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无损检测文化

熊博士转载  阿斯米  2017-09-22

一、无损检测-—现代工业的“质量卫士”

无损检测是建立在现代科学技术基础上的一门应用型技术学科，它以不损坏被检测物体内部结构为前提，应用物理的方法，检测物体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部结构，检查物质内部是否存在不连续性（即缺陷），从而判断被检测物体是否合格，进而评价其适用性。

无损检测学科几乎涉及到了物理科学中的光学、电磁学、声学、原子物理学以及计算机、数据通讯等学科，在冶金、机械、石油、化工、航空、航天各个领域有广泛的应用。

假如没有无损检测技术的应用，钢铁的质量难于保证，机器可能会停止运转，飞机难于起飞，火箭难于上天，汽车可能会在路上翻车，火车可能会出轨，石油和天然气管道可能会发生泄漏，锅炉和压力容器可能会发生爆炸……,可以说，在现代科学技术应用领域中，没有哪种技术能够象无损检测那样具有如此广泛的科学基础和应用领域。

作为现代工业的基础技术之一，无损检测技术在保证产品质量和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，其“质量卫士”的美誉已得到工业界的普遍认同。

无损检测就其自身性质而言，它着重于科学技术的具体应用，因此，它是一门应用性很强的技术性学科，具有很强的操作性或工艺性。

操作技术的娴熟与否，很大程度上决定着检测结果的准确性，这种技术不仅表现在具体的操作上（例如：超声波探头的运动），而且表现在检测机械的运动、自动化的控制、以及计算机的应用上，因此将无损检测称之为综合应用型技术学科并不为过。

无损检测技术不仅有着深刻的科学背景，而且有着丰富的文化内涵；无损检测凝聚着现代科学的智慧，闪耀着现代文化的光辉，现代文明有无损检测的一份贡献。在人类进入辉煌的21世纪的今天，我们应该以更高的视角来审视无损检测文化现象。

二、无损检测文化的历史底蕴

以德国科学家伦琴1895年发现X射线为标志，无损检测作为应用型技术性学科已有一百多年的历史；然而，当我们打开历史的篇章，拂去岁月的封尘，我们会惊奇地发现，无损检测技术的起源和发展有着丰厚的历史底蕴。

让我们沿着历史长河，随着物理科学发史的线索，以更宽广的视野去寻找无损检测学科成长的足迹。

2.1 中国古代无损检测的朴素思想

我们的祖国是世界文明古国, 对科学技术的发展有过伟大的贡献, 我国古代科学技术文化遗产中就有不少应用无损检测技术的记载，从中可以看出我国古代早已具有朴素的无损检测科学思想。

在我国先秦时期的《考工记》、《墨经》等著作中，记载着光学、力学和声学的物理学知识，从而使无损检测的朴素思想可以追溯到远古的时代。

早在2500多年前，我国春秋时期的齐国有部重要的手工业工艺技术典籍《考工记》，就记载着当时铜冶炼过程中用无损检测的方法控制铸铜质量内容：“凡铸金之状，金(铜)与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”

这段文字准确地记载了铜冶炼时，通过观察烟气的颜色以确定冶炼的过程，即借助冶炼时烟气的不同颜色来判断被冶炼的铜料中杂质挥发的情况，从而判定铜水出炉的时机。

这说明我国春秋时代就有朴素的无损检测技术应用，这与今天的红外测控技术何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨经》中记载并论述了有关小孔成像及光色与温度的关系。

在春秋战国时期，我国发现磁石具有吸铁和指南的性质。公元前3世纪，古书《韩非子》记载有司南（磁铁石指南的现象）；《吕氏春秋》记有“慈（磁）石召铁”， 这也许是磁场吸引力的最早记载。公元前2世纪，刘安（公元前179—前122）著《准南子》，记载了人造磁铁和磁极斥力等现象。

《论衡》是东汉王充（公元27 97年）所著，记载有关力学、热学、声学、磁学等方面的物理知识，内容十分丰富。王充在《论衡》中有：“生人所以言语呼吁者，气括口喉之中，动摇其舌，张歙其口，故能成言。譬犹吹萧笙，萧笙折破，气越不括，手无所弄，则不音。夫箫之管犹人之口吞也，手弄其孔犹人之动吞也。”又说：“令人操行变气远近，宜与鱼等，气应而变，宜与水均。”

可见他已认识到人发声是使空气振动而产生的，指出了振动的传播要通过媒质，并将声音在空气中的传播用可见的水波的传播来作了比喻。这种比喻，在今天超声检测中讲声波的干涉和衍射时，仍然适用。

《梦溪笔谈》是北宋中期的政治家和科学家沈括（1031—1195）所著，这是一部在中国科学史上占有重要地位的著作，记载有关于地磁偏角的发现，凹面镜成像原理和共振现象等。

《梦溪笔谈》指出“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”说明沈括在实验中已发现了磁偏角。《梦溪笔谈》还除了通俗地讲了凹面镜成像和针孔成像的道理，对光的直线传播、光的折射现象和虹的形成进行了研究和解释。这些道理在今天的磁力探伤和射线探伤中仍然适用。

元朝时代的实验物理学家赵友钦(1279—1368)著《革象新书》，记载有他作过的光学实验以及光的照度、光的直线传播、视角与小孔成象等问题。

他在书中对光学现象作了比较深入的研究和详细的描述，并用实验进行小孔成像的研究，指出了小孔成像的规律。他在实验中指出，光通过小孔时，不论孔的形状如何，屏上得到的光斑总是发光物的像。

当孔相当大时，则屏上得到的光斑形状随孔的形状而定，孔方则方，孔圆则圆。他对这个现象的解释是“罅小则不足容日月之体，是以随日、月之形而圆，及其缺则皆缺。”

“罅大而可容日、月之体也。”说明了小孔成像与孔的大小有关。经过一系列的周密的观察实验以后，赵友钦指出：“凡景近窍者狭，景远窍者广；烛远窍者景亦狭，烛近窍者景亦广。

景广则淡，景狭则浓。烛虽近而光衰者，景亦淡，烛虽远而光盛者，景亦浓。由是察之，烛也，光也，窍也，景也，四者消长胜负，皆所当论者也。”这段论述与今天射线探伤中关于几何不清晰度的解释可以说是完全一样。

根据声音频率的变化来判断物体内部结构是一种古老的检验方法。在我国明朝时期宋应星所著《天工开物》一书有如下记载：“凡釜，即成后，试法以敲之，响声如木者佳，声有差音则铁质未熟之故，它日易损坏。”这种古老的声音检测方法，在今天质量检测中仍有广泛的应用。

我国古代的科学技术如同群星灿烂，光辉闪耀，只是到了近代由于清朝封建王朝的腐败和外国帝国主义的入侵，我国的科学技术才逐渐落后了。