1、无损检测的基本概念：检测是综合运用科学方法及专业技术对某种产品或部件、材料的质量、安全、性能、环保等方面进行检测，从而评定是否达到政府、行业或用户要求的质量、安全、性能等方面的标准。检测覆盖的应用领域即包括有色、钢铁、建筑、石油、机械、轻工等传统材料领域，也包括航空航天、高铁、新能源、电子信息等新型功能材料和先进结构材料。检测行业是随着社会的进步和发展，基于全社会对研发、生产制造过程、产品的质量、对生活健康水平、对社会环境保护等方面的要求不断提高，并随着检测技术的不断进步而持续发展，渗透到社会生产和生活的各个层面和环节。

检测方法中，无损检测（Non-DestructiveTesting）是指在不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。与破坏性检测相比，无损检测主要具备以下3个特点：①非破坏性，对于试件进行检测的同时不会损害被检测对象的使用性能；②全面性，必要时可对被检测对象进行100%全面检测，这是破坏性检测无法做到的；③全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，对于批量生产的标准化产品只能采取抽查的方式进行检验；而无损检测可以对产品制造过程中的各个环节进行检测，直至对产成品进行全面测试。

由于无损检测具有非破坏性、互容性、动态性和严格性等特点，现如今已成为工业发展中必不可少的有效工具，在一定程度上反映出一个国家的工业发展水平。目前，主要无损检测方法包括超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）五类，在特种设备、轨道交通、兵器、核电、航空航天、能源电力等下游行业中得到广泛应用，其具体对比情况如下：

无损检测技术的应用已经遍及我国经济建设和人民生活的各个方面，大到飞机、卫星等航空航天，小到日常生活用品，在国民经济的各个命脉行业中承担关键角色，是保证和提高产品质量的重要手段，体现了国民经济发展水平。根据中国机械工程学会组编的《无损检测发展线路图》统计，经过实施无损检测后，各行业的产品增值情况为：机械产品约5%，国防、宇航、原子能产品为12%-18%，火箭为20%左右。

2、超声无损检测：超声无损检测技术则可以追溯到20世纪初期。1929年，前苏联科学家索科夫率先提出利用超声波穿透物体去探测内部缺陷和结构，建立了早期的超声波成像系统。20世纪60年代，超声检测技术已经成为有效而可靠的无损检测手段，并在工业探伤领域得到广泛应用。进入20世纪90年代，超声无损检测仪器的数字化和电子计算机技术的快速发展催生了超声检测新技术的开发，超声衍射声时技术（TOFD）和相控阵技术（PA）等科技创新方法不断涌现，使得超声检测结果可以进行数据追溯。

从技术原理来看，人们能够听到声音是因为声波传到了我们的耳内，声波的频率在20HZ～20,000HZ，频率低于或超过上述范围时人们无法听到声音，频率低于20HZ的声波称为次声波，频率超过20,000HZ的声波称为超声波。声波、次声波、超声波都是机械波，有声速、频率、波长、声压、声强等参数，在界面也会发生反射、折射。机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面（如缺陷或被测物件的底面等）就会产生反射、折射和波形转换。这种现象可被用来进行超声波探伤。

传统超声检测采用脉冲法进行检测，高压发生器发出的电压施加在探头上，由于压电效应的存在探头发射出超声波脉冲，通过声耦合介质（如机油或水等）进入材料并在其中传播；遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回超声探头，超声探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在显示端的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度（与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较），即可测定缺陷的位置和大致尺寸。

脉冲回波探伤法通常用于锻件、焊缝等的检测。可发现工件内部较小的裂纹、夹渣、缩孔、未焊透等缺欠。被检测物要求形状较简单，并有一定的表面光洁度。为了成批地快速检查管材、棒材、钢板等型材，可采用配备有机械传送、自动报警、标记和分选装置的超声探伤系统。

近年来，超声无损检测仪器的数字化和电子计算机技术的快速发展催生了超声检测新技术的开发，超声相控阵技术（PAUT）逐渐成为无损检测行业主要技术发展趋势，应用范围得到了不断推广，传统的常规脉冲回波超声技术正逐渐被超声相控阵技术和全聚焦技术等替代。

超声相控阵技术是借鉴相控阵雷达技术的原理发展起来，起先应用于医学领域，最初系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限，随着电子技术和计算机技术的发展，超声相控阵技术逐渐用于工业无损检测，尤其是在核工业与航空航天领域取得了很多技术上的突破，并越来越广泛地应用于锅炉、压力容器、轨道交通、航空航天的无损检测。常规的超声检测通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只产生一个固定的声束，其声束传播是预先设定的，在固定材料中不能变更；超声相控阵技术则采用了多个压电晶片，这种晶片排列称为阵列，阵列中的每一个晶片称为阵元，阵列晶片组辐射的总能量形成超声束。通过控制阵列中各阵元的激励（或接受）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接受）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面的变化，达到检测的目的。

依据相控阵技术，相控阵超声检测仪较常规工业超声探伤仪相比具有如下显著优势：第一，可大幅提高检测速度，可实现多角度扫查，通过独有的S扇扫描，相当于拥有多种角度的探头同时工作，检测效率以及缺陷检出率更高，适用于批量生产和自动化生产。相控阵超声波信号可以形成多种显示，包括A显示、B显示、C显示、D显示和S显示，通过平面投影图形成顶视图、侧视图和端视图；

第二，超声相控阵检测仪可以实现直观的图像化检测结果，一些高端的设备甚至可以3D的形式实时显示检测状态，直观显示产品结构及缺陷分布，而常规工业超声探伤仪只能通过波形来分辨产品缺陷，检测结果不直观且对分析人员的技术水平要求很高。

第三，相控阵超声检测仪对于形状复杂的工件具有更大的优势，能够解决很多常规工业探伤仪不能解决的难题，如检测涡轮叶片的叶根，常规工业超声探伤仪因为探头声束角度单一，存在很大的盲区，容易造成漏检。

第四，常规工业超声探伤仪精度相对较低、远距离传输和大规模存储困难，大部分难以实现位置编码记录，无法进行数据的全纪录以及复杂的分析处理；超声相控阵技术是基于相位控制的声束合成技术，精度高，可实现待测区域的声能集中检测，并具有多样的可视化显示，能够实现海量数据的长期保存，形成工业检测“数字底片”，取用、再分析及通讯传输方便，更符合工业自动化、智能化的需求。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国无损检测行业市场发展深度调查及投资战略可行性报告》

3、无损检测未来发展趋势：随着“工业4.0”的推动，给超声无损检测技术的研究和应用提出了更高要求，也带来了新的发展机遇。为了满足工业装备智能化、高质量制造和高可靠性应用的检验检测需要，超声无损检测技术与设备向着专用精量化、自动化、全过程无人化和数据管理智能化的发现发展。

①专用化、精量化：随着检测环境和待检对象的多样化、复杂化和多元化，单一检测设备或者通用化检测方法已经无法满足所有客户需求，需要针对具体被检物定制化研究专用检测工艺方法和技术标准，建立与特定材料结构全生命周期检测要求相适应的专用检测标准和设备，实现各类缺陷和精量化检测和工艺参量、过程与设备的标准化。因此，针对特定客户的专项检测要求开发定制化的检测方法和检测设备，将是超声无损检测的一个发展趋势，同时也是提高超声检测适用范围、增加技术附加值的有利途径。

目前，行业内领先企业通常采用案例型服务模式为客户提供定制化整套无损检测系统，针对特定用户需求开展联合研究，提供专用无损检测设备或技术。

②自动化：智能化是“工业4.0”发展的目标，智能化检测的基础是无损检测与结果评第四，常规工业超声探伤仪精度相对较低、远距离传输和大规模存储困难，大部分难以实现位置编码记录，无法进行数据的全纪录以及复杂的分析处理；超声相控阵技术是基于相位控制的声束合成技术，精度高，可实现待测区域的声能集中检测，并具有多样的可视化显示，能够实现海量数据的长期保存，形成工业检测“数字底片”，取用、再分析及通讯传输方便，更符合工业自动化、智能化的需求。

3、无损检测未来发展趋势：随着“工业4.0”的推动，给超声无损检测技术的研究和应用提出了更高要求，也带来了新的发展机遇。为了满足工业装备智能化、高质量制造和高可靠性应用的检验检测需要，超声无损检测技术与设备向着专用精量化、自动化、全过程无人化和数据管理智能化的发现发展。

①专用化、精量化：随着检测环境和待检对象的多样化、复杂化和多元化，单一检测设备或者通用化检测方法已经无法满足所有客户需求，需要针对具体被检物定制化研究专用检测工艺方法和技术标准，建立与特定材料结构全生命周期检测要求相适应的专用检测标准和设备，实现各类缺陷和精量化检测和工艺参量、过程与设备的标准化。因此，针对特定客户的专项检测要求开发定制化的检测方法和检测设备，将是超声无损检测的一个发展趋势，同时也是提高超声检测适用范围、增加技术附加值的有利途径。

目前，行业内领先企业通常采用案例型服务模式为客户提供定制化整套无损检测系统，针对特定用户需求开展联合研究，提供专用无损检测设备或技术。

②自动化：智能化是“工业4.0”发展的目标，智能化检测的基础是无损检测与结果评定过程的自动化。随着工业自动化和智能化的发展，下游各行业需要对各类特定精密部件进行自动化无损检测，自动化检查设备需求日趋增加。自动化检测设备集成了超声相控阵检测仪器或超声板卡、检测方法、超声换能器及扫查装置、机械传动、自动化控制、自动化机器人等多个领域，其采用机械装置夹持超声换能器和传动被检测工件，通过电气控制系统进行扫查覆盖，实现检测参量设置、激励控制、探测控制、扫描成像控制、数据管理和检测结果分析与评定过程的自动化。

③自主化：目前我国在无损检测新技术相关的关键器件和高端设备上依赖进口，部分自主集成建立的检测设备的性能也取决于国外器件性能，在可设计性、可集成性、检测性能和自动化程度等方面受到限制。而国外成套检测设备一般成本高昂、交货期长，且容易受到国外政策封锁禁运或限制，这已成为制约我国无损检测技术向自动化、智能化方向发展的一个主要因素。为了更好地满足国内无损检测技术设备的应用需求，推动未来的研究、应用和发展，需要实现核心器件、核心算法和高端设备的自主化。

④向在役监测及检测大数据分析发展：随着通信技术和物联网技术等的发展，一方面，超声在役监测在石化、压力容器等领域率先获得应用，大量的监测结果能够直接反映结构在役过程中的失效过程，对大量监测数据的汇总处理是实现失效预测，提高结构使用安全的有效手段；另一方面，超声检测发现的大量缺陷对于结构安全性影响程度的研究，是工业设计部门选材的重要依据，在超声检测所能发现的缺陷尺寸越来越小的情况下，研究缺陷检出之后的损伤评价，建立相关数据库，是未来超声无损检测的一个发展趋势。