超声导波检测技术的发展历程

在Ei Compendex、Ei Inspection和Elsevier Science数据库中，以“guided waves”为主题词，全面系统地检索了2003～2013年收录的全部文献，总共检索出1000余篇有关超声导波技术的文献。从文献内容看，其应用领域各不相同，但总的趋势是从实验室逐步走向现场应用的实际情况。

为了解近10年来超声导波技术领域的最新研究动态，按照检索得来的文献发表时间进行统计和分类。超声导波技术论文发表的时间分布如图1-6所示，可以看出：

1）2003～2008年，研究超声导波领域的论文数量基本持平，变化波动不大；

2）2009～2013年，研究超声导波领域的论文数量逐年递增，且维持在较高水平。

图1-6 超声导波技术论文发表的时间分布

发生上述情况主要有三方面原因：首先，随着数学理论和模拟仿真技术的日益发展，导波技术理论方程也越来越成熟了，新兴的各种数值模拟软件越来越多地应用到该领域，导波方程考虑了更多的现场实际应用情况；其次，导波的激励方式和模式控制技术的发展保障了导波检测技术精度；再者，随着信号技术的发展，各种学科交叉发展，这样更便于学者从复杂多变的导波信号中提取更多有用信息，并进行相互验证。

总之，随着工业的发展，人们对结构健康监测技术有更迫切的需求，这将导致导波技术应用的进一步深化。

按照作者不同的国别，统计分析检索文献，超声导波技术论文发表的国别及地区分布如图1-7所示。可见，美国的超声导波检测技术论文最多，第二是中国，日本和英国分别位居第三和第四。这4个国家作者发表的总论文数量占检索文献总数的80%。

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图1-7 超声导波技术论文发表的国别及地区分布

由此可见，越是经济发达国家的科研学者越关注超声导波检测技术研究工作。主要原因是发达国家拥有先进的设备、人才，可以更好地对超声导波应用进行研究。其他国家包括德国、法国、加拿大等，发表的论文基本都在100篇以内。中国在超声导波领域的研究仅次于美国，但也仅为美国的一半，这需要进一步加深相关研究，才能逐渐与世界先进检测技术接轨。

详细分析检索到的1000余篇文献，根据其不同研究方向和重点进行统计，超声导波技术成果形式的类别分布如图1-8所示。

图1-8 超声导波技术成果形式的类别分布

经过统计分析发现，这些科技成果以理论方法为主，实际成果应用不到10%，因此超声导波技术的成果应用是未来超声导波发展的主要方向。

实际应用成果中以特种设备导波检测技术的文献所占比重最大，约占文献总数的80.1%，而特种设备领域又以管道缺陷检测为最多；其次是结构检测；再次是岩土方面。这是因为交叉学科的发展、各行业间的相互渗透极大地推动了超声导波技术的发展进程，促使人类进入了导波技术时代。超声导波起初用于板状结构缺陷的检测，由于引起速度快、效率高而得到快速发展。同时，超声导波也提供了一种方便精确测量结构缺陷的方法，已经成为压力容器、压力管道、电厂炉管、锚杆、结构件、医学骨骼、岩石土壤缺陷检测的重要工具^[32-39]。因其检测快速准确而得到广泛应用。

从超声导波检测的发展趋势看，快捷的超声导波检测技术也正逐步从实验室研究走向工程实践，尤其是超声导波在弹性管中的传播理论及载荷激发方法在工程应用中具有广阔的前景^[40]。本书就是将超声导波应用到有机热载体炉积炭检测技术当中来。