東方網(wǎng)4月19日消息：飛機機翼、發(fā)電用的汽輪機的葉片等，因為長(cháng)期使用，往往有不少微小的損傷。如果這些損傷能夠在早期就被發(fā)現，并依此及時(shí)判定關(guān)鍵部件的使用期限，也許，很多類(lèi)似馬航MH370那樣的悲劇就可以避免。

　　華東理工大學(xué)項延訓副教授領(lǐng)銜的“機械裝備服役損傷的非線(xiàn)性超聲導波評價(jià)原理和方法”項目，提供了一種全新的檢測方法，比超聲波更靈敏高效，還能據此判斷機械裝備的服役狀態(tài)。

　　靈敏高效的檢測方法

　　B超能夠穿透皮膚，“看”到肉眼不可見(jiàn)的病變。為什么機械裝備的損傷檢測不繼續用超聲波呢？這就與非線(xiàn)性超聲導波的特點(diǎn)有關(guān)啦。

　　首先是靈敏度。與超聲波不同，非線(xiàn)性超聲導波發(fā)射出去后，會(huì )產(chǎn)生高倍頻的諧波。分析這些諧波信號，研究者能夠發(fā)現100微米以下的細小損傷。非線(xiàn)性超聲導波可謂明察秋毫。而超聲波呢，一般只能發(fā)現500微米以上的損傷。在這個(gè)級別，檢測方法已經(jīng)較多。

　　機械設備在周期性載荷作用（例如機翼的上下振動(dòng)）或高溫高壓（例如發(fā)動(dòng)機）環(huán)境下服役，蠕變孔洞和微小裂紋這樣的早期損傷占其服役壽命的70%~80%以上。一旦發(fā)現500微米以上的損傷，短時(shí)間內設備就要“報銷(xiāo)”。若沒(méi)有發(fā)現，往往造成事故。因此，檢測方法的敏感度非常重要。

　　其次是高效性。傳統超聲波以逐點(diǎn)檢測方法居多，而非線(xiàn)性超聲導波能做到線(xiàn)狀檢測。相對于一個(gè)個(gè)的點(diǎn)來(lái)構成圖像，自然是“一掃一大片”的非線(xiàn)性超聲導波效率更高。

　　如同對付人類(lèi)的癌癥一樣，早發(fā)現、早干預能夠有效保證機械裝備的“生命”安全。在這方面，靈敏高效的非線(xiàn)性超聲導波具有強大的優(yōu)勢。

　　三大創(chuàng )新推動(dòng)理論到實(shí)踐

　　非線(xiàn)性超聲導波如此“能干”，為什么科學(xué)家想不到早點(diǎn)運用它呢？其實(shí)，早在上世紀90年代，已經(jīng)有人開(kāi)始研究。但是由于導波存在多模式和色散性，科學(xué)界長(cháng)期以來(lái)普遍認為它不存在強烈的非線(xiàn)性效應，相關(guān)理論體系缺失。

　　1996年，課題組成員鄧明晰教授就開(kāi)始了理論探索。他首次從理論上證明超聲導波非線(xiàn)性效應的存在，并在實(shí)驗中觀(guān)察到了其信號。這就完成了“證明存在”的第一步。

　　第二步就是探究非線(xiàn)性超聲導波“有什么用”——闡明它如何激發(fā)出來(lái)、與檢測材料的微損傷如何發(fā)生作用。2000年后，項延訓等開(kāi)始與鄧教授合作。他們針對鋁合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼等近10種金屬材料做實(shí)驗，改變發(fā)射頻率、改裝設備……終于發(fā)現微觀(guān)組織演化是非線(xiàn)性導波變化的主導因素，構建了微組織與非線(xiàn)性導波相互作用的理論模型，闡明了兩者之間的物理機制。

　　第三步是了解“怎么用”。課題組“系統建立了設備服役損傷、超聲導波非線(xiàn)性參量、剩余壽命的映射關(guān)系”，即能夠通過(guò)非線(xiàn)性超聲導波檢測設備的微損傷，推斷出設備的服役狀態(tài)及預測服役壽命。他們不僅構建了評價(jià)方法，還成功開(kāi)發(fā)了評價(jià)軟件，能夠實(shí)現機械損傷的定性、定量評價(jià)。

　　他們的這項工作得到了國內外約55個(gè)課題組的引用和正面評價(jià)，尤其是非線(xiàn)性超聲領(lǐng)域，國際上40多個(gè)課題組中90%都引用了他們的工作。課題組發(fā)表了相關(guān)論文79篇，在國際三大應用物理雜志發(fā)表的論文數占1999年以來(lái)該方向論文總量的70%，他引510次。

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來(lái)源:解放日報