通管制时间，从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞，雷达在NDT 中的使用证明了NDT 的速度和便捷性。声传播的使用进一步说明了调查的有效性。声传播可以用于检测长护栏的潜在腐蚀。随后可对疑似区进行更细致的检测，例如使用钻孔、直接量测和超声技术来确定未腐蚀厚度。NDT 间接测量了外形特征，测试结果依赖于信号在结构内非连续区的反射时间。该信号的速度依赖于结构材料的性质，该性质不一定明确。因此，需要专业知识和经验来解释收集的数据，并判断在物理特征或材料性质方面的意义。
通常情况下，进行无损测试时，将无损测试设备置于结构附近，正对结构或固定结构表面。无损测试最大的优点在于对结构不会造成损伤，从而避免了对可能已有损伤的结构的削弱。NDT 技术并没有确定性的答案，还应该参考其他信息来评估结构的整体情况。
无损检测技术在道路桥梁中的应用
3.1超声波检测技术
超声波检测技术是根据瞬间应力波原理对桥梁内的空隙之处进行检测。该技术采用小钢球对混凝土表层进行敲击，以较为短暂的机械撞击造成低频应力波，并传至道路桥梁结构的内部，从断裂面处反射出来，通过分析反射波形态对路桥的空隙处进行判断。该技术是通过利用来自多个方面的超声波而引起瞬间共振，一直对路桥裂隙、结构完整性进行检测，并且可从信号记录情况中了解空隙的位置。
在道路桥梁的检测工作中应用超声波检测技术，一来可检测桥梁在桩、板、梁等方面的结构情况，二来可检测管道中有无空隙存在，如此一来便可对存在问题的道路桥梁及时采取维修措施。然而，该项技术仍存在需要改进的不足之处，该技术的检查结果比较容易受到多种因素的影响。以管道为例，管道内部若存在空气、水分或是蜂窝体均会影响检测结果，管道处于相交或相邻的状态下会影响检测结果，管道所采用材料的不同也会影响检测结果。此外，超声波检测技术对于道路桥梁在密实性方面的检测也仍旧需要采取深入研究。
3.2光纤传感检测技术
光纤传感检测技术的原理是利用光纤对某些特定的物理量敏感的特性，将外界物理量转换为可以直接测量的光信号的检测技术。在我国，光纤技术经过30多年的飞速发展已经有了很大的进步，并应用于国防军事，航天航空，工矿企业，能源环保，生物医药等多个领域。光纤传感检测技术应用于桥梁检测中，可以实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力，应变特性的测量和监测，构成所谓的光纤智能桥梁。
与传统的传感器相比，光纤传感器受到环境的限制更小些，绝缘性好、耐高压、耐腐蚀，能在易燃易爆的环境下可靠运行，不对被测对象产生影响；另外，体积小，重量轻，可做成任意形状的传感器阵列；并且，精度高，实用性强。但是昂贵的价格使该项技术的广泛推广变得比较困难。
3.3激光检测技术
激光的高亮度，具备较好的方向性、相干性和衍射性。激光的光强愈强则光电流愈强，路面检测正是利用了激光这一原理。当激光的光强发生变化时，光电流也随之发生变化，根据所标定的光电流与位移的关系，通过光电流的变化反算弯沉位移的变化量。在路基和路面检测中，激光主要被用于距离测定、弯沉测定以及纹理深度测定和平整度的测定。
3.4探地雷达检测技术
探地雷达检测技术是通过借助10 ～ 1 000 MHz( 或更高) 的高频电磁脉冲波，采用宽频带短脉冲的方式，从发射天线被送到地下，雷达脉冲波在地下传播期间，若遇到的介质交界面电性存在差异，则会有部分雷达脉冲波的能量由地下反射到地面，并由接受天线所接受。探地雷达检测技术可对缺陷区域的深度、大小以及形状方面进行精确测定，具备操作简单、效率高、节省人力资源等优势，且其检测范围较大，不因周边环境而影响检测结果。
探地雷达检测技术是通过研究在地下介质的交界面处所返回的反射波，对反射波的波幅情况以及到达地面所需要的时间进行记录，通过反射波记录结果分析道路桥梁地下介质具体分布情况，该技术以其高分辨率使之在浅层、超浅层等方面的检测工作中备受青睐。
对于道路桥梁的检测工作而言，常在以下几种情况中应用探地雷达检测技术，分别是：
( 1) 挡土墙病害的检测。
( 2) 基层厚度的检测。
( 3) 基层含水情况的检测。
( 4) 基层密实性的检测。
( 5) 面层厚度的检测。此外，根据探地雷达检测技术的不同之处，还可在路桥其他方面的检测中应用，例如桥梁结构检测、道路湿度检测、道路材质检测以及道路裂缝检测等。然而，探地雷达在道路桥梁的检测方面前景较好，但由于探地雷达的成本较高，因此仍需要对其继续研制以及推广。
3.5频谱分析技术
频谱分析检测技术的基本原理是对不同介质中传播表面波的频率特性进行分析。采用一力锤在路面结构表面施加瞬时垂直冲击力的方式，可得到一组以振源为中心的、沿地表一定深度向四周传播的、具有各种频率分布的瑞雷波。调整力锤重量或不同的锤头型式，可以得到与之对应的频率成分的瑞雷波信号， 将传感器设置在不同的位置，可以检测到波传播的频率。频谱分析技术可对路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况进行检测。
3.6图像技术
图像技术主要包括红外成像技术和激光全息图像摄影技术。红外成像技术原理是利用不同材料介质所对应的不同的导热性能，而高精度的热敏传感器可对结构物内部的热传导规律和温度场分布状况进行检测，并将检测数据图像化，从而呈现结构物内部状况。激光全息技术是通过对全息摄影得到的图像进行分析，求出相关力学量的方法，它具有精度高、直观和能够对全场情况进行观测等优点。
道路桥梁无损检测技术的发展前景
无损检测技术在道桥工程中应用，与其他技术一样需要进行研究、开发、利用。因此对于道桥工程无损检测技术的研究开发应用是一个较新的领域，需要我们在其应用领域不断开拓，解决许多急待解决的问题。
无损检测技术是一门多学科的综合应用技术，是建立在科学的基础上的，因此首先要加强各相关基础学科的研究，不断吸取精华，促使无损检测技术不断完善和发展。在无损检测技术的研究中，应善于把基础理论与工程实践结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，开辟新的应用领域和检测内容，不断拓展到道桥的路线勘测设计、路线的横断面设计以及桥梁的设计中来。
5、结束语
无损检测技术随着科学技术的发展而发展，是先进科学技术的结晶。无损检测技术促进了工业以及整个经济的发展，从某种意义上来讲，无损检测技术可以作为衡量一个国家工业和经济的发展程度，可以作为科学技术发展水平高低的标志之一。同时，无损检测技术是一门多学科综合的应用技术，是建立在基础学科之上的。只有从基础理论中不断吸收养分，才能不断完善和发展。我们应当将基础理论与工程实践有机的结合起来，建立起理论研究与工程应用联系的桥梁，完善现有方法的同时开辟新的途径。
参考文献：
[1] 刘沐字.桥梁无损检测技术的研究现状与发展[J].中外公路,2002.
关键词：无损检测技术；道路桥梁；应用
中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：
随着我国道路桥梁等基层建设的兴建，各种与之相关的技术也得到了一定的发展，当前在我国的道路桥梁检测中比较先进的就要数无损检测技术了，它的使用对于道路桥梁的施工建设和检测来说都具有重大的意义。
1主要无损检测仪器
1.1弯沉测试仪器
路面弯沉是衡量柔性路面强度的一项重要指标。落锤式弯沉仪（FWD）是目前应用较广的弯沉检测设备。研究表明，由于FWD的冲击荷载与时速为60km～80km的车辆对路面所形成的荷载相似，可较好地模拟行车荷载。路面弯沉检测技术的发展经历了静力弯沉仪、振动式弯沉仪、落锤式弯沉仪（RWD）、滚动式弯沉仪（RWD）。特别是正处于研究阶段的新一代弯沉仪RWD，它采用先进的高频激光扫描，对行驶中的测试车在路表产生的弯沉予以连续记录，测试速度约为88.5km/h，远大于FWD，其最大优点是对路表真实受力状态进行记录，而不是模拟荷载状态下的弯沉。
1.2断面测试仪器
断面测试主要包括平整度与车辙，我国最早使用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺， 20世纪90年代引进了目前世界上较先进的平整度与车辙检测设备———连续式激光断面仪。它不仅测速可达到80km/h，同时因其可对横坡、纵坡、转弯曲率等指标进行测量，而在道路路面检测中被广泛应用。
1.3抗滑能力测试仪器
目前路面抗滑能力测试设备主要有横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪和不完全刹车式摩擦系数测试仪等，其中横向力系数测试仪在我国应用较为广泛。此外，还有涡流检测仪、泄漏检测仪、射线透视检测仪等多种无损检测仪器。
2无损检测技术在道路桥梁中的应用
2.1图像技术
图像技术主要包括红外成像技术和激光全息图像摄影技术。红外成像技术原理是利用不同材料介质所对应的不同的导热性能，而高精度的热敏传感器可对结构物内部的热传导规律和温度场分布状况进行检测，并将检测数据图像化，从而呈现结构物内部状况。激光全息技术是通过对全息摄影得到的图像进行分析，求出相关力学量的方法，它具有精度高、直观和能够对全场情况进行观测等优点。
2.2频谱分析技术
频谱分析检测技术的基本原理是对不同介质中传播表面波的频率特性进行分析。采用一力锤在路面结构表面施加瞬时垂直冲击力的方式，可得到一组以振源为中心的、沿地表一定深度向四周传播的、具有各种频率分布的瑞雷面波。调整力锤重量或不同的锤头型式，可以得到与之对应的频率成分的瑞雷面波信号，将传感器设置在不同的位置，可以检测到波传播的频率。频谱分析技术可对路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况进行检测。
2.3激光检测技术
激光的高亮度，具备较好的方向性、相干性和衍射性。激光的光强愈强则光电流愈强，路面检测正是利用了激光这一原理。当激光的光强发生变化时，光电流也随之发生变化，根据所标定的光电流与位移的关系，通过光电流的变化反算弯沉位移的变化量。在路基和路面检测中，激光主要被用于距离测定、弯沉测定以及纹理深度测定和平整度的测定。
2.4光纤传感检测技术
光纤传感检测技术是利用光纤对某些特定的物理量敏感，将外界物理量转换成可直接进行测量的光信号的检测技术。将光纤传感检测技术应用于桥梁检测，可实现对桥梁钢索索力的监测，也可完成对预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的科学测量和监测，构成光纤智能桥梁。
2.5探地雷达检测技术
2.5.1探地雷达检测原理
探地雷达是利用10MHz～1000MHz或更高的高频电磁脉冲波，以宽频、短脉冲的形式由发射天线送入地下。因各种材料的介电常数不同（见表1），雷达脉冲在地下传播过程中，当遇到不同的电性介质交界面时，部分雷达波被反射回地面，而被天线接收（见图2）。
2.5.2探地雷达检测特点
探地雷达检测的特点是能够对缺陷区的形状、大小和深度等进行精确测定，操作方便、省时省力；可实现大范围内检测而不受周围环境影响。探地雷达主要用于对道路面层厚度、道路基层密实性、基层厚度以及道桥病害等进行检测，还可根据探地雷达的特性，实现对道路材质、裂缝以及桥梁结构等的检测。
3 基桩检测中常见问题及处理
3.1 检测方法的选择
每种检测方法基于其理论基础和技术上的原因都有其一定的适用范围和检测能力,若将其故意扩大,极易引起误判,甚至错判。必要时应采用两种或多种检测方法相互补充、验证,提高检测结果的准确性和可靠性。桥梁工程基桩检测应综合考虑各方面的因素,因地制宜,针对不同的地质情况和桩型选择适宜的检测方法,保证基桩工程质量。对嵌岩桩和特长桩均有必要提前埋设声测管,采用超声波透射法检测,提高桩身完整性判释精度。低应变检测快速简便,但适用范围有其局限性,目前仍无法对缺陷进行准确定性,定量分析也不理想,有效检测长度受桩土刚度比大小、缺陷信号干扰和应力波衰减的制约,长径比超过一定限度的长桩和浅部缺陷桩,无法进行整桩完整性的判别。声波透射法不仅可以检测桩身混凝土的完整性,同时可以校核桩长、估算混凝土强度,尤其适合嵌岩桩和长桩的检测。钻芯法直观有效,并可检测桩身混凝土强度,同时也可作为间接检测方法的验证手段,对于重要桥梁工程的基桩有必要抽取一定比例的基桩进行抽芯法检测。
3.2 激振方式的选择
低应变检测时应针对不同桩型和检测目的选用不同材质和重量的锤击力棒或力锤。用带尼龙质锤击头的重型力棒并加大锤击速度,提高锤击力度,可增大脉冲宽度,对长桩的检测是较好的激振方式,可有效提高检测长度。京沪高速铁路试桩工程北京特大桥直径1500mm桩长60.0m的钻孔灌注桩,采用了合适的激发方式,没有经过任何的滤波处理,很小的指数放大即可见清晰的桩底反射。当需要了解桩身浅部缺陷的程度时,应采用能够激发出高频脉冲波的硬质材料激发方式,提高浅部缺陷分辨率。
3.3 嵌岩桩的检测问题
嵌岩桩在目前桥梁基桩中被广泛采用,为保证建设标准,一般嵌岩段较长,在个别地质条件下超过二十几米。在这种情况下,若采用低应变法检测,由于受桩周岩层阻力的影响,应力波很快扩散或衰减,使得有效测试范围减小,造成该方法难以对整桩的成桩质量和桩底沉渣情况进行客观评价。
3.4 检测现场前期准备
现场检测时应提前做好相关的准备工作。低应变检测要求桩顶至设计标高,并为新鲜混凝土、无浮浆、裂纹和松动混凝土块等。桩头处理不到位、清理不干净、浮浆、出露钢筋过长,桩头开裂等不利因素,均影响有效信号的采集。激振点和安装传感器的测试点应打磨平整,尽量排除干扰因素。声波法检测应保证声测管顺直通畅,换能器探头能够在全程范围内升降顺畅。声测管的材质应具有较高的刚度和强度,安装时应由丝扣连接或套管焊接,确保连接或焊接的质量以及声测管相互平行。在钢筋笼安装和混凝土灌筑过程中,采取必要措施保护好声测管。保证检测数据的真实有效。
3.5 数据的分析与判断
现场检测前详细了解和收集基桩的相关参数资料,检测过程中能及时发现问题作出初步判断,并及时完成必要的重复性检测或加密检测工作,保证检测原始数据的可靠性和采集数据的一致性,为综合分析判断提供详实的基础资料。另外加强对比验证,综合分析同一工程的所有被测桩资料,寻找其共性,提高对单桩检测结果的判断准确度。
结论
无损检测技术是一门多学科的、综合性的应用技术，在无损检测技术的应用中，应善于把基础理论与工程实际相结合，大胆创新，不断提高道桥养护管理科学化水平。
参考文献
[1]李永利，董伟.路面无损检测技术探析[J].交通标准化， 2011， 243（8）.
[2]乔烈艳.无损检测技术在道路施工中的应用与发展[J].建材世界， 2010， 31（4）.
关键词：道路桥梁；无损检测；技术；
中图分类号：U41文献标识码： A
一、道路桥梁无损检测技术的意义
传统的方法是对公路桥梁随机选点，钻孔取样，在室内对所取样本进行分析和处理，从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面：1）因被测点是操作人员随机选择的，所以检测结果很难具有代表性。2）由于检测点有限，覆盖面密度较小，使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检，从而埋下质量隐患。3）虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成破坏，且修补时费时费力。无损检测技术作为快速、直观，且能够显示道路桥梁内部状态的检测设备和技术手段，能够弥补传统方法的不足，它在开展道路桥梁无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义，也必将带来道路桥梁改造方案的优化和道路桥梁管养水平的提高。
桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间，包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT，可以提高新建结构质量的安全性；可以提供结构损伤的标志，例如，污染程度，钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度；可以记录支座处的声发射，反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。
在一些情况下，与侵入检测相比，无损测试更快捷，缩短了测试期间的交通管制时间，从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞，雷达在NDT 中的使用证明了NDT 的速度和便捷性。声传播的使用进一步说明了调查的有效性。声传播可以用于检测长护栏的潜在腐蚀。随后可对疑似区进行更细致的检测，例如使用钻孔、直接量测和超声技术来确定未腐蚀厚度。NDT 间接测量了外形特征，测试结果依赖于信号在结构内非连续区的反射时间。该信号的速度依赖于结构材料的性质，该性质不一定明确。因此，需要专业知识和经验来解释收集的数据，并判断在物理特征或材料性质方面的意义。
二、无损检测技术在道路桥梁中的应用
1.频谱分析技术
波在不同介质中传播时，其频率不同，根据频率特性对介质进行分析的技术即为频谱分析检测技术。在路面结构表面，用力锤施加一个瞬时垂直的冲击力，可以得到一组瑞雷面波，这种波是以振源为中心的，具有各种不同频率，在一定地表深度上向四周传播。施加力时，改用锤头不同的力锤或者对力锤的重量进行调整，得到瑞雷面波信号频率成分会与之对应，在不同的位置设置传感器，可以检测到传播频率不同的的波。频谱分析技术可以用来分析检测路面不同分层介质的均匀性以及厚度，还可以检测路面各层间的接触情况。
2.图像技术
图像技术主要有两种，一种是激光全息图像摄影技术，另一种是红外成像技术。激光全息技术的原理是对材料进行全息摄影，然后对得到的图像进行分析，从而得出相关的力学量，它除了能够对全场情况进行观测外，还具有直观和精度高的优点。红外成像技术是根据不同的介质导热性能不同进行检测的方法，热敏传感器上呈现出的是结构物内部的温度场分布状况和热传导规律，检测数据以图像的形式显示出来，反映出结构物的内部状况。
3.光纤传感检测技术
光纤对某些特定的物理参数比较敏感，利用光纤的这种特性，外界物理量会被转换成光信号，直接对光信号进行测量的技术即光纤传感检测技术。在桥梁检测过程中应用光纤传感检测技术，能够监测桥梁钢索索力，对于预应力连续混凝土梁，还可以科学测量和监测其内部应力以及应变特性，构成光纤智能桥梁。
4.激光检测技术
激光具有高亮度的特点，因此它具有较好的方向性、衍射性以及相干性。光电流随激光的光强变化，光强越强，光电流越强，这正是路面检测的原理。在检测路基和路面的过程中，弯沉测定、距离测定、平整度测定以及纹理深度测定都主要靠激光检测技术。激光的光电流随光强发生变化而变化，可以得到光电流的位移数据，根据得到的数据反算弯沉位移的变化量。
5.超声波检测技术
超声波检测技术是根据瞬间应力波原理对桥梁内的空隙之处进行检测。该技术采用小钢球对混凝土表层进行敲击，以较为短暂的机械撞击造成低频应力波，并传至道路桥梁结构的内部，从断裂面处反射出来，通过分析反射波形态对路桥的空隙处进行判断。该技术是通过利用来自多个方面的超声波而引起瞬间共振，一直对路桥裂隙、结构完整性进行检测，并且可从信号记录情况中了解空隙的位置。
在道路桥梁的检测工作中应用超声波检测技术，一来可检测桥梁在桩、板、梁等方面的结构情况，二来可检测管道中有无空隙存在，如此一来便可对存在问题的道路桥梁及时采取维修措施。然而，该项技术仍存在需要改进的不足之处，该技术的检查结果比较容易受到多种因素的影响。以管道为例，管道内部若存在空气、水分或是蜂窝体均会影响检测结果，管道处于相交或相邻的状态下会影响检测结果，管道所采用材料的不同也会影响检测结果。此外，超声波检测技术对于道路桥梁在密实性方面的检测也仍旧需要采取深入研究。
6.探地雷达检测技术
探地雷达检测技术是通过借助10～1000 MHz(或更高)的高频电磁脉冲波，采用宽频带短脉冲的方式，从发射天线被送到地下，雷达脉冲波在地下传播期间，若遇到的介质交界面电性存在差异，则会有部分雷达脉冲波的能量由地下反射到地面，并由接受天线所接受。探地雷达检测技术可对缺陷区域的深度、大小以及形状方面进行精确测定，具备操作简单、效率高、节省人力资源等优势，且其检测范围较大，不因周边环境而影响检测结果。
探地雷达检测技术是通过研究在地下介质的交界面处所返回的反射波，对反射波的波幅情况以及到达地面所需要的时间进行记录，通过反射波记录结果分析道路桥梁地下介质具体分布情况，该技术以其高分辨率使之在浅层、超浅层等方面的检测工作中备受青睐。
三、道路桥梁无损检测技术的应用前景
无损检测技术在道桥工程中应用，与其他技术一样需要进行研究、开发、利用。因此对于道桥工程无损检测技术的研究开发应用是一个较新的领域，需要我们在其应用领域不断开拓，解决许多急待解决的问题。
近年来，随着我国经济建设的迅猛提升，道路桥梁建设也得到了快速发展。因此关于道桥的检测，传统的检测手段已经很难满足新时期的要求，目前，无损检测技术已经成为了道路桥梁检测中的重要方法。
关键词 饮用水；浊度；颗粒物；颗粒检测技术
中图分类号： R944 文献标识码： A 文章编号：
1 我国饮用水水质标准发展
随着社会经济的发展和对饮用水水质要求的不断提高，饮用水水质标准日趋严格，并逐步发展与完善。2006年颁布实施的 《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）水质指标由《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-85）的35项增加至106项。
浊度是经典而又传统的水质替代参数[1]，用浊度作为水中颗粒物质的替代参数，能够概括地表示出颗粒物质的总体去除情况。《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）对浊度的限值有了更严格的要求，要求浊度
2 水中的颗粒物
在水环境学科中，一般将水中尺寸大于1nm的杂质称为颗粒物，可分为无机颗粒物、有机颗粒物和生物颗粒物 [2] 。
2.1 水中颗粒物的污染及危害
颗粒物在水中含量很高，是水中主要污染物之一，具有很大的表面积，能吸附许多有毒有害有机污染物以及致病菌和病毒，对水中各种物质的存在形态及其迁移和转化都产生重要影响。颗粒物能增加水的浊度，有机颗粒使水产生色度和臭味，直接影响水体的感观质量和生物稳定性。同时由于颗粒物质是各种污染物的载体，往往聚集了相当量的污染物，大大降低了饮用水的安全、卫生程度。水中生物颗粒对人类的生命健康有重要影响，例如各种致病细菌及致病原生动物。颗粒物还会影响对微生物的灭活效果，微生物隐藏在颗粒物的孔隙中致使紫外线照射不到 [3]。颗粒物也会影响水处理工艺效果，有机颗粒对活性碳和铝盐具有很强的吸附性，从而影响水处理工艺中的混凝沉淀效果。天然有机颗粒在加氯消毒的过程中还可与消毒剂作用形成多种致癌消毒副产物，对人体健康存在很大危害。水中没有被完全去除的有机颗粒进入管网后，会被管壁上附着的微生物利用，从而腐蚀管壁，铁和重金属离子溶入水中还会造成二次污染。出水中的颗粒很容易吸附细菌，一旦颗粒物穿透滤床进入管网，出水水质将存在很大的微生物学风险[4]。
水中颗粒物质的去除对人类的生命健康有着极其重要的意义。大量研究表明，颗粒物质去除率越高，水体的安全性越高，致病风险越低。水质处理的多数单元操作都是以去除颗粒物作为主要目标[5]。经过净水设施后，安全、高品质的出水不应含有威胁人类健康的颗粒物，至少将其致病风险控制在可接受的水平。因此，水中颗粒物质的检测已成为饮用水处理中的重要问题。
2.2检测水中颗粒物的重要性
随着水质指标新标准的执行以及新技术的不断发展，很多城市供水企业将出厂水浊度控制在0.1NTU以下，以保证饮用水的微生物学安全性。同时随着膜技术的逐渐成熟，出厂水浊度很有可能低于0.05NTU，对于这些超低浊度的水质，浊度作为检测水中颗粒的重要指标越来越受到挑战。因为在超低浊度（浊度
2.3 水中颗粒物检测方法的研究
目前水处理中主要应用光电式常规浊度仪，随着先进检测技术的开发，新型的颗粒检测技术如颗粒计数法、透光脉动颗粒检测法、激光浊度仪等在水处理领域的科研和生产工艺中逐步得到一些应用。激光浊度仪的光源是激光二极管，使更小的颗粒能产生更高的散射强度。即使在浊度非常低的情况下，也可以产生极强的信号，与常规浊度仪相比，灵敏度提高了两个数量级。颗粒计数检测技术可用来定量地检测水中颗粒物的数量、粒径及分布的情况，而提供有价值的数值。颗粒计数器在饮用水处理领域已有非常广泛的应用。透光脉动颗粒检测技术是采用动态光阻塞技术，在这之前只有使用昂贵的颗粒计数器才能达到相同的水平。透光脉动颗粒检测技术提供了一个更加简单的测量过程，减少了费用而没有牺牲灵敏度，可用来定性地检测水中颗粒物的数量、粒径及分布的情况，其反映颗粒综合数量及粒径的相对大小及变化程度，是一种很有使用价值的检测和控制技术及方法。
3 现有颗粒检测技术的特点及问题
浊度作为反映水质优劣的重要指标，能够概括地表示出颗粒物质的总体去除情况。但是浊度只是利用了水中颗粒物的光学效应，是水中悬浮物质与胶体光学性质的综合反映，表示的是杂质在光线透过时所发生的阻碍程度，并不直接表示杂质的含量。浊度能够表示水的相对澄清程度，并不能直接反映水中颗粒物的物理参数。
在现阶段水处理工艺中主要采用常规在线式浊度仪，随着研究的不断深入和先进检测技术的开发，发现浊度仪存在不可避免的缺陷，一是浊度值与水中悬浮微粒的浓度、大小、形状、颜色和表面特性等因素有关；二是检测数据受到浊度仪的具体设计参数的影响。在实际应用过程中浊度仪受多种因素影响，真正有效的检测值下限多在0.05-0.1NTU。常规过滤出水经常可达到0.1NTU，超滤出水的实际浊度都低于0.1NTU，已经达到或接近了常规浊度仪的实际有效测定下限。如果仍然采用常规浊度仪作为超滤出水的主要监测和控制手段，显然不能准确和及时地反映水质变化情况。在这个超低浊度范围内，需要更精确、更灵敏、更可靠的检测颗粒方法和仪器来补充和完善浊度检测方面的指标。
由于浊度仪难以满足越来越趋严格化的水质标准，颗粒检测方法如激光浊度仪、颗粒计数仪和透光脉动检测技术得到了越来越多的重视与应用。激光浊度仪与常规浊度仪相比，灵敏度提高了两个数量级，能够检测到低至0.05mNTU 的浊度的变化。在线激光浊度仪检测浊度范围可达0.000-5.000 NTU，大幅度拓宽了浊度的下限检测范围，可以有效监测滤后水和膜后水的水质变化。激光浊度仪适用于监测低浊水的水质情况，在超低浊度范围内具有更明显的优势。颗粒计数仪可以直接反映水中颗粒物的物理参数，即颗粒物的总量及粒径分布，能够为优化和控制水处理过程提供必不可少的数据。颗粒计数检测技术可作为一种检测水中颗粒物的有效手段，是比常规浊度检测法更灵敏、更精确的水中颗粒物检测方法。但是颗粒计数仪结构复杂，价格相对昂贵。透光脉动颗粒检测技术可以检测的颗粒粒径范围在1-1000m[7]，从单个颗粒的检测直至非常高的颗粒浓度都可以应用。该仪器的结构比较简单，成本远低于颗粒计数仪器，适用范围更加广泛，因此有很好的实际应用价值。
研究和采用新型颗粒物检测技术监测水中的颗粒物含量及变化情况，可以弥补常规浊度检测技术在超低浊度范围的不足，浊度仪对于粒径小于1µm 的胶体颗粒比较灵敏，对粒径大于1µm的颗粒检测精度就会大幅度下降，因此采用浊度对沉后水和滤后水进行检测不够可靠。透光脉动颗粒检测仪对于粒径大于1µm 的悬浮颗粒比较灵敏[8]，激光浊度仪在超低浊度范围内具有更明显的优势，可以检测到低至0.05mNTU 的浊度范围，可以有效监测滤后水和膜后水的水质变化。颗粒计数仪可以直接反映水中颗粒物的总量及粒径分布，能够为优化和控制水处理过程提供必不可少的数据。将新型颗粒检测技术与浊度检测结合使用，能在不同颗粒粒径范围内的检测实现优势互补，使得在整个粒径范围内都有了灵敏有效的水质检测方法。
参考文献
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摘要：21世纪是学科之间交叉融合的世纪，也是生命科学、光学和医学的世纪，《生物医学光电检测》正是在这种背景下应运而生的新兴课程。鉴于其在目前自然科学教育中的发展前景和重要意义，有必要对该门课程实施新颖的教学模式。本文针对该课程涉及相关学科内容广泛、参考资料丰富、工程化技术化程度高等特点，从教学体系的构建、教学内容的选择及系统化、教学方法的实施、教学手段的运用等方面就如何有效开展对该交叉学科课程的交叉融合型教学工作进行了初步探讨，力争以此门课程的教学为切入点，达到开阔学生的视野，加强学生对基本原理、概念的认知能力，提高学生对相关问题的思考能力和理解能力，培养学生创新思维能力的目的。
关键词：生物医学光电检测；交叉学科；教学模式；原理概念；创新思维
一教学体系的构建和优化
生物医学光电检测是应目前学校教学改革的需求，结合现今生物学、医学及光学等多门学科交叉融合发展的现状，而面向大学本科三年级学生开设的专业课程。该门课程涉及的内容相当广泛：综合了一般医学与生物学的检测技术——光学显微技术、电子显微技术、X射线影像检测技术、超声检测技术、核磁检测技术和太赫兹检测技术等；所呈现的内容新，处于自然科学研究领域的前沿：涵盖了包括近代物理学、化学、数学、生物学、医学和生物化学领域等的多项研究成果和最新进展；相关的参考资料如专业书籍、杂志和相关文章数量众多，内容丰富；与多种检测技术相关的检测仪器种类多，发展迅速，相应的教学内容具有一定的工程化技术化的特点；相比本系开设的其他专业课程如《波动光学》、《激光原理》、《信息光学》和《光通信技术》等，该门课程的开设时间较短。因此如何根据本门课程的特点，合理有效地开展教学工作，达到开阔学生的视野，加强学生对基本原理、概念的认知能力，提高学生对相关问题的思考能力和理解能力，培养学生工程化能力、多学科综合能力和创新思维能力的目的，就成为了本门课程的教学目标和重中之重。为此，笔者根据拟定的教学大纲和教学内容，进行了教学体系的构建和优化，内容包括教材的选取、教学内容的调整、教案的准备和教学要求的制定等。笔者首先进行了教材的筛选。在众多教材和参考书中，笔者选取了2014年清华大学出版社出版的，由黄国亮等主编的《生物医学检测技术与临床检验》[1](清华大学985名优教材)一书作为教材，另考虑到近年来激光技术与生物学技术的紧密结合，将1995年由湖南科学技术出版社出版的，由向洋编写的《激光生物学》[2]和2010年由中国农业科学技术出版社出版的，由段智英等编写的《激光生物学效应研究》[3]两本书中的部分章节选入作为补充教材。之后在教材内容的选取上，以生物医学检测技术和激光生物学技术为两大板块，进行了教学内容的调整和取舍：生物医学检测技术的主要教学内容包括多种成像检测技术和光谱检测技术；激光生物学技术的主要教学内容包括了激光工作原理及特性、激光生物学作用原理和激光的安全防护等。以这些内容为教学重点，做到教学体系的完整性和合理性。在此基础上，结合教材内容和相关的参考资料[4-13]准备手写教案，并同时进行多媒体教学课件的准备，完成教学前的准备工作。值得一提的是，在准备多媒体课件的过程中，笔者在网上搜集了大量的与该课程有关的图片、视频和PPT等，并对这些资料进行了分析、整理和整合，融入到自己所制作的课件中，力争做到课件信息量大、形象直观，让学生记忆深刻。在教学过程中，举出丰富的事例对学生进行知识点的讲解，并遵循知识点随机提问，进行课堂讨论，增加与学生的互动；向学生提出合理的学习要求：上课之前预习教材内相关章节内容，课堂记笔记，课后复习；积极思考课堂提问，认真完成课堂作业、课后作业，学有余力且对相关知识感兴趣的学生可参考笔者提供的参考资料收集相关内容进行学习。另外参考国外的教学方式，为了让学生了解平时学习的重要性，相应设计出了多元化的考查方式，将平时成绩在总成绩中所占的比例提高到了50%，平时成绩为上课点名、课堂提问、课堂测验和平时作业等成绩的加权平均，而期末考试成绩只占总成绩的50%，这从另外一方面也减轻了学生的考试压力，有助于增强学生学习的兴趣，提高学生学习的能动性。除此而外，笔者在课后收集学生对每堂课的教学反馈意见，实时调整教学中的部分内容，根据学生感兴趣的内容，查阅该领域该部分内容的最新进展，增加相应的教学量，提高教学质量，优化教学体系。总之，教学体系的构建和优化涵盖了教学活动中的所有环节，对于有效开展课堂教学非常重要。
二教学内容的选择和系统化
在教学体系的构建和优化中，教学内容的选择、教学内容的系统化是一个非常重要的部分。该门课程的内容广泛，参考资料丰富，如何有侧重地选取教学内容，保证教学内容的系统化有一定的难度，因此笔者在备课和教学的过程中，对该门课程的教学内容进行了精心的选择和安排，力争做到以教材为蓝本，突出教学重点，注重基本概念和基本原理的理解，注重光、机、电、软件的结合，注重检测技术和仪器运用的结合，注重工程化与技术化的结合，注重理论和实践的结合，实现教学内容完整性和系统性的统一。以显微技术一章为例，自从1665年胡克发表了用显微镜观察软木塞组织的微观结构以后，显微镜就与生物医学观察和检测密不可分了。以光学显微技术为代表的显微技术成为了生物医学光电检测技术的基础与核心内容，之后产生和应用的检测技术如电子显微技术，虽然在技术手段和方案上有所创新，但依然在重复利用或借鉴显微技术的基本原理和基本思想，因此笔者以显微技术为基础和切入点，向学生展示相关检测技术的原理。而在阐述显微镜的成像原理时，又着重介绍了显微镜性能评价参数如视角放大率、分辨率、有效放大率、光束限制和线视场，并从光学知识出发，分别对这几个参数进行了理论推导；通过数学推导让学生理解和掌握有关显微镜的基本问题，如为何高倍物镜比低倍物镜能观察到的物面范围要小；显微镜的分辨率与波长，与数值孔径有何关系；为何数值孔径要与放大倍率合理匹配，才能充分发挥显微镜的分辨能力等。对这些问题的理解都有助于学生今后正确地选取和使用显微镜，也有助于引导学生思考实验仪器的选择和其性能的关系，提高他们的分析能力和实践应用能力。在此基础上，笔者介绍了显微镜的制片技术和使用；之后，笔者对多种显微镜如荧光显微镜、暗视野显微镜、激光扫描共焦显微镜、相衬显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、倒置显微镜及新型显微镜的原理进行了描述，并与普通显微镜原理的异同进行了比较。对于显微技术的发展历史、国内外主要显微镜生产厂家介绍等趣味性强和难度较低的内容则不作教学要求，留给学生自学，给予他们一定的空间开拓视野。这样的内容安排使学生轻松容易地掌握相关的知识，且对仪器的使用产生浓厚的兴趣，达到较好的教学效果。而后面章节的内容也正是基于同样的思路进行选择和安排的。正是由于对教学重点和难点的选择和合理安排，让笔者做到了课程内容的完整性和统一性，为之后教学方法的实施和教学手段的运用作了铺垫。
三教学方法的实施和教学手段的运用
好的教学方法和教学手段有助于推动教学工作的开展，有助于提高教学质量。2011年笔者进行了该门课程的申请和教学工作，由于当时缺乏经验，不知如何完成此项教学任务，故在一次偶然的机会中，向1996年诺贝尔物理学奖获得者、斯坦福大学物理系教授DouglasOsheroff请教了该门课程的教学问题，他告诉笔者一句话：“Startingtheclassfromthesimplethings.”他的这番话让笔者受益匪浅：教学就是要深入浅出，从简单的事物、事例出发，让学生对这门课程的内容有所了解，充满兴趣，借此引导学生进入该课程的学习。在之后的教学工作中，笔者始终秉持这种由浅入深，由简单到复杂的方式来帮助学生吸收知识，积极思考。以该门课程的引言部分为例，笔者首先向学生介绍此课程具有学科交叉、涉及专业广等特点，再将课程内容进行了归纳，课程的核心是“检测”二字，此课程着重解决两个问题：一是检测什么？二是如何检测？对于第一个问题，答案是物体形貌和特性表征；对于第二问题，答案是成像和成分分析。提纲挈领的表达让学生清晰地认识到课程的内容；之后从检测技术和激光生物学这两个板块，对课程的构架进行了框图表述，让学生直观地看出教学内容间的逻辑联系。在此之后，从学生最熟知的观察及成像出发，将课程内容引入。向学生提出一个看似简单却甚少有人思考的问题：“我们是如何观察到物体的？”学生经过思考后给出的答案不是非常全面，笔者就学生的回答做出了一定程度上的肯定，然后向学生抛出笔者自己总结出的观察物体的三个层次：看得到、看得清楚和看得舒服。言简意赅的答案引起了学生的热烈讨论，由此引出了学生对光特性探讨的热情。学生从光的波动性和粒子性回顾了他们的光学知识。之后，笔者又引导他们思考在物体太小和物体离人眼距离太远的情况下，如何观察物体的问题。认真思考的学生做出了回答：可用显微镜和望远镜来进行观察。在此基础上，引导学生根据透镜成像的规律分析对比放大镜、显微镜和望远镜成像的异同；然后顺利引出显微技术和其他生物医学检测技术的发展概况和应用实例，较好地完成了既定的教学任务。在整个教学过程中，笔者尽量做到由浅入深、循序渐进地引导学生对所学内容产生兴趣；在随机提问和自由讨论的轻松氛围中，让学生自然地做到了与教师的“教”与“学”的互动；通过图片、视频资料丰富的多媒体课件，让学生获取信息量大、直观生动的知识；结合在黑板上用粉笔推演公式的传统方式，以适中的速度让学生理清楚基本原理和相关公式的来龙去脉；根据学生感兴趣的知识点和目前的热点研究成果，实时调整部分教学内容，收集相关知识的最新进展，为学生补充知识，如教材中没有的太赫兹检测技术等，以达到扩展学生知识面，扩大学生视野的目的。总之，通过多样化的教学方法和有效的教学手段来培养学生的思考能力和理解能力，提高教学质量。
四总结
从生物医学光电检测技术这门课程的教学体系的构建、教学内容的选择及系统化、交叉融合型教学方法的实施和教学手段的运用等方面，对该课程的教学工作进行了初步探讨，力争使学生通过对该课程的学习，了解生物医学光电检测技术的研究现状和发展趋势，掌握多种生物医学检测技术的原理和基本思想，拓宽视野，提高他们对相关问题的思考能力和理解能力，并培养其理论联系实际、多学科综合应用和创新思维等能力。总之，涉及到交叉学科的课程的相关知识丰富，很多内容处于科学研究领域的前沿，其教学工作量大，教学过程复杂细致，要达到好的教学效果，在教学方面需要付出巨大的努力，就教学内容而言，既要注重基础，又要与时俱进；在教学方法和教学手段上要推陈出新；要不断总结教学经验。一句概括之，任重而道远！
作者：李玮，冯国英。单位：四川大学电子信息学院。本文来自《中华生物医学工程》杂志
化和远程化的方向发展。本文通过查阅文献,对电梯检验技术发展方向进行了研究。
关键词:电梯 检测 发展方向
中图分类号：TU857文献标识码： A 文章编号：
1 引言
电梯是指电力驱动,利用沿刚性导轨运行的箱体或沿固定线路运行的梯级(踏步),进行升降或平行运送人和货物的机电设备,包括载人和载货电梯、自动扶梯和自动人行道等。目前,电梯在我国人民生活生产中起着不可替代的作用。因此确保电梯的安全运行,具有非常重要的意义。电梯的检验是指对电梯的安全运行状况进行检查、检验,排除安全隐患,确保电梯安全运行。
根据2009年《电梯监督检验和定期检验规则》中的相关规定,电梯检验的主要内容包括:垂直升降电梯的检验主要包括技术资料的审查、机房或机器设备区间检验、井道检验、轿厢与对重检验、曳引绳与补偿绳(链)检验、层站层门与轿门检验、底坑检验和功能试验等项目。其检测方法主要是目视检测,同时辅以必要的仪器设备,进行必要的测量、检测和试验。电梯检验技术诞生于1889年,经过近百年的发展,电梯检验技术已经形成了独立的技术门类。特别是20世纪90年代以来,随着电梯技术的快速发展,电梯检验技术也得到了快速的发展。目前电梯检验技术正朝着无损化、非接触化的方向发展。本文通过大量查阅文献,对电梯检验技术发展趋势进行了研究。
2 电梯检验技术概述
2.1 目视检测
目视检测主要用于电梯外观检查,通过手动各种功能开关的动作试验以及利用游标卡尺、钢直尺、卷尺和塞尺测量并通过计算来检查或试验电梯相关设施和零部件设置的有效性、功能开关的可靠性以及各种安全尺寸的符合性。
2.2 电梯导轨的无损检测
无损检测主要用于电梯导轨的无损检测。常用的方法有:线锤法和激光测试法两种。
①线锤法
线锤法一般采用长度约为5 m 磁力线锤,沿电梯导轨的顶面和侧面进行测量。一般采用的办法是对每5m铅垂线分段连续测量,每面分段数要大于等于3段。检查内容主要是看电梯的每列导轨工作面,每5m铅垂线测量值间的相对最大偏差是否满足规定要求。
②激光测试法
激光测试法,是将激光技术引入到电梯导轨检测中。一般检测过程如下:将装有激光器测距仪的检测装置固定在电梯导轨的一端,将激光接收器安装在导轨的另一端,激发激光器测距仪发光。将激光测距仪测量到距离信号传送到电脑中,计算出导轨的线性度和扭曲度。
2 . 3 电梯曳引钢丝绳的漏磁检测技术
电梯曳引钢丝绳检测的探头采用了永久性磁铁,钢丝绳内穿过磁铁,通过霍尔元件或感应线圈等探伤传感器采集漏磁场的变化信号,检测信号经放大和滤波等处理后由计算机采集和判别,钢丝绳运行的位置由光电编码器编码后输入计算机,计算机对位置编码器发出的脉冲信号计数,通过计算处理后得到钢丝绳当量断丝数和当量磨损量的具体情况和相应的位置。目前,应用于电梯漏磁检测仪器主要有我国生产的MTC、TCK和KST系列,国外有:美国的LMA系列、波兰的MD系列以及俄罗斯的IN TROS系列等。
2.4 电梯综合性能测试技术
电梯综合性能测试技术是通过一台便携式检测设备进行电梯多种性能的测试。便携式检测设备由多种专用电子传感器组成,进行信号采集,然后采用专业软件进行了分析处理,最终得到电梯安全参数的测试结果。目前常用的检测设备主要有德国检验机构TUV开发的ADIASYSrEM电梯诊断系统。
2.5 电梯噪声测试技术
电梯噪声检测主要采用测量声压级的传感器,利用该传感器进行造成测量。具体测试方法如下:当电梯以正常运行速度运行时,将传感器设置在距地面高1.5m。距声源1m处进行测量,测试点不少于3点,取噪声测量值中的最大值。
3 电梯检测技术发展趋势
20世纪90年代以来,电梯检测技术得到了长足的发展。无损式检测和非接触式检测是现代电梯的主要检测手段。未来随着电子技术和网络技术的快速发展,电梯检测技术将会朝着绿色化、智能化和远程化方向发展。
3.1 绿色化
“绿色低碳”是21世纪发展的主流色调。电梯检测技术也应该朝着绿色化方法发展,低碳环保理念应该是未来电梯发展的总趋势。发展趋势主要有如下:首先要不断改进电梯检测设备的设计,生产环保型低能耗的电梯检测设备,例如:现在有公司推出环保型磁力线锤,应用到电梯导轨的无损检测,即提高了设备的使用寿命,也减少了电厂污染的可能型。同时,对于电梯检
测设备报废后的处理,也应该引起电梯检测设备生产商的重视。
3.2 智能化
随着计算机技术和网络技术的快速发展,电梯检测也将会向智能化和集成化的方向发展。电梯检测工作是一个危险的行业,很多检验工作具有一定的危险性。如果利用机器人替代人进行各种检验,首先可以大大提高电梯检测效率,也可以降低检测人工成本。目前,美国和日本都已经开发出电梯检测和救援机器人,我国中科院沈阳自动化研究所也开展了类似的研究工作,但是还没有形成产品。
电梯检测的集成化是指未来的电梯检测将会一个综合指标的形式显示,不再采用现在流行的多指标检测。具体做法是减少相关的电梯检测设备数量,采用单一综合检测设备,对电梯进行一站式检测。
3.3 远程检测
电梯困人故障是电梯使用中最主要的安全事故。20世纪80年代初电梯厂商为电梯设计了相关监视系统,但检测系统只限于电梯所在大楼内,且一般由保安负责,一旦电梯困人,还得通知专业人员来解困,这极大的降低了救援效率。为远程监控系统解决了这一问题,远程监控系统集通讯、故障诊断、微处理机为一体,它可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务中心(即电梯远程监控维修中心),使维修人员知道电梯问题所在并去处理。如轿厢由于发生门故障而被困于某层,远程维修中心根据故障状况判断后,则可允许用遥控方式来打开轿门和层门。
参考文献
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关键词：沥青路面；车辙；测试方法；防治措施
Abstract: the rut detection is an important subject of our country highway maintenance. This article discussed the causes of asphalt pavement rutting, then explain the asphalt test methods, and puts forward some prevention and treatment measures of road construction workers can be used to provide some reasonable reference.
Keywords: asphalt pavement; Rutting; Test methods; Prevention and control measures
中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
引言
随着我国公路系统的发展，沥青公路占总公路里程的比例日益增加。但是，由于我国高速公路的建设起步比较晚，优质的道路沥青比较缺乏，而且在铺设高速公路时路面结构也存在种种问题，因此路面破损的情况也经常出现，公路养护就成为建后公路最主要的问题。车辙是道路破损的最常见的病害，对道路的危害最大。
一、沥青路面车辙的产生原因
沥青路面在缓慢移动或重交通作用下会产生变形并留下永久性的微变形。随着时间的推移，这些微变形会积累并产生车辙现象。车辙随交通荷载的增大而增加。车辙是沥青混凝土路面沿轮迹纵向方向的凹陷。
1.半刚性基层路面的车辙主要产生于沥青混凝土面层，而产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不足，在车辆的重复荷载作用下产生变形累积。影响沥青混合料高温稳定性主要是沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力，沥青混合料产生塑性流动变形，最终骨架结构破坏失稳。
2.由于荷载作用超过路面各层的强度。发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形。成为结构性车辙。这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象。横断面成v字形。
3.沥青混凝土的侧向流动变形。高温下的沥青混合料处于以粘性为主的半固体，在轮胎荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，从而使混合料的网络骨架结构失稳。这部分半固态物质除部分填充混合料空隙外，还将随沥青混合料自由流动，从而使路面受载处被压缩而变形。
4.冬季埋钉轮胎形成的磨损性车辙。在我国由于基层基本上是半钢性基层，车辙基本上都属于沥青混合料的流动性车辙。对这种车辙可以说没有有效的维修方法。只有采用新的材料或将原有材料再生改造以更换产生车辙的层次。
二、沥青路面车辙测试方法
1.超声波检测技术
超声波检测技术是利用安装在车载系统上一定数量的传感器来完成的。
超声波检测技术的优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行定位和定量，超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗或有灰尘、有烟雾等恶劣环境中，而且超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于集成化，因此在道路状态检测中，特别是高等级水泥路面路基检测中的应用有着较广泛的前景。但是，超声波大部分检测设备需要通过有经验的检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论，对检测人员及分析人员的要求都比较高，人为因素对检测结果影响较大，波形不易记录和保存，不适宜完成自动检测。
波速法是超声波检测水泥路面路基状态的最基本的方法。研究证明，波在介质材料中行进的速度愈大，则介质材料的坚硬性愈大；反之，则介质材料愈松软。而介质材料的坚硬性实质上也反映了该种材料强度的高低，因此材料强度愈高，波速应愈大；材料强度愈低，则波速应愈小。这样，知道了波速，亦即知道了材料强度。
在土工试块及某些岩体中利用波速法进行无损检测有比较成熟的经验，用得也比较广泛。但水泥路面路基情况比较特殊，作为无损检测的超声波探头无法生根或埋置，从而造成检测工作的难度。因此，应该采用波速法与回弹法相组合的综合法。
2.激光检测技术
激光检测技术是将激光作为光源，配以相应的光电元件来实现的。激光可用来测距，激光测距原理是将光速为C的激光射向被测目标，测量其返回的时间t，利用公式求得激光器与被测目标距离d，即d=c・t/2。可见，激光测距的精度是由测试精度决定的。车载式全自动检测仪就是通过激光的非接触测距技术，获得路面变形曲线的。
激光检测技术属于非接触式测量技术，与接触式测量方法相比，具有限制更少、效率更高、不损伤测量表面、不易受被测对象表面状态影响等优点。
3.数字成像技术
近几年，计算机技术和光电技术得到迅猛发展，使得高分辨率CCD数字摄影成为可能，加之视频影像技术也高速发展，数字图像可以通过图像采集卡和视频采集卡得到，并可将其采集的视频信号和图像信息自动写入计算机内存中，并利用图像处理的方法进行自动处理，大大的提高了图像测量的速度和效率，免去了一些传统摄影测量过程中不必要的缓慢的摄影处理过程，因此出现了基于结构光和视频影像技术的微机图像处理测量系统。
此种数字成像检测技术是近几年国内外发展较快的一种车辙检测技术，其结构简单，虽然数据存储量大，但是受车辆振动影响较小。对于采用数字成像检测技术进行车辙检测，我国的科研人员进行了大量的研究，提出了很多设想，也取得了很大的进步。
三、沥青路面车辙的防治措施
沥青路面车辙已经成为我国沥青路面主要病害形式之一，严重影响了道路的使用功能，如不及时处理，很有可能诱发其它病害，对道路行车安全十分不利，必须采取合理的处理措施。主要从以下几个方面预防：
1.合理的路面结构
在路面结构层的设置上，必须科学合理。可以选用具有骨架密实结构的SMA或者孔隙率较大的密级配混合料作为面层，尽可能使路面层内形成稳定的嵌挤结构，或者增加大粒径透水性的柔性基层来抵抗路面由上到下较大的塑性以及剪切变形。针对我国现行车辙试验规范值偏小的情况，我们在沥青混凝土配合比设计时应有意识地提高混合料中车辙试验的动稳定度值标准，以减少车辙的产生。
2.控制材料的质量
选用粘度高、针入度小、软化点高、含蜡量较低的优质石油沥青；选用改性沥青，提高混合料的粘结力；采用满足规范级配要求的粒径较大的碎石、碎石含量较多的沥青混合料，严格控制针片状含量；严格控制沥青用量，尤其不要过量；尽量选择粗颗粒含量稍高、细颗粒含量适宜的级配。尽可能的不选用天然河砂，粘度较大的沥青可以提高沥青混合料的抗车辙能力。
3.控制施工工艺
沥青混凝土路面施工，需要工程技术人员了解各集料、沥青、矿粉的用量，控制混合料的级配、油石比，对于抗滑指标是混合料自身的纹理性能，不应牺牲压实度片面追求。
多功能改良超薄磨耗层技术主要适用于高等级沥青路面轻微车辙的预防性与维护性养护，但是不适用于已出现严重车辙的沥青路面。超薄磨耗层处理就是采用专门的摊铺设备，先在干净的道路表面铺撒一层改性乳化沥青，然后马上摊铺NovaChip沥青混合料，利用热沥青混合料的高温加速乳化沥青中水分的蒸发，使乳化沥青均匀分布在路面表层，填补车辙及细小空隙。多功能改良超薄磨耗层具有良好的抗磨耗和抗车辙性能，不需要对原路面进行铣刨。
4.保证施工质量
沥青路面在施工中，必须严格按照施工规范要求进行施工，控制好沥青混合料的施工温度和路面碾压工作。沥青混合料的温度过高，可能导致沥青过度老化，温度过低又会给摊铺碾压造成困难，导致粘附性能的降低，在碾压过程中，掌握好时间，争取有足够的压实时间，及时有效的压实是保证现场压实度，防止和减轻路面车辙的一个重要环节。
结语
随着公路建设事业的不断发展，沥青路面车辙的处理方法及检测技术也在不断更新完善，研究沥青路面车辙的产生原因并提出合理的防治措施，对于保证交通运输事业的顺利发展具有重要的意义。
参考文献
[1]夏士泉.沥青路面车辙现象分析及减轻车辙的措施［J］.市政技术,2010.
[2]沈金安,李福晋,陈景.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策［M］.人民交通出版社,2004.
式，随着高速公路路面检测技术的发展，高速公路路面检测的工
作效率了得到了显著的提高。本文对高速公路路面检测技术的发
展和相关的高新技术应用进行具体的研究。
关健词：高速公路、路面检测、检测技术
1引言：随着现代经济的发展，高速公路的使用率也呈显著的上升趋势。高速公路的使用性能和安全性也越来越重要，高速公路的路面检测是评价公路使用性能和使用安全性的最主要手段。近几年，高速公路的路面检测技术得到了飞速的发展，检测技术已经由传统的人工检测逐渐发展到了自动化检测和智能化检测，检测技术的发展使高速公路的路面检测工作效率也得到了显著的提高，从而保证了高速公路的平稳使用和路面养护工作的顺利进行。下面我们就高速公路路面的检测技术发展和新技术的应用进行具体的研究。
2高速公路公路路面检测的重要意义和技术发展的必要性
2.1高速公路路面检测是进行公路建设和管理的重要前提：高速公路的路面检测，不仅可以控制工程的质量和对工程进行客观的评定，还可以对高速公路的养护计划进行科学分析和合理分配。高速公路在建设的过程中，如果采用高效、先进的检测技术进行评价，能够及时的发现并采取有效手段，解决工程中的质量隐患，从而有效的保证路面的长期使用性能。同时对公路网的跟踪检测和分析评价，还可以深入的了解到，路面在使用过程中的性能劣化规律，为公路的养护方案确定和决策优化提供有利的科学依据。如果仅仅的依靠传统的人工方法，进行检测或者单靠经验来确定养护方案，往往会错过养护及修复的最佳时机，从而使有限的养护资金不能得到高效和应用。因此高速公路路面检测技术的不断提高和合理应用，使高速公路的经济效益和社会效益得到了不断的提高。
2.2高速公路公路路面检测对高校技术的必要性：高速公路建设事业的发展代表着世界各个国家的发达程度，而高速公路的检测技术标准又取决于，车流量的大小、车速以及车辆的行驶轨迹。高速公路的路面检测，是要求在不影响正常的车辆行驶情况下，既不破坏路面的原来结构，又能准确控制和评价高速公路的建设质量和运营使用状况，因此对先进的检测技术进行合理应用，是高速公路路面检测的必然趋势。高效率的路面检测设备的开发和应用所追求的原则是高效、准确和安全，也是就说应该以各种现代化的电子和机械自动化测量方式来代替传统的人工测量，并且能够应用计算机以及专业的软件，来实现测试数据的自动采集和计算分析。这样不仅可以避免人为的因素对检测数据的准确性和检测结果的干扰，而且还可以加倍的提高测试的速度和采集数据的频率，很大程度的提高了检测工作的工作效率和检测现场的安全性。
3我国高速公路路面检测技术的现状和智能发展要求
3.1我国高速公路路面检测技术的现状：目前我国的路面检测技术虽然发展的比较快，但是起步较晚，所以基础比较薄弱，其总体的技术水平与发达国家比还处在落后阶段。我国高速公路路面检测的现状是：一些现行的规范中，大部分的检测手段普遍存在测速慢、精度较低、可靠性较差的问题，甚至有些地区仍然沿用着人工检测方式；路面的无破损检测技术发展也较为缓慢，特别是对路面的强度及厚度进行测定时，仍然较多的依靠破坏性较大的取芯法进行试验检测；对路面的评定通常依赖经验的方法，对于计算机的辅助应用技术较为薄弱，所以用于科学检测与理论分析的实用化路面评定软件也十分缺乏；引进的国外检测设备缺乏一定的配套技术，有的甚至是国际上已经淘汰的产品，导致设备不能充分发挥其作用，甚至造成浪费；检测的体制有待完善，缺乏相应的技术人员或者技术人员的素质也有待提高。
3.2高速公路路面检测的智能发展要求：从上述我国检测技术上存在的问题可以看出，我国高速公路路面的检测技术如果想得到更加长远的发展，就必须转变思想、积极创新，广泛引进和应用能够适应路面检测要求的先进设备：（一）高精度、高稳定性的检测设备：高速公路的检测属于外业工作，野外的环境较为恶劣和复杂，在这种条件下应用的仪器和设备，必须具有较强的稳定性和适应性。尤其要能抵御了温度、温度、振动以及其它各类的外界干扰，并保持测试结果的准确性；（二）快速以及实时化的检测工具：高速公路路面的检测设备要能够快速的对检测现场的大量数据，进行采集和实时分析，并进行快速运算，从而提高检测工作的实时效率。同时也可以利用网络实现检测数据的远程传输，能够让室内的工作人员与测试现场的工作保持同步；（三）智能化和标准化的检测方式：由于高速公路路面检测的工作较为复杂，所以需要建立统一的检测标准体系，从而达到不同类型设备的检测结果，具有一定的相关性和可比性的目的。同时也要利用高科技的电脑设备，通过编制和完善智能的数据处理软件，来简化工作人员的工作流程，提高检测工作的效率和精准度；多功能的集成化系统：能够运用多功能的集成化系统，将各种路面检测的情况和问题进行统一的汇集和存储，尽量减少检测工作的重复投资现象。
4高速公路路面智能检测技术的组成和发展方向
随着高速公路路面检测工作发展的需要，智能化的检测技术得到广泛的应用是必然趋势。智能的检测技术可以在保证正常行车的状态下，自动进行路面平整度、路面车辙和破损度的检测，以达到良好的检测目的。
4.1检测数据的采集：在进行数据采集时主要是应用高速的摄像机和激光传感器等设备，进行快速和精确的路面情况数据采集。目前来讲进行路面平整度和路产信息的数据采集技术已经较为成熟，但对于路面的车辙和路面破损度的数据采集则难度则较高。目前对车辙数据的采集主要依靠，线激光全断面数据采集和点激光断面数据采集两种手段。我国使用较多的是线激光，因为此技术所获得的路面断面数据准确性较高；对路面的破损检测的数据采集，要根据路面破损类型的不同，采用不同的方法。路面破损一般病害通常采用的是图像识别法，对于沉陷拥包等病害则最好采用三维激光可视化系统，对病害进行精确的数据获取；平整度的检测方法是，在车辆的行驶过程中，通过测量汽车主体与路面的距离，而获得路面的平整度的各项数据指标。
4.2检测数据的处理：路面的平整度和车辙检测，由于数据采集比较简单，一般可以进行软件的自动数据处理，并生成规范的数据报表；而路面破损的处理软件的发展方向是对数据进行预处理，就是将没有破损的图片进行剔除，只处理有破损的图片，裂缝等病害采用人工加软件处理的方式进行。
