浅谈无损检测技术在水利工程质量检测中的应用

浅谈无损检测技术在水利工程质量检测中的应用

张耀文

（河北金涛建设工程质量检测有限公司）

摘要：水利工程的施工质量对于当地水资源调动、农业灌溉、城市用水乃至经济发展都有着不可忽视的重要作用，但是由于水利工程结构过于复杂，且具有一定的特殊性，因此为了能够确保其基本构成部分的质量水平，通常需要利用无损检测技术，对混凝土强度、钢筋锈蚀以及浅裂缝等进行质检，从而帮助技术人员对其中的结构质量问题进行针对性的处理。

关键词：无损检测技术；水利工程；质量检测

引言：水利工程对于我国的综合领域有着极为重要的战略意义，目前来看，我国在社会经济发展的推动下，我国诸多地区在进行社会建设的过程中，对于水利工程的应用需求越来越高，并且在规划统计的角度来看，水利工程对于我国诸多地区的未来发展建设仍然有着必不可少的重要意义。而在这一背景下，水利工程质检行业市场极为广阔，科技引领下，以往的破坏性检测技术已经逐渐淘汰，开始使用无损检测技术，但是由于技术限制，导致该技术的应用优势难以得到充分发挥，因此，相关单位需要多方面地加强技术应用，为水利工程的结构稳定以及使用寿命带来有效保障。

一、无损检测技术概述

无损检测技术指的是在无损坏被检测物体的原有状态的情况下，就可以对其物理化学性质进行精准检测的技术内容。这一技术源于20世纪初期左右，在经历了种种技术优化以及长时间发展而不断成熟，在我国各类工程项目中的质量检测环节已经得到了一定程度的应用。由于水利工程本身的长期性以及特殊性，使得相应的质量检测较为长期，且具有实时性的特点，而无损检测技术就可以在保障质量检测采样的可靠性，且不破坏采样结构完整性的前提下进行原始工程用料、工程结构等方面的质量检测工作。

二、无损检测技术的应用优势

（一）连续性

在水利工程的质量检测过程中，无损检测技术的应用能够帮助技术人员在同一地点以及时间段之内进行技术操作，这就可以有效保障质量检测数据的实时性以及连续性，保证质量检测工作的秩序以及效率水平，为数据的精准程度以及可信程度带来全面保障。运用无损检测技术，技术人员就可以对检测对象开展连续持久的检测工作，无需在检测过程中进行人为中断，进一步加强了对数据精准性的把控程度，也大大缩减了质量检测工作的时间需求。

（二）适应性

无损检测技术能够在各类工程项目的质量检测环节中得到应用，且与传统质量检测技术相比，这一技术显然具备更高的效率水平，因此无损检测技术的适应性更强，能够结合水利工程的结构建设特点以及运行环节来获取相应的检测数据，大大提升工程质量水平以及使用寿命的同时，也能够为工程质量安全问题隐患进行合理管控，一定意义上实现了水利工程领域的现代化建设。

（三）便捷性

由于无损伤检测技术能够实现远距离检测的效果，无需技术人员抵达工程现场进行危险性的检测操作，也能够避免因为检测操作的复杂性而导致检测数据精准程度出现偏差的问题，不仅能够有效保障水利工程质量检测工作的整体效率水平，也能够为技术人员带来诸多方面的操作方便，无损检测技术的应用能够有效打破传统工程质量检测技术的局限性。此外，无损检测技术在水利工程质量检测环节中的应用可以帮助技术人员全面了解工程各方面物理量的信息数据，并以此为依据，开展水利工程结构的质量安全问题的分析与预测，对工程材料、技术设备等方面进行综合质量检测，从而为工程建设带来有效的质量保障。

（四）物理特性

无损检测技术本身就是一项物理量的检测技术手段，在水利工程质量检测环节中，这一技术不会对检测对象造成结构以及性能方面的破坏，不仅能够保证水利工程的各个检测面得到有效保护，也能够及时获取相应的检测结果，对于水利工程的建设质量以及材料用量等方面都能够得以有效管控，为工程建设以及后期维修都能够带来有效的质量评判结果。

三、无损检测技术在水利工程质量检测中的应用

（一）超声波无损检测技术的应用

超声波无损检测在水利工程质量检测环节中需要使用到数字超声仪，并且在检测过程中技术人员也需要对该技术的各项技术规定以及指标。具体如下：

（1）检测信号时频转换

在超声波无损检测的过程中，检测信号时频状态是能够帮助技术人员判断工程质量标准的重要参数指标，一般来说，时频所呈现的时间与频率是可以利用函数模型以及关系式来进行分解，而在传统的时频解析过程中，主要是以小波变换法以及傅里叶变换法为主，指的是在获取超声波信号的时频数据之后，利用模板函数来进行解析的过程，这一解析方式对于数据源有着较高的要求，且在计算过程中经常会因为种种不确定因素而影响计算结果的精准程度。而在Hillbert-Hwang变换技术中，就可以通过超声波的稳定信号来建立多个时频频谱，并根据不同频谱的信号分量来进行针对性分析，最后将各个分析结果进行整合，获取平稳信号在相同时间与频率的频率中的具体表现情况，保证时频数据的精准程度，这一技术主要利用了本征模态函数，结合信号时频数据的变化规律来进行计算，通过超声波检测的瞬时频率的信号振动规律以及模式，在函数范围内，其平均值以及瞬时值达到交汇点，这一函数模型就会对数据条件进行统计，将复杂的超声波信号内容分解成多个函数模型，根据信号发送的时间推移来形成时间、振幅、频率这三个维度的时频频谱。而技术人员就可以在其中寻找信号频率中的极值以及平均值，结合超声波信号的世事变化来进行函数范围内的信号变换瞬时值的计算，结合每一段检测时间内的信号来进行局部区域的极值以及平均值计算。

（2）缺陷信号模态分解

如果超声波信号在质量检测的过程中发现了水利工程结构中的质量问题，就会向外界发送出缺陷信号，让技术人员能够对这一信号进行分析与识别，从而帮助工作人员明确水利工程的详细情况。一般来说，缺陷信号分析工作最为常用的模态分解，具体步骤主要是，技术人员需要先对缺陷信号中的时频与其他频谱的关联性，并利用超声波滤波的方式来确定缺陷信号的具体形式，结合时间、频率等方面以及干扰因素，利用正常信号进行对比参考。之后，技术人员还需要函数模型对缺陷信号进行初步分解，将其中的组成特点进行全方位的了解，并组建相应的频谱，在频谱正常更新的过程中对其时频特征进行探测，计算缺陷信号的能量密度。

（二）空气耦合无损检测技术应用

（1）空气耦合声场

技术人员可以结合空气耦合能量传递与换能器频率，并通过频率增加以及衰减来对水利工程的质量缺陷进行判断，根据水利工程的地理位置选址来进行环境参数的设定，以此来保证质量检测的工作水平，例如温度、地区平均温度、标准气压等。而在环境参数确定的前提下就可以利用增加感应芯片的方式来增强换能器对于空气耦合能量的识别与感应能力。此外，在进行质量检测的过程中也需要保证空气耦合能量能够与能量转换阈值相匹配，保证换能器尾部的振动能够具备规律性，以此来降低换能器的能量转换消耗情况。

声场测量值的获取也需要保证该地区的空气流动性能够得到有效控制，最好是在无气流环境下开展检测，而空气耦合的具体程度需要根据换能器的气流接收孔进行判断，需要在空气耦合的过程中向这一位置进行辐射传播，以此来保证波长能够满足孔径条件

（2）空气耦合质量

空气耦合的质量检测过程中经常会因为传播介质的影响而导致检测结果出现一定程度的偏差，具体来说，主要是由吸收以及散射这两方面原因而致使其发生衰弱的问题，在空气温度系数能够达到信息传播条件时，吸收衰减就会在气流中对信息传播造成干扰影响，但是在一般情况下，气体的信号传播能力相较于固体以及液体而言较弱，因此若想要保证信号传输频率能够达到相应标准，就需要对空气流体进行改善，其密度越高，信号的传播频率就会越低，因此需要降低空间内的流体密度，以此来尽可能提升传播效率。

（三）可视化设备无损检测技术应用

（1）数据采集

可视化设备的应用需要结合水利工程质量检测的数据分析来建立起相应的信道，并制定出相应的信道参数与水利工程质量标准参数，具体的参数制定需要根据设备型号来合理调整。之后就可以对水利工程运行过程中的实时信息以图像的形式进行分析以及收集，为技术人员带来更加直观精准的数据信息，而由于数据采集的实时性，技术人员在信道数据连接中需要设置相应的采集阈值，从而为后续的可视化设备操作程度控制带来有效保障，一般来说，数据采集需要根据频率、模式以及工作电压作为主要检测对象，利用波形扫描的方式来进行可视化设备的应用。

水利工程的内部与外部检测数据需要保持一致性，能够通过可视化设备来传输到机械手控制中心之中，进行数据信息的储存，并在数据检测的过程中能够快速读取检测信号内容，保证可视化设备运行效率，以此来规划出相应的机械手质量检测轨迹。

（2）轨迹跟踪

可视化设备的轨迹跟踪检测工作，需要将机械手的操控与水利工程材料轴线能够时刻保持统一水平线上，保证机械手与操作中心的指令能够在时间层面上维持同步，才能保证轨迹跟踪检测的可靠性以及时效性。而在平面直角坐标系中，需要完成定点检测才能进行机械手运行轨迹的记录。

四、结语

综上所述，无损检测技术在水利工程的质量检测工作环节中具有极为明显的应用优势，本文主要对超声波无损检测技术、空气耦合无损检测技术以及可视化设备无损检测技术的应用进行论述，超声波需要对时频状态与函数模拟予以高度重视，并对检测结果进行数据化分析；空气耦合检测需要利用换能器来进行信道传播信道的搭建，以此来保证信息获取的精准性与效率性；可视化设备需要对机械手操作的运行轨迹进行关注，从而进行数据采集。需要技术人员结合实际情况进行无损检测技术的合理选择与应用，为质量检测工作水平带来保障。

参考文献

[1]张健萍.三种无损检测技术在水利工程质量检测中的应用[J].黑龙江水利科技,2022,50(03):175-178.

[2]王超.无损检测技术在水利工程质量检测中的应用研究[J].工程技术研究,2021,6(11):97-98. [3]曹广越.无损检测技术在水利工程质量检测中的应用[J].水利技术监督,2021(04):40-44+132.

[3]崔雪.浅谈无损检测技术在水利工程质量检测中的应用[J].治淮,2021(03):27-29.

[4]薛翔骏.超声波检测技术在水利工程质量检测中的应用[J].黑龙江水利科技,2020,48(06):132-134.