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無損檢測文化

熊博士轉(zhuǎn)載  阿斯米  2017-09-22

一、無損檢測-—現(xiàn)代工業(yè)的“質(zhì)量衛(wèi)士”

無損檢測是建立在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的一門應(yīng)用型技術(shù)學(xué)科，它以不損壞被檢測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為前提，應(yīng)用物理的方法，檢測物體內(nèi)部或表面的物理性能、狀態(tài)特性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢查物質(zhì)內(nèi)部是否存在不連續(xù)性（即缺陷），從而判斷被檢測物體是否合格，進(jìn)而評(píng)價(jià)其適用性。

無損檢測學(xué)科幾乎涉及到了物理科學(xué)中的光學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)、原子物理學(xué)以及計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊等學(xué)科，在冶金、機(jī)械、石油、化工、航空、航天各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

假如沒有無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，鋼鐵的質(zhì)量難于保證，機(jī)器可能會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，飛機(jī)難于起飛，火箭難于上天，汽車可能會(huì)在路上翻車，火車可能會(huì)出軌，石油和天然氣管道可能會(huì)發(fā)生泄漏，鍋爐和壓力容器可能會(huì)發(fā)生爆炸……,可以說，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，沒有哪種技術(shù)能夠象無損檢測那樣具有如此廣泛的科學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域。

作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，無損檢測技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量上發(fā)揮著愈來愈重要的作用，其“質(zhì)量衛(wèi)士”的美譽(yù)已得到工業(yè)界的普遍認(rèn)同。

無損檢測就其自身性質(zhì)而言，它著重于科學(xué)技術(shù)的具體應(yīng)用，因此，它是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)性學(xué)科，具有很強(qiáng)的操作性或工藝性。

操作技術(shù)的嫻熟與否，很大程度上決定著檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，這種技術(shù)不僅表現(xiàn)在具體的操作上（例如：超聲波探頭的運(yùn)動(dòng)），而且表現(xiàn)在檢測機(jī)械的運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)化的控制、以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用上，因此將無損檢測稱之為綜合應(yīng)用型技術(shù)學(xué)科并不為過。

無損檢測技術(shù)不僅有著深刻的科學(xué)背景，而且有著豐富的文化內(nèi)涵；無損檢測凝聚著現(xiàn)代科學(xué)的智慧，閃耀著現(xiàn)代文化的光輝，現(xiàn)代文明有無損檢測的一份貢獻(xiàn)。在人類進(jìn)入輝煌的21世紀(jì)的今天，我們應(yīng)該以更高的視角來審視無損檢測文化現(xiàn)象。

二、無損檢測文化的歷史底蘊(yùn)

以德國科學(xué)家倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X射線為標(biāo)志，無損檢測作為應(yīng)用型技術(shù)性學(xué)科已有一百多年的歷史；然而，當(dāng)我們打開歷史的篇章，拂去歲月的封塵，我們會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，無損檢測技術(shù)的起源和發(fā)展有著豐厚的歷史底蘊(yùn)。

讓我們沿著歷史長河，隨著物理科學(xué)發(fā)史的線索，以更寬廣的視野去尋找無損檢測學(xué)科成長的足跡。

2.1 中國古代無損檢測的樸素思想

我們的祖國是世界文明古國, 對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有過偉大的貢獻(xiàn), 我國古代科學(xué)技術(shù)文化遺產(chǎn)中就有不少應(yīng)用無損檢測技術(shù)的記載，從中可以看出我國古代早已具有樸素的無損檢測科學(xué)思想。

在我國先秦時(shí)期的《考工記》、《墨經(jīng)》等著作中，記載著光學(xué)、力學(xué)和聲學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，從而使無損檢測的樸素思想可以追溯到遠(yuǎn)古的時(shí)代。

早在2500多年前，我國春秋時(shí)期的齊國有部重要的手工業(yè)工藝技術(shù)典籍《考工記》，就記載著當(dāng)時(shí)銅冶煉過程中用無損檢測的方法控制鑄銅質(zhì)量內(nèi)容：“凡鑄金之狀，金(銅)與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也。”

這段文字準(zhǔn)確地記載了銅冶煉時(shí)，通過觀察煙氣的顏色以確定冶煉的過程，即借助冶煉時(shí)煙氣的不同顏色來判斷被冶煉的銅料中雜質(zhì)揮發(fā)的情況，從而判定銅水出爐的時(shí)機(jī)。

這說明我國春秋時(shí)代就有樸素的無損檢測技術(shù)應(yīng)用，這與今天的紅外測控技術(shù)何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨經(jīng)》中記載并論述了有關(guān)小孔成像及光色與溫度的關(guān)系。

在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，我國發(fā)現(xiàn)磁石具有吸鐵和指南的性質(zhì)。公元前3世紀(jì)，古書《韓非子》記載有司南（磁鐵石指南的現(xiàn)象）；《呂氏春秋》記有“慈（磁）石召鐵”， 這也許是磁場吸引力的最早記載。公元前2世紀(jì)，劉安（公元前179—前122）著《準(zhǔn)南子》，記載了人造磁鐵和磁極斥力等現(xiàn)象。

《論衡》是東漢王充（公元27 97年）所著，記載有關(guān)力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等方面的物理知識(shí)，內(nèi)容十分豐富。王充在《論衡》中有：“生人所以言語呼吁者，氣括口喉之中，動(dòng)搖其舌，張歙其口，故能成言。譬猶吹蕭笙，蕭笙折破，氣越不括，手無所弄，則不音。夫簫之管猶人之口吞也，手弄其孔猶人之動(dòng)吞也?！庇终f：“令人操行變氣遠(yuǎn)近，宜與魚等，氣應(yīng)而變，宜與水均?！?

可見他已認(rèn)識(shí)到人發(fā)聲是使空氣振動(dòng)而產(chǎn)生的，指出了振動(dòng)的傳播要通過媒質(zhì)，并將聲音在空氣中的傳播用可見的水波的傳播來作了比喻。這種比喻，在今天超聲檢測中講聲波的干涉和衍射時(shí)，仍然適用。

《夢溪筆談》是北宋中期的政治家和科學(xué)家沈括（1031—1195）所著，這是一部在中國科學(xué)史上占有重要地位的著作，記載有關(guān)于地磁偏角的發(fā)現(xiàn)，凹面鏡成像原理和共振現(xiàn)象等。

《夢溪筆談》指出“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”說明沈括在實(shí)驗(yàn)中已發(fā)現(xiàn)了磁偏角。《夢溪筆談》還除了通俗地講了凹面鏡成像和針孔成像的道理，對(duì)光的直線傳播、光的折射現(xiàn)象和虹的形成進(jìn)行了研究和解釋。這些道理在今天的磁力探傷和射線探傷中仍然適用。

元朝時(shí)代的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家趙友欽(1279—1368)著《革象新書》，記載有他作過的光學(xué)實(shí)驗(yàn)以及光的照度、光的直線傳播、視角與小孔成象等問題。

他在書中對(duì)光學(xué)現(xiàn)象作了比較深入的研究和詳細(xì)的描述，并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行小孔成像的研究，指出了小孔成像的規(guī)律。他在實(shí)驗(yàn)中指出，光通過小孔時(shí)，不論孔的形狀如何，屏上得到的光斑總是發(fā)光物的像。

當(dāng)孔相當(dāng)大時(shí)，則屏上得到的光斑形狀隨孔的形狀而定，孔方則方，孔圓則圓。他對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的解釋是“罅小則不足容日月之體，是以隨日、月之形而圓，及其缺則皆缺。”

“罅大而可容日、月之體也?！闭f明了小孔成像與孔的大小有關(guān)。經(jīng)過一系列的周密的觀察實(shí)驗(yàn)以后，趙友欽指出：“凡景近竅者狹，景遠(yuǎn)竅者廣；燭遠(yuǎn)竅者景亦狹，燭近竅者景亦廣。

景廣則淡，景狹則濃。燭雖近而光衰者，景亦淡，燭雖遠(yuǎn)而光盛者，景亦濃。由是察之，燭也，光也，竅也，景也，四者消長勝負(fù)，皆所當(dāng)論者也。”這段論述與今天射線探傷中關(guān)于幾何不清晰度的解釋可以說是完全一樣。

根據(jù)聲音頻率的變化來判斷物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種古老的檢驗(yàn)方法。在我國明朝時(shí)期宋應(yīng)星所著《天工開物》一書有如下記載：“凡釜，即成后，試法以敲之，響聲如木者佳，聲有差音則鐵質(zhì)未熟之故，它日易損壞?！边@種古老的聲音檢測方法，在今天質(zhì)量檢測中仍有廣泛的應(yīng)用。

我國古代的科學(xué)技術(shù)如同群星燦爛，光輝閃耀，只是到了近代由于清朝封建王朝的腐敗和外國帝國主義的入侵，我國的科學(xué)技術(shù)才逐漸落后了。