混凝土建筑結(jié)構(gòu)的超聲檢測方法

混凝土強度的超聲檢測方法白洪源前言隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國土木工程發(fā)展勢頭迅猛。與此同時對建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量亦有著更高層次的要求，不僅體現(xiàn)在擬建建筑上，而且對已建結(jié)構(gòu)的當(dāng)前性能給予了更多的關(guān)注?；炷潦且环N多相混和材料，由于其復(fù)雜的成型工藝（包括配料、攪拌、成型和養(yǎng)護(hù)等工序），其質(zhì)量控制是一個系統(tǒng)工程。即使質(zhì)量管理非常好的結(jié)構(gòu)，亦會因為非人為因素和非可控因素的影響，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成較多的初始缺陷，如局部不密實、空洞區(qū)等。更何況對于我國量大面廣的建筑，做到“個個工程皆精品”是不現(xiàn)實的，除去一些故意為之的因素，有時亦會由于人為的疏忽或者設(shè)備的限制，出現(xiàn)漏振、漏漿或者粗骨料架在鋼筋骨架上的現(xiàn)象，必然會形成局部的蜂窩或空洞；混凝土本來就是一種帶裂縫工作的材料，施工、設(shè)計和使用方面的原因會使混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。由于工程結(jié)構(gòu)在建設(shè)及使用期間存在著上述的誘發(fā)損失的不安全因素，因此，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷是非常有意義的且重要的。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件損傷檢測的手段和方法很多，各自的特點和適用條件也不相同。一般分為破損檢測技術(shù)、半破損檢測技術(shù)和無損檢測技術(shù)三類，但是由于無損檢測的特點和優(yōu)勢，是目前主要的檢測技術(shù)手段。超聲檢測是近年來發(fā)展最快的一種無損檢測手段，已得到廣泛應(yīng)用。本文擬對超聲檢測在混凝土強度檢測的應(yīng)用做一初步的介紹。建筑結(jié)構(gòu)超聲檢測的歷史超聲波是指頻率在入耳聽聞以上的在連續(xù)介質(zhì)中傳播的彈性波。人們早就從大自然中得到啟示，利用超聲波可以探測目標(biāo)，如蝙蝠在黃昏時通行自如而不撞擊墻壁和樹木，海豚在水中可以準(zhǔn)確地跟蹤捕捉目標(biāo)，都是因為他們具有發(fā)射和接收超聲波的功能。后來，在航海中人們就用超聲波探測冰山J2.1超聲檢測技術(shù)的發(fā)展歷史[1~4]超聲技術(shù)的實際應(yīng)用在上世紀(jì)二十年代發(fā)展是很迅速的。強超聲波在上世紀(jì)二十年代首先被報導(dǎo)用于空化、加熱、乳化和浮動。超聲波用于混凝土的無損檢測始于上世紀(jì)40年代末。1949年加拿大的Leslie和Cheesman、英國的Jones等應(yīng)用超聲脈沖進(jìn)行混凝土檢測獲得成功。在本世紀(jì)七八十年代，由于超聲全息、回波頻譜分析、超聲探頭和大規(guī)模集成電路、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使得數(shù)字化、自動化、智能化超聲檢測和超聲成像技術(shù)變成了熱點。另一方面，由于各種新型材料，特別是高性能功能材料的發(fā)展（如先進(jìn)復(fù)合材料，功能陶瓷材料，微電子材料等），使得超聲檢測廣泛地用于材料的物性評價和工程壽命評估，超聲檢測技術(shù)與斷裂力學(xué)和材料科學(xué)發(fā)生了更加深入密切的聯(lián)系，在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣闊的用武之地。我國于20世紀(jì)50年代后期開始進(jìn)行這項技術(shù)的研究應(yīng)用。魏墨盒教授首先開始了混凝土超聲檢測方法的研究，試驗研究了混凝土強度及配合比參數(shù)與超聲脈沖速度、衰減系數(shù)等聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系。60年代初主要是應(yīng)用超聲脈沖法進(jìn)行裂縫探測及應(yīng)用專用曲線進(jìn)行強度檢測，大量引進(jìn)前蘇聯(lián)及東歐國家的研究成果。與此同時，在對測強時影響因素的消除和測缺時的判別依據(jù)都有創(chuàng)新性的成果。70年代后期以及80年代超聲檢測技術(shù)得到了快速發(fā)展，在測強、測裂縫和測缺陷方面都取得了一系列首創(chuàng)性的成果，包括各種影響因素的研究及修正、缺陷判據(jù)法的發(fā)展及完善等。隨著超聲檢測技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，研究深度不斷加深，其中80年代中期的一個應(yīng)用方面的重大發(fā)展是用超聲法檢測混凝土灌注樁，于1984年首次應(yīng)用。與此同時，制訂了超聲檢測的相關(guān)技術(shù)規(guī)程，對其普及應(yīng)用起到巨大的推動作用。90年代以來，超聲檢測技術(shù)的最大進(jìn)展在于對檢測結(jié)果分析技術(shù)方面，例如在測缺技術(shù)方面，其分析判斷方法由經(jīng)驗性判斷上升為數(shù)值判據(jù)判斷，再由數(shù)值判據(jù)上升為圖像判據(jù)。2.2超聲檢測儀器的發(fā)展歷史[1~5]最初的自動超聲探傷采用模擬式多通道探傷儀，其存在的難題是缺陷的當(dāng)量判別，因為動態(tài)波形難以觀察，只能用閘門內(nèi)閾值報警及記錄的方法。而在實際的強電干擾的環(huán)境下信噪比很差，嚴(yán)重地影響自動探傷的可靠性。隨著70年代計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機開始應(yīng)用于自動超聲檢測信號處理中，既提高了設(shè)備的抗干擾能力；又實現(xiàn)了對缺陷信號的自動讀數(shù)、自動識別、自動補償、定量和報警。1986年起，世界各主要工業(yè)國家數(shù)字化超聲波探傷儀得到迅速發(fā)展，目前新一代的超聲波探傷儀正進(jìn)一步向小型化和多功能化發(fā)展。我國50年代初引進(jìn)蘇聯(lián)超聲波探傷儀，初期長春應(yīng)用物理所仿制了加拿大生產(chǎn)的超聲波探傷儀。60年代，先后形成上海儀器廠（原中原電器廠）、營口探傷儀器廠、武漢電子儀器廠和汕頭超聲波儀器廠等超聲波儀器專業(yè)生產(chǎn)廠，1964年同濟(jì)大學(xué)研制出了第一臺非金屬超聲儀。70年代，聲測儀由60年代的電子管式儀器發(fā)展為晶體管化集成電路模擬超聲儀。到70年代中期，我國生產(chǎn)的非金屬超聲儀及其配套產(chǎn)品在技術(shù)性能方面已可媲美于國外同類產(chǎn)品甚至超過它們。由于計算機水平的落后，直到80年代末期才開始數(shù)字化超聲儀的研究，陸續(xù)出現(xiàn)了一些超聲波形采樣裝置、超聲波形記錄儀、超聲波形分析儀，以及事實上分析儀與探傷儀一體的可切換顯示的模擬數(shù)字混合便攜式超聲波探傷儀，90年代中期各種型號的數(shù)字式超聲儀相繼問世，有的儀器功能和性能指標(biāo)已能和國外先進(jìn)儀器媲美。3.結(jié)構(gòu)超聲檢測3.1超聲法檢測混凝土強度安全性是工程結(jié)構(gòu)的首要目標(biāo)，對于混凝土結(jié)構(gòu)而言，混凝土的強度是影響結(jié)構(gòu)承載力和安全性的最重要的指標(biāo)之一。對某些特定結(jié)構(gòu)（如需改建、擴(kuò)建或?qū)ζ浒踩阅墚a(chǎn)生懷疑的結(jié)構(gòu)等）進(jìn)行混凝土的強度檢測是必需的。超聲法測強是可行的檢測技術(shù)之一。3.1.1原理及方法超聲波在物質(zhì)內(nèi)的傳播速度，一般有如下規(guī)律SI：V=非（1—u）...[p（1+u）（1—2u）] （1）式中，。為泊松比，P為密度（kgm3），e為彈性模量（兒）。由上式不難看出，超聲波速和物質(zhì)的彈模有著極其密切的相關(guān)關(guān)系；眾所周知，混凝土材料的強度和彈模在現(xiàn)象學(xué)上有著較好的概率相關(guān)性，究其實質(zhì)，兩者的概率相關(guān)來源于物理相關(guān)，因為兩者有著許多相同的重要影響因素；由此不難知道：超聲波在混凝土中的傳播波速和混凝土強度必然存在著一定的相關(guān)關(guān)系，而這種相關(guān)性的強弱取決于我們對其它影響復(fù)雜的影響因素的把握。如果我們能完全控制對超聲聲速和混凝土強度兩者都有影響的因素，那么我們甚至有可能獲得聲速和強度的確定性相關(guān)關(guān)系。但是實際情況的復(fù)雜性和我們控制能力的有限性，上述目標(biāo)是很難實現(xiàn)的。退而求其次，可以分析各因素的影響并對其進(jìn)行修正是現(xiàn)實可行的辦法。通過超聲法檢測實踐發(fā)現(xiàn)，超聲在混凝土中傳播的聲速與混凝土強度值的確有密切的相關(guān)關(guān)系，一般而言，混凝土強度越高，超聲波傳播速度越快。超聲波法檢測混凝土強度的基本原理正是基于上述的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)超聲波傳播速度，推算出混凝土強度。由上述分析不難發(fā)現(xiàn)，超聲法測強的關(guān)鍵在于得到聲速一一強度的關(guān)系（亦稱測強曲線，包括函數(shù)形式或圖表形式），而測強曲線對被測工程的適用性極大地影響著檢測結(jié)果的可信程度。當(dāng)然最合理的方式莫過于通過機理分析獲得聲速和強度的理論物理關(guān)系，但是由于問題的復(fù)雜性，采用一種普通的數(shù)學(xué)模型，嚴(yán)密定量地描述這種相關(guān)關(guān)系是比較困難的；或者把握主要影響因素的經(jīng)驗物理關(guān)系；然而實際應(yīng)用中大部分采用的是純經(jīng)驗公式，即由試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計而來。由于影響因素的復(fù)雜性，混凝土中超聲聲速與混凝土強度之間通常呈非線性關(guān)系。目前比較常用的超聲測強曲線主要有以下幾種形式［7］：TOC\o"1-5"\h\z幕函數(shù)型： f =avb (2a)指數(shù)函數(shù)型： fc =aebv［8］ (2b)拋物線型： fc =a+bv+cv2 (2c)式中，a,b,c為經(jīng)驗系數(shù)，fc為超聲法測定的混凝土強度換算值。例如，上海的測強專用曲線即為幕cu函數(shù)形式，其中系數(shù)a=0.0012、b=6.8808［9］。同為測強曲線，根據(jù)數(shù)據(jù)獲得的途徑的不同又可分為三類：統(tǒng)一曲線、地區(qū)性曲線和校準(zhǔn)曲線4，10］。統(tǒng)一曲線是采用統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)混凝土試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的條件下，通過大量的破損試驗與非破損試驗所建立的曲線；地區(qū)性曲線是采用本公司、本地區(qū)常用的原材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝配制的混凝土試塊，通過較多的破損與非破損試驗所建立的曲線；校準(zhǔn)曲線是采用與本工程、工廠的構(gòu)件混凝土相同的原材料、配合比和成型養(yǎng)護(hù)工藝配置的混凝土試塊，或者直接從生產(chǎn)過程中隨機均勻直接取料(混凝土拌和物)制作混凝土試塊，通過較多的破損與非破損試驗所建立的曲線。從上述三類曲線的獲得途徑可知，由于混凝土結(jié)構(gòu)與試塊的組成、養(yǎng)護(hù)和試驗條件等基本一致，即將幾乎全部的影響因素給控制了，所以校準(zhǔn)曲線可以直接由于混凝土強度推算；雖然組成和養(yǎng)護(hù)條件基本相同，但是試驗狀態(tài)存在差異，所以采用地區(qū)性曲線推算混凝土強度時需要考慮試驗狀態(tài)的修正系數(shù)；對于統(tǒng)一曲線，不論是組成和養(yǎng)護(hù)條件還是試驗狀態(tài)，現(xiàn)場和標(biāo)準(zhǔn)條件都存在差異，所以使用時需要對各影響因素進(jìn)行修正，以提高測量精度和曲線的適用性。由于采用地區(qū)性曲線和統(tǒng)一曲線檢測混凝土強度時都需要乘以修正系數(shù)，所以兩者又可統(tǒng)稱為修正系數(shù)法。3.1.2影響因素分析由于情況不同，并不是每個工程都有條件或可能制作校準(zhǔn)曲線。而對于地區(qū)性曲線和統(tǒng)一曲線都需要對相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，以獲得更加精確的經(jīng)驗物理關(guān)系，進(jìn)而對原結(jié)果進(jìn)行修正，改善精度。即使采用校準(zhǔn)曲線，亦會有其它的一些影響因素是需要考慮的，例如構(gòu)件的橫向尺寸效應(yīng)和構(gòu)件中鋼筋的影響等。超聲法檢測混凝土強度，主要是通過測量在測距內(nèi)超聲傳播的平均速度來推定混凝土的強度。超聲聲速可能受到混凝土性能無關(guān)的某些因素的影響，且不可避免地要受到混凝土材料組分與結(jié)構(gòu)狀況差異的影響，為減小檢測誤差，都需要對上述因素進(jìn)行修正，建立超聲檢測混凝土強度曲線時應(yīng)綜合考慮上述因素加以修正。這些影響大致歸納如下諸方面：橫向尺寸效應(yīng)通常縱波速度是指在無限大介質(zhì)中測得，隨著試件橫向尺寸減小，縱波速度可能向桿、板的聲速或表面波速度轉(zhuǎn)變。在無限大介質(zhì)或塊體中，聲速和彈模有如下關(guān)系［刀：TOC\o"1-5"\h\zE=v2(1+U)(1-2U)...R1—u)］ (3a)上式是超聲測強的理論基礎(chǔ)之一。但是隨著構(gòu)件尺寸的變化，聲速和彈模的關(guān)系亦會發(fā)生變化：對于板： E=v2p(1—U) (3b)對于梁和桿件： E=v2p (3c)式中V為聲速，E為彈性模量，U為泊松比，P為密度。比較上述各式不難發(fā)現(xiàn)，超聲波在板和桿中的傳播速度比無限大介質(zhì)中縱波聲速為小。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)橫向最小尺寸d>2人（人為波長）時，聲速大體與塊體中聲速相當(dāng)；當(dāng)*dv2時，聲速降低約2.5%?3%；當(dāng)0.2人vdv人時，聲速降低約6%?7%，此時會給強度估計帶來很大的誤差。所以在混凝土測強時必須注意并盡可能避免試件橫向尺寸的影響囹。溫度和濕度的影響混凝土處于環(huán)境溫度為5°C?30°C情況下，因溫度升高引起的速度減小不大，當(dāng)環(huán)境在40°C?60°C范圍內(nèi)，脈沖速度值約降低5%，這可能是由于混凝土內(nèi)部的微裂縫增多所致。溫度在0C以下時，由于混凝土中的自由水結(jié)冰，使脈沖速度增加（自由水的v=1.45kms，冰的v=3.50kms）?；炷恋目箟簭姸入S含水率的增加而降低，而超聲波傳播速度隨著孔隙被水填滿而逐漸增高。速度的變化特性取決于混凝土的結(jié)構(gòu)，隨著混凝土孔隙率的增大，干混凝土中超聲波傳播速度的差異也增大。在相同的力學(xué)強度下，水中養(yǎng)護(hù)的混凝土比空氣養(yǎng)護(hù)的混凝土具有更高的超聲傳播速度。相同強度的混凝土，在水下養(yǎng)護(hù)，其傳播速度高達(dá)4.6kms，而在空氣中養(yǎng)護(hù)，其傳播速度約4.1kms。濕度對超聲波傳播速度的影響可解釋為：1）水中養(yǎng)護(hù)的混凝土具有較高的水化度并形成大量的水化產(chǎn)物，超聲波傳播速度對此產(chǎn)物的反映大于空氣中硬化的混凝土；2）水中養(yǎng)護(hù)的混凝土，水分滲透并填充了混凝土的孔隙，由于超聲在水里傳播速度為1.45kms，在空氣中僅0.34kms，因此，水中養(yǎng)護(hù)的混凝土具有比在空氣中養(yǎng)護(hù)的混凝土大得多的超聲波傳播速度，甚至掩蓋了隨著混凝土強度增長而提高的聲速影響。有關(guān)資料表明，潮濕狀態(tài)或很干燥狀態(tài)（含水率遠(yuǎn)低于自然干燥狀態(tài)），超聲波檢測混凝土抗壓強度值會受到很大影響。若含水率增高4%，聲速相應(yīng)增大5%，代入測強曲線，計算混凝土強度值可能增加40%，將產(chǎn)生嚴(yán)重的檢測誤差［4,11］。由于含水率對強度和聲速截然相反的效應(yīng)，嚴(yán)重影響混凝土測強的精度，因此非常有必要對含水率的影響進(jìn)行修正，一個比較直接的辦法就是在測強曲線中引入含水率作為一個新的參量，建立聲速——含水率推算混凝土強度的回歸方程。童壽興等$］針對強度值在20?120MPa范圍內(nèi)的混凝土，建立了聲速一一含水率綜合法推定混凝土強度的回歸方程式;商濤平等9對上海市測強曲線進(jìn)行了含水率的修正。試驗表明，經(jīng)過含水率修正后，測強精度明顯改善，同時亦擴(kuò)展了測強曲線的適用范圍。結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋的影響［12］鋼筋中超聲傳播速度約為普通混凝土中超聲波傳播速度的1.2?1.9倍。因此測量鋼筋混凝土的聲速時如果在超聲波通過的路徑上存在鋼筋，測讀的“聲時”可能是部分或全部通過鋼筋的傳播“聲時”，使混凝土聲速計算偏高。當(dāng)鋼筋的軸向垂直于聲速方向時，由于鋼筋斷面占整個聲程的比例較小，對結(jié)果的影響不是很明顯；但是如果鋼筋的軸向平行于聲速方向，可能會對聲時產(chǎn)生較大的影響，這在推算混凝土的實際強度時可能出現(xiàn)較大的偏差，應(yīng)設(shè)法避免或修正。最理想的情形是經(jīng)由鋼筋傳播的聲信號落在直接由混凝土傳播的信號之后，分析表明，當(dāng)測量線離開鋼筋軸線約1/8?1/6測距時，基本可避免鋼筋的影響。粗骨料品種、粒徑和含量的影響［4］在混凝土多相復(fù)合體系中，粗骨料所占比例甚大，其數(shù)量、品種及顆粒組成等往往對混凝土的總聲速造成極大的影響，甚至稍微增加一些碎石的用量或采用較高彈性模量的骨料，敏感性最強的是超聲脈沖的聲速；但在一定的范圍內(nèi)，它對混凝土強度的影響卻并不那么顯著。比較水泥石、砂漿和混凝土三種試件的超聲檢測，在強度值相同的情況下，混凝土的超聲脈沖聲速最高，砂漿次之，水泥石最低。差異的原因主要是超聲脈沖在骨料中傳播的速度比混凝土中傳播速度快，聲波通路上粗骨料多，聲速則高；反之，通路上粗骨料少，聲速則低。如果不考慮上述因素的差異，簡單地采用某一特定的測強曲線推定混凝土強度可能會產(chǎn)生很大的誤差，造成測強曲線無法普遍應(yīng)用。混凝土中水泥石的強度及其與骨料的粘結(jié)能力是混凝土強度的決定因素，但它所占比例小，對總聲速的影響不大。如果能將混凝土硬化水泥漿的聲速或砂漿聲速從混凝土總聲速中分離出來，建立換算的硬化水泥凈漿聲速或砂漿聲速與混凝土強度的關(guān)系，則可消除骨料各因素的影響。這種將原來的混凝土聲速換算為相應(yīng)的水泥石或砂漿的聲速的方法稱為聲速換算法。建筑材料科學(xué)研究院和陜西建筑科學(xué)研究院在這方面進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。水灰比及水泥用量的影響囹混凝土的抗壓強度取決于水灰比，隨著w.，c降低，混凝土的強度、密實度以及彈性性質(zhì)則相應(yīng)提高，超聲脈沖在混凝土中的傳播速度也相應(yīng)增大；反之，超聲脈沖速度隨著W.P的提高而降低?；炷笼g期的影響試驗表明，在硬化早期或低強度時，混凝土的強度的增長小于聲速v的增長，即曲線斜率很小，聲速對強度的變化十分敏感。隨著硬化進(jìn)行，或?qū)姸容^高的混凝土，斜率值迅速增大，甚至在強度達(dá)到一定值后，超聲傳播速度增長極慢，因而采用超聲法推算混凝土的強度，必須十分注意聲速測量的準(zhǔn)確性。簡言之，不同齡期混凝土的強度一一聲速關(guān)系是不同的，當(dāng)聲速相同時，長齡期的混凝土強度較高。施荷芳等［13］在限定其它影響因素的條件下，探討混凝土的齡期與聲速之間的關(guān)系，在大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，給出了混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件下28d的硬化過程中超聲聲速的變化規(guī)律，得出了如下的回歸方程：vaDb （4）式中v為聲速，D為混凝土齡期，a,b為待擬合系數(shù)。尹榮［14］對混凝土的早期強度的超聲檢測進(jìn)行了研究，試驗結(jié)果表明，在早期，脈沖傳播速度和強度的相關(guān)性好于后期，而且早期用聲速檢測估算混凝土強度更靈敏，精度更高，是確實可行的。混凝土缺陷與損傷對測強的影響［4］采用超聲檢測和推定混凝土的強度時，只有混凝土強度波動符合正態(tài)分布的條件下，才能進(jìn)行混凝土強度的推定。這就是要求混凝土內(nèi)部不應(yīng)存在明顯缺陷和損傷如果把混凝土缺陷或損傷的超聲參數(shù)用以強度的評定，有可能使檢測結(jié)果不真實或承擔(dān)削弱安全度的風(fēng)險。應(yīng)力狀態(tài)的影響"］目前，國家規(guī)范及各地區(qū)都建立了基準(zhǔn)測強曲線可供參考。但是應(yīng)該注意到建立基準(zhǔn)測強曲線時，混凝土試件是在不受力狀態(tài)下測得波速的，而實際工程中的構(gòu)件。則是處于不同的受力狀態(tài)，那么推定混凝土強度時，受力狀態(tài)下測得的波速是否需要修正？混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的，彈性模量隨應(yīng)力的增長而降低，而波速與彈模的關(guān)系則是混凝土超聲測強的基礎(chǔ)。試驗研究表明，波速對應(yīng)力的變化不敏感，當(dāng)應(yīng)力大于最大應(yīng)力的百分之七十時，波速才有較明顯的變化，因此對處于正常承載狀態(tài)的承力構(gòu)件，利用波速強度基準(zhǔn)曲線推測混凝土的強度無須修正。4.超聲檢測技術(shù)的展望混凝土的超聲檢測是目前應(yīng)用最為廣泛的混凝土檢測技術(shù)之一，但是它并不是一個僵化的技術(shù)，而是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷擴(kuò)展的體系，尤其是隨著電子技術(shù)和軟件技術(shù)日新月異的發(fā)展，混凝土的超聲波檢測的智能化、自動化趨勢日益明顯，這既取決于硬件技術(shù)，又與軟件技術(shù)息息相關(guān)。4.1硬件技術(shù)數(shù)字式超聲探傷儀的發(fā)展有兩個趨勢：1.應(yīng)用方便，這就要求儀器重量輕，體積小；2.功能強大。實現(xiàn)上述要求需要硬件技術(shù)的支持，這在很大程度上取決于整個電子工業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)步。高速大容量低功耗存儲單元，超高速低功耗AD轉(zhuǎn)換器，功能強大、速度極快的中央處理單元和數(shù)字信號處理器（DSP）（同樣要求有很低的功耗），這些都有賴于大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和工藝的進(jìn)步。對儀器的體積和功耗甚為重要的顯示器件的進(jìn)步將取決于高分辨率、快反應(yīng)速度的液晶顯示器件技術(shù)和其它低功耗平板顯示器件技術(shù)的進(jìn)步，與儀器重量直接相關(guān)的是高效充電電池技術(shù)的進(jìn)展。在制造工藝方面，表面安裝技術(shù)（SMT）將被普遍采用，這將大大減小儀器的體積，從而可使儀器具備更復(fù)雜的功能最后值得一提的是越來越受重視的專用集成電路（ASIC）技術(shù)，它的廣泛采用可大大減小電路板的尺寸和大大降低功耗。4.2軟件技術(shù)當(dāng)儀器具備了一定的硬件基礎(chǔ)之后，儀器的功能很大程度上取決于軟件的發(fā)展。超聲波探傷中的缺陷定性歷來是一個復(fù)雜的課題?，F(xiàn)有儀器（包括數(shù)字式儀器）提供的信息并不能直接反映缺陷的性質(zhì)盡管目前有些數(shù)字儀器提供了一些輔助的手段，如包絡(luò)線功能、譜分析功能等。然而缺陷的定性在目前仍主要依賴于探傷人員的經(jīng)驗和分析判斷，這對探傷人員的理論修養(yǎng)、知識面和經(jīng)驗有很高的要求，也是超聲探傷技術(shù)復(fù)雜的一個原因?，F(xiàn)代人工智能學(xué)科的發(fā)展為實現(xiàn)機器自動缺陷定性提供了可能。運用模式識別（或分類）技術(shù)和專家系統(tǒng)，在把大量的已知缺陷的各種特征量輸入樣本庫，使機器可能接受人的經(jīng)驗（專家的經(jīng)驗）并具備自學(xué)習(xí)之后，即具備了自動缺陷定性（分類）的能力，并可通過不斷的學(xué)習(xí)，使這種能力不斷提高。這都有賴于人工智能領(lǐng)域的發(fā)展。圖像判據(jù)法是缺陷判定的新的發(fā)展方向，這都有賴于