时间：2023-06-02 09:59:30
关键词：激光测距；数字化检测；脉冲激光回波信号；激光雷达
中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0120-03
测距激光雷达是一种用途最广的激光雷达，普遍应用于工业、交通、建筑等民用领域，同时在火控、导航、侦查探测、跟踪测量、防空预警等军事领域广泛应用。当前，由于远程精确打击和导弹防御在现代化战争中占据着主体地位，激光雷达的测距威力成为制约其应用扩展的一个重要方面，展开提高激光测距威力研究有着十分重要的意义。
一、提高测距威力方法分析
激光雷达测距方程为：
（1）
其中：为激光发射峰值功率，为发射光学透过率，为接收光学透过率，接收光学面积，目标反射截面积，目标反射率，大气双程透过率，激光束散角，探测系统的灵敏度。
由雷达测距方程可以看出，提高激光测距威力的方法有：增大激光发射峰值功率、提高发射接收光学透过率、增大接收光学口径、减小激光束散角、提高探测系统灵敏度等措施。由于激光转换效率很低，提高激光发射功率，会导致系统的功耗、体积显著增加，并对冷却系统的散热性能提出苛刻要求。目前，激光雷达光学透过率可以达到80%以上，通过提高光学透过率来增强测距威力的难度很大且效果有限。增大接收光学面积，可以有效提高激光测距威力，但会导致系统体积和重量的成倍增加，同时引入大量的背景光噪声。激光束散角必须与系统跟踪精度相匹配，如果减小激光束散角，就必须提高系统跟踪精度，技术难度大、成本高。探测系统灵敏度受探测器灵敏度、回波检测技术等的制约，探测器灵敏度与器件的工艺水平有关，提高探测器灵敏度的难度很大。随着数字技术飞速发展，研发低信噪比下回波信号的数字化检测方法，可以有效提高探测系统的灵敏度，并且具有成本低、适用性强等优点。
目前，国内常规测距激光雷达的回波检测处理方法为固定阈值检测法，即将回波脉冲信号与设定阈值进行比对，低于设定阈值的回波脉冲被剔除，高于设定阈值的回波脉冲信号被保留。通常测量量程（20km）内保留的回波脉冲一般不多于10个，然而由于固定阈值检测法的工作环境适应能力很差，无法自动适应天气、环境及亮暗背景等的变化，如果阈值设置过低就会出现工作环境好的情况下可正常测距，工作环境变差时会出现虚警，甚至无法正常测距。这就要求阈值设置不能太低，传统激光测距雷达的回波阈值为1.2V左右，这就导致低于1.2V的有效回波信号被丢失，大大降低了设备的测距能力。
数字化检测处理技术通过高速AD器件将回波通道进行数字化转换，并对回波通道进行带通数字滤波处理，然后利用超低阈值对回波通道进行一次固定阈值检测，该检测保留了通道中几乎所有的回波脉冲，并记录下这些脉冲的位置、波形、脉宽、幅度、幅度排名等有效信息。采用恒虚警方法对回波脉冲进行二次动态阈值检测，依据设备的虚警率要求、被测目标状态与数据处理能力，从一次检测结果中选取幅度排名靠前的回波脉冲，该动态阈值检测具有很强的环境适应能力，可依据通道的噪声情况实时自动调整二次检测阈值的高低。对二次检测结果采用先跟踪再检测技术，降低虚警率，提高目标检测正确性及对弱小目标的检测概率。
二、数字化检测方法
由于目标回波具有闪烁性、时间相关性以及回波幅度随距离增加急剧下降等特点。借鉴微波雷达等处理方法，对目标回波脉冲先进行多目标离散跟踪，分析并跟踪所有可能的目标运动轨迹，再对这些目标运动轨迹进行智能检测判断，提取出真实目标回波。
数字化检测处理软件主要包括：超低阈值回波脉冲检测（一次检测）、动态阈值回波脉冲检测（二次检测）、相关匹配处理（多目标离散跟踪）、目标智能检测确认处理、目标距离解算与修正等几个部分。
超低阈值回波脉冲检测是回波脉冲的一次检测，完成回波通道数据预处理，将回波通道数据转化为包含有位置、波形、脉宽、幅度、幅度排名等有效信息的回波脉冲数据。超低阈值回波脉冲检测的检测阈值设置为100mV左右，并采用全数字化方式检测处理，便于根据设备状态进行调整。经过此次检测，在测量量程范围内可获得大约200～500个回波脉冲数据，基本保证了目标回波脉冲不丢失。
动态阈值回波脉冲检测是回波脉冲的二次检测处理，采用恒虚警处理方法对回波脉冲数据进行二次检测，依据设备的虚警率要求、被测目标状态与数据处理能力等条件，从一次检测结果中提取幅度排名靠前的预定个数回波脉冲，这就将复杂的检测阈值自适应调整问题转化为简单的预定脉冲个数设置问题，实现了回波脉冲阈值实时自动适应通道噪声变化的能力。该动态阈值检测具有很强的环境适应能力，能够自动适应天气、环境、亮暗背景及设备状态等的变化，提高了设备的整体性能。针对目前所内激光测距产品，二次检测预定脉冲个数常设置为80个，对应二次回波阈值约为150～250mV，这可能会丢失部分目标回波脉冲信息，但保证了设备的虚警率及数据处理能力，与传统处理方式的固定阈值1.2V相比，有大幅提升。
相关匹配处理是依据目标回波具有时间相关性而干扰脉冲不具备时间相关性而设计的。首先对二次检测的回波脉冲数据进行存贮，对连续多帧回波脉冲数据依据目标运动特性（速度与加速度）进行匹配相关处理，检索可能的目标运动轨迹，并对所有运动轨迹进行跟踪，记录所有轨迹点的回波脉冲幅度、幅度排名、距离、速度等信息。
目标智能检测确认是指对相关匹配处理所跟踪到的所有运动轨迹进行分析处理，提取出真实目标的运动轨迹。目标智能检测确认以回波率为主要判据，当运动轨迹的回波率高于预设回波率时，确认为目标运动轨迹。当存在多个目标运动轨迹满足回波率要求时，综合轨迹回波率、轨迹点的脉冲宽度、脉冲幅度、幅度排名等信息，进行目标智能选取。回波脉冲幅度排名可以有效反映当前通道的信噪比情况，当轨迹点的回波幅度排名较高时可自动降低回波率判据预设值，实现目标的快速确认。当轨迹点的回波幅度排名较低时可自动提高回波率判据，防止虚假目标的出现。激光近程后向散射是一种常见激光测距干扰问题，它会导致近程测距异常，采用远近回波差异控制技术，对近程目标采用高回波脉冲幅度限制，既不会影响测距威力，同时可以抑制激光近程后向散射干扰。由于数字化接收处理保留了回波脉冲位置、脉宽、波形、幅度、幅度排名等有效信息，这就为目标智能选取与确认算法的实现提供有力支持，在提高测距威力的同时，有效增强了设备的整体性能及工作环境适应性。
距离解算与修正是将目标脉冲的位置信息进行光速修正、系统误差修正等处理，转化为目标距离数据。由于数字接收处理技术保留了目标回波脉冲的波形数据，便于采用幅度恒比法、能量恒比法和波形微分法等处理方法来提高距离测量精度，实测结果表明，静态目标距离测量精度由传统处理方式的3米提高到0.5米，测距精度大幅提高。
三、试验情况
2010年3月，新型数字接收机参加了某型号设备的靶场检飞试验，试验现场使用新型数字接收机替换其中一台设备的终端与接收分机，进行测距威力对比测试，测距威力平均由原处理方式的12.6km提高到15.5km，提高测距威力超过20%，且工作性能稳定。
图1、图2为2010年3月检飞试验中使用新型数字接收机测量得到的某一航次的试验数据，此次测得的目标最远距离为16.3km。
图1 回波脉冲分布图 图2 目标脉冲幅度与距离关系图
图1为多帧的回波脉冲分布图，横轴为距离值（量化为m），纵轴为帧序号，如图可以清晰的看到目标的运动轨迹。图2为目标回波脉冲幅度与距离的关系，目标距离增加时回波幅度呈明显下降趋势，目标距离增加100m，回波幅度平均下降约37mV，目标回波信号具有明显的闪烁现象。
2010年9月，使用了新型数据接收处理技术的该型号设备的三台激光测距机，在基地进行靶场检飞试验，三台激光测距设备的最远稳定测量距离分别为：1号激光测距机15.8km、2号激光测距机18.2km、3号激光测距机15.7km，检飞试验一次性通过，与指标要求的12km相比，保留了超过30%的测距威力余量。
四、结论
近几年，随着高采样率高带宽A/D器件的出现和大规模高性能数字集成电路的飞速发展，数字接收处理技术逐渐受到国内各激光测距设备研制单位和其他科研院校的关注与重视。我们开发的数字接收处理技术已在多个型号产品中投入使用，经验证是一种功能全面、性能稳定的激光回波信号处理技术，该技术在提高激光测距威力的同时，大大改善了测距精度、环境适应性和设备可靠性等整机性能。
参考文献
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关键词：激光超声；热弹效应；无损检测
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0010-03
目前，管道与管件缺陷的检测技术主要有X射线照相法、超声波检测法、磁粉检测法、渗透检测法和电磁感应检测法，其中超声波检测法不受材料、厚度与几何形状的限制，随着新型超声传感器技术、自动化控制技术、现代计算机技术与图像处理技术的发展，超声检测也逐渐进入自动化检测时代。这样就能检测出缺陷的大小和形状，获得缺陷永久记录。传统的射线检测对人体有伤害，需要添加探伤人员的安全防护措施。另外，射线探伤设备不仅投资大，而且体积庞大，含有检测结果的底片不易携带，对于人体辐射很大。液浸法检测需要将被检件置于水槽中或在工件与探头之间喷水流，因此在很多场合应用不方便。
为克服传统超声检测的不足，利用激光激发超声波来检测使一门新兴技术——激光超声检测技术应运而生。激光超声检测技术具有非接触式检测、远距离操作、抗干扰能力强、空间分辨率高、可检测不规则表面及用于操作空间受限的场合、快速实时、可在恶劣工况下使用等优点，目前已逐渐成为无损检测的重要手段。
1 超声激励技术研究
超声激励技术：激光超声的产生机理一般有热弹效应、烧蚀效应、辐射压力、电致伸缩、介质击穿和汽化膨胀等类型。但在实际应用中主要考虑热弹与烧蚀两种方式激发超声波。热弹效应是在入射激光功率密度低于材料表面的损伤阈值（金属材料一般为107W/cm2），不会使材料发生熔化和烧蚀，材料表层吸收了入射激光的能量并转化为热量，引起热膨胀而产生表面的切向应力。热弹效应对材料表面无损伤，并且能产生各种波形，应用最为广泛。
2 激光超声管件焊缝缺陷检测方案设计
1.Nd∶YAG激光器 2.分束镜 3.凸透镜或柱面透镜 4.样品 5.放大器 6.示波器 7.控制卡 8.光电二极管 9.计算机 10.纵横电机 11.横向电机 12.纵向固定板 13.PVDF压电薄膜 14.钨棒 15.特氟龙胶 16.金属装置外壳 17.横向移动滑块 18.纵向丝杆 19.横向固定底板 20.纵向固定底板 21.横向丝杆 22.Ⅰ横向固定板 23.Ⅱ横向固定板 24.纵向移动滑块
图2 激光超声缺陷检测系统
利用PVDF传感器检测激光声表面波的实验系统如图2所示。波长1064nm、脉宽10ns的Nd∶YAG脉冲激光通过柱面镜聚焦成线光源投射到样品表面激发声表面波。实验触发信号是通过光电二极管（上升时间为lOOps）获取脉冲激光经分光镜反射的散射光来实现。将PVDF传感器固定在二维精密平移台上，并使刀劈沿声表面波传播方向放置。通过计算机控制横向电机11，横向移动滑块17在横向丝杆21上移动，从而使PVDF传感器在试块表面横向移动，移动范围在两个横向固定板22-23内。通过计算机控制纵向电机，纵向移动滑块24在纵向丝杆18上移动，移动范围在12-17内，通过纵向移动可以控制PVDF传感器在样品纵向移动，从而实现对样品表面的扫描。当脉冲激光在样品表面激发声表面波时，声表面波沿表面传至探测点位置，由于声扰动会导致材料表面发生微小形变，对PVDF薄膜产生机械应力，通过PVDF薄膜转换为电荷信号，再经前置放大器放大，接入至OTDS3054B数字示波器采集超声
信号。
3 实验数据分析
采用数据采集卡采样频率100M/S，采用连续采集方式，并对同时采集三路数据。
在离焊缝10mm处，固定激光激发点，并且在焊缝的同一侧平行于管道的中心轴且远离焊缝的方向进行移动检测点，每次移动距离20mm。
4 结语
通过管道数学模型的建立，对激光热弹的效应进行了理论分析，并对激光超声管件焊缝缺陷检测方案进行了设计。通过实际试验得到如下结论：在激光脉冲激发超声后，超声在被测物件中传播时，损耗较大，并伴随有频移、频散现象发生，在超声被激发的200mm距离内可以进行超声检测，距离增加后基本上由于信噪比变小，但可以检测到超声信号，信号幅度随检测点距离增加呈线性减小，信号的频率基本在9～10MHz左右。通过试验分析可以得出：利用激光激励超声波来检测管道焊缝缺陷方法具有可行性。
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[10] 曾宪林，等.激光超声技术及其在无损检测中的应用
[关键词]激光无损检测 超声无损检测 射线无损检测
在现代生产中针对不同对象选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题，为解决好这个问题，就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测，是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说，它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。下面简要介绍三种常用方法的应用和发展。
一、激光技术在无损检测领域的应用与发展
激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期，由于激光本身所具有的独特性能，使其在无损检测领域的应用不断扩大，并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术，这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。
1.激光全息无损检测技术
激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点，通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。
激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。
(1)将全息图记录在非线性记录材料上，以实现干涉图像的实时显现。
(2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。
(3)采用新的干涉技术，如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。
2.激光超声无损检测技术
激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体，激发出超声波，采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比，激光超声检测的主要优越性如下。
(1)能实现一定距离之外的非接触检测，不存在耦合与匹配问题。
(2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率，可以在宽带范围内提取信息，实现宽带检测。
(3)易于聚焦，实现快速扫描和成像。
3.激光无损检测的发展
激光超声检测成本高，安全性较差，目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域，激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测;(2)适用于某些不宜接近的样品，如放射性样品的检测;(3)激光束可入射到任何部位，可用于检测形状奇异的样品;(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用于飞机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道，在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。
二、超声检测技术在无损检测中的应用与发展
超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广。检测深度大;缺陷定位准确，检测灵敏度高;成本低，使用方便;速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。
1.超声检测技术的应用
(1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。
(2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等，超声检测技术已成为复合材料的支柱。
(3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验，包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。
(4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂，检测精度较高。因此，近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功，为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。
(5)核电工业的超声检测。
(6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术;目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业，如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。
2.超声检测技术的发展
在现代无损检测技术中，超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学性质，有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点，因而有许多优点，如检测的一致性好，可靠性、复现性高，存储的检测结果可随时调用，并可以对历次检测的结果自动比较，以对缺陷做动态检测等。
目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像，超声C扫描成像、超声D扫描成像，SAFT(合成孔径聚焦)成像，P扫描成像，超声全息成像，超声CT成像等技术。
三、射线技术在无损检测领域内的应用与发展
1.射线检测技术的应用
射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减，检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同，由此生成内部不连续的图像。
(1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。
(2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制造过程。也用于一系列情况下样件的评价;这种检测与评价过程，大大简化了取样破坏分析过程。
(3)检测大型固体火箭发动机，这样的射线系统使用电子直线加速器X射线源，能量高迭25MeV，可检验直径达3m的大型同体火箭发动机。
(4)检验小型、复杂、精密的铸件和锻件，进行缺陷检验和尺寸测量。
(5)检查工程陶瓷和粉末冶金产品制造过程发生的材料或成分变化，特别是对高强度、形状复杂的产品。
(6)组件结构检查。
2.射线检测技术的发展
(1)数字射线照相技术时代。1990年，R.Halmshaw和N.A.Ridyard在《英国无损检测杂志》上发表题为“数字射线照相方法评述”的文章，在评述了各种数字射线照相方法的发展之后认为，数字射线照相时代已经到来。近年来射线检测技术发展的基本特点是数字图象处理技术广泛应用于射线检测。射线层析检测和实时成像检测技术的重要基础之一是数字图象处理技术，即使常规胶片射线照相技术，也在采用数字图象处理技术。 (2)今后重点应用的技术。1994年Harold Berger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出，在20世纪的最后10年和21世纪的初期，下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。⑥大面积的光电导X射线摄像机。
四、无损检测的发展趋势
1.超声相控阵技术
超声检测是应用最广泛的无损检测技术，具有许多优点，但需要耦合剂和换能器接近被检材料，因此，超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展。其中，超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点。
超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比，由于声束角度可控和可动态聚焦，超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点，可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象，如管形焊缝、板材和管材等，超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。特别是在焊缝检测中，采用合理的相控阵检测技术，只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。
2.微波无损检测
微波无损检测技术将在330～3300 MHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上，通过分折反射波和透射波的振幅和相位变化以及波的模式变化，了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷，确定分层媒质的脱粘、夹杂等的位置和尺寸，检测复合材料内部密度的不均匀程度。
关键词：焊缝检测；CR 技术；DR 技术；TOFD 技术；超声导波技术
焊接结构的质量状况对于特种设备的安全服役至关重要，由于忽视焊接产品质量造成的事故屡见不鲜，而焊接结构的无损检测技术在现代工业检测领域中有着举足轻重的意义。现阶段主要检测方法是胶片照相法，其高消耗、低效率的特点迫使人们对焊缝无损检测方法提出新的思路。
1 焊缝无损检测新技术
1.1 CR 和 DR 技术
计算机辅助射线照相技术（CR）和数字射线照相技术（DR）是近年来随着计算机技术的进步而发展起来的新型焊缝无损检测技术。CR 技术是将影像板作为图像载体，再经过读片机阅读图像信息，并通过数据连接线与电脑相连，实现图像的数字化处理与存储。九十年代，柏林 BAM 公司利用图像处理和神经网络技术，实现了对焊缝底片 X 射线中的裂纹缺陷的识别。随后，日本冈山科技大学利用模糊推理的方法实现了焊缝X射线底片图像的计算机自动识别。DR 技术完全不同于 CR 技术，拍出来的图像直接在计算机上显示。国内的蔡建刚等人运用射线实时监测系统检测压力容器筒体的纵、环焊缝，并利用计算机控制筒体的位移、实现图像实时处理，大大降低了压力容器焊缝检测的检测成本。
1.2 超声 TOFD 技术
超声 TOFD（time of flight diffraction）技术起源于上世纪 70 年代，到上世纪 90 年代，国外工业无损检测行业得到广泛应用。欧美日均提出了各自的行业标准，主要用于不同壁厚承压特种设备焊接接头的制造和在役检测。近年来，我国无损检测行业也对此技术大力发展。超声 TOFD 的原理是超声波衍射现象，检测时使用一对或多对宽声束探头，每对探头相对焊缝对称分布，声束覆盖检测区域，遇到缺陷时产生反射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波，通过测量衍射波传播时间和利用三角方程，来确定出缺陷的尺寸和位置。TOFD 检测焊缝技术的优点有：实时成像，快速分析；检测效率高，缺陷高度测量精确；安全，方便。但对横向缺陷不敏感，且信号较弱。TOFD 技术与超声反射法相比，一次检测范围大，对带有尖端的缺陷（如裂纹）定位定量很精准，但对圆形缺陷（如气孔、夹渣）就没有反射波法来的准确，缺陷性质的精确判别需要经验丰富的分析人员。天津蓝海工程检测服务有限公司的彭伟等人在 2011 年经过实验后证明，在厚板平板焊缝检测中，TOFD 技术在缺陷测长和定高精度方面对于 RT 检测有明显优势，但在表面缺陷检测有扫描盲区，可结合常规 UT 法检测。利用超声 TOFD技术和脉冲回波法结合，可以弥补超声 TOFD 法在焊缝近表面和底面的检测盲区。
1.3 超声导波技术
超声导波技术是近年发展的无损检测新方法，一次扫描即可测量整个范围内的内外所有缺陷，相对于超声波检测，其传播远，速度快的优势是不可比拟的。超声导波检测在管道、铁轨等一维结构中的研究相对成熟，近年来国内外学者也开始关注导波在焊缝缺陷无损检测中的研究。英国帝国理工大学、美国宾夕法尼亚大学和国内的北京工业大学、浙江大学等单位的学者对此有比较深入的研究。目前焊缝导波检测仍主要靠板波的激励接收来实现，通常有电磁声技术、激光超声技术、相控阵聚焦技术等。
1.3.1 电磁超声（EMAT）技术
导体在交变磁场和电场作用下产生涡流，如果这交变涡流又处于另一个恒定磁场中，则构成涡流回路的质点将受到安培力的作用，这个效果是可逆的，这就形成电磁超声技术的原理。选择涡流和磁场的方向就可以确定导波的波形，目前电磁超声换能器能在导体中激励和接收兆赫级的横波、纵波和兰姆波。EMAT 技术无需直接接触，不需要耦合剂，因此在高温容器检测中具有优势。但其由于非接触所造成的灵敏度对距离敏感，通常工作距离只有几毫米，又使得 EMAT 技术的应用受到限制。荷兰壳牌公司率先发明了利用 EMAT 传感器组件检查焊缝的方法，利用焊缝反射或透射的剪切波实现焊缝缺陷检查。美国 innerspec 公司的EMAT 导波检测系统可以实现环焊缝的在线检测，满足 API 检测标准。
1.3.2 激光超声技术
利用激光器每隔一定时间向材料表面持续发射脉冲时材料受到的冲击性热激励，使材料表面产生热膨胀，表面振动即产生了声辐射。由于激光的能量集中，因而声源的直径非常小，可以近似为点状声源，在时间和空间上都有很高的分辨率。激光超声的最大的优势仍在于他的非接触性，易于在高温高压等恶劣环境下检测。激光超声接收技术主要有换能器法和光学法两种，换能器法灵敏度高，但不适合检测宽频的激光超声信号，而光学法可以很好的解决上述问题，因此光学法接收信号成为激光超声技术的一大趋势。
1.3.3 相控阵聚焦技术
常规的超声波检测技术由一个压电晶片产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，且不能变更。超声相控阵换能器由多个独立的压电晶片组成阵列，按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个晶片单元，来调节控制焦点的位置和聚焦的方向。相控阵技术已经发展了二十多年，最初仅用于医疗领域，随着电子技术和计算机技术的发展，已逐渐应用于工业无损检测领域，特别是核工业及航空等领域。相控阵设备主要有相控阵单元和数据获得单元两部分组成，相控阵聚焦技术特点在于：简化手工操作、检测效率高、适应性强。Hu，Dong 等人实现了利用相控阵聚焦技术检测尿素合成器的周向焊缝缺陷。宾夕法尼亚大学 Joseph L. Rose 等人利用基于相控阵聚焦技术的超声导波检测方法检测管道焊缝的缺陷，增加了管道的检测距离、并且降低了缺陷误报率。
1.3.4 混合导波技术
由于几种导波技术都有其各自的优势和劣势，结合各种技术的优势和劣势实现优势互补，就形成了混合导波技术。M. Arone等人设计了在线检测的焊缝检测系统，由脉冲激光器和接触角压电式传感器激发导波，空气耦合 EMAT 传感器接收导波；帝国理工大学的 Zheng fan 等人利用横波直探头激励导波，激光干涉仪接收导波；GE 公司的 weldstar 环焊缝自动混合超声检测系统，利用常规超声和相控阵超声混合技术，均实现了良好的效果。
2 小结
综上所述，本文对几种焊缝无损检测新技术的理论基础、主要特点、应用现状进行了探讨、分析。随着计算机技术、电子技术和无损检测学科的发展，焊缝检测技术会日益成熟，并向着自动化、智能化、图像化发展。
参考文献：
[1]D，D I.Digital image processing in X-ray control of welds，in The E-Jouralof Nondestructive Testing.
[2]蔡建刚，李浩河，王建勋.X 射线计算机实时成像系统在压力容器筒体焊缝检测中的应用[J].化工机械，2010（5）：626-628.
关键词：路面；无损检测；发展趋势
Abstract: this paper summarized the highway pavement detection technology development trend and significance, on the basis of analysis in pavement detection were introduced several commonly used non-destructive testing technology, characteristics and scope of application, and carries on the simple analysis.
Key words: road; Nondestructive testing; Development trend.
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
现有高速公路路面主要采用沥青面层,在受到行车荷载及服役环境等因素的多重影响下,其损坏形式及特征多样。沥青路面主要病害形式可分为裂缝类、松散类、变形类等。另外,现有部分高速公路为原有旧水泥混凝土路面的基础上加铺沥青面层改造完成的,这类高速公路病害还包括混凝土基层出现的病害情况,如混凝土基层板底脱空、基层断板等。概括而言,现有高速公路路面病害的主要形式有:路面裂缝、坑槽、沉陷、车辙、推移、拥包、脱空、松散及基层断板等。
对新建公路和已有公路进行试验检测是一项非常重要的任务。随着我国公路建设标准、规范和试验检测技术的日益发展，对检验结果的准确性与可靠性也提出了更高、更新的要求。今后，道路工程检测技术发展的总体趋势是：由人工向自动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由一般技术向高技术发展。对此，笔者对路面无损检测技术进行了专门的分析研究。
一、道路工程中检测技术的发展趋势及意义
近二十年来，国际上道路工程的检测技术发展十分迅速，总体趋势是：由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展。比如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测，模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。相比之下，我国道路检测技术虽然近年来发展较快，但由于起步晚，基础薄弱，总体水平还比较落后，路基路面的检测评价技术已经难以适应道路工程建设的速度，亟待改进。主要表现在：现行规范中大多数检测手段测速慢、精度低、可靠性差，许多检测手段仍局限于人工操作；路面无破损检测技术发展缓慢，特别是路面强度、厚度的测定，仍然依赖破坏性较大的取芯法；近年来虽引进了一些国外的检测设备，但大多缺乏配套技术的开发，有的是国际上逐步淘汰的产品，造成进口设备不能充分发挥作用，甚至长期闲置；检测体制尚未完善，检测人员缺乏，检测者没有经过系统培训，缺乏经验，技术素质有待提高。
那么开展路面无损检测与评价技术研究，在控制道路施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化、道路改造方案及提高路网养护水平等方面具有重要意义，具体表现在：
1、科学检测是控制施工质量的必要手段；应用快速，无破损检测技术，可在施工过程中及时准确地测定路基、路面各层材料的强度，从根本上避免过早翻修或前修后坏现象。
2、科学检测是改进设计的主要途径；只有通过长期跟踪观测和系统分析，才能深入认识路面破坏的机理和基本规律，达到不断改进设计、降低造价、提高使用性能的目的。
3、科学检测是科学养护道路的基本依据；应用先进的检测手段和评价技术，可以科学地确定待改造路面的实际强度，从而可优选改造方案，经济合理地进行补强设计。
二、路面无损检测技术
1、频谱分析技术
频谱分析检测技术是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。通过在路面结构表面施加瞬时的垂直冲击，就可以产生一组以振源为中心的具有各种频率成分，并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷波面，可以通过不同的力锤重量或不同的锤头获得不同种频率成分的瑞雷波面信号，并且在不同位置设置传感器，可以检测到波传播的频率，然后可以借助于频域的互谱分析和相干分析技术，达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。
2、图像技术
图像技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。红外线成像技术是依赖于不同材料介质的不同导热性能原理，在热源作用下，通过物体表面形成的温度分布反映出物体表层及表层以下材料和结构的热传导性差异。由热敏元件记录出路面的等温线，从而可以通过热图辩认出物体内部的结构或缺陷。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图，再由全息图上侧取数据求出相关力学量的方法。
3、超声波无损检测技术
原理：超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波，它在传输过程中服从于波的传输规律。超声波路面检测技术主要是通过发射超声波到材料介质，接收反射波的相关参数，进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。在介质中不同位置设置传感器，测量超声波在一定距离内传播的时间，利用速度、时间与位移的关系计算波速，利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数如弹性模量、抗压强度、抗折强度等，还可用来检测材料或结构内部的缺陷。
4、激光技术
激光检测路面技术是综合运用光的衍射、光电反射、光时差三大原理来进行测试的。其中衍射原理是利用激光遇狭缝发生衍射的原理，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的明暗相干条纹，建立二者的相互关系。由相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化，光电反射原理利用激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能，当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化，事先标定建立光电流与位移关系，可根据光电流的变化反算弯沉位移的变化量。光时差原理是利用激光传播速度快的原理记录激光通过很短距离的时差。
三、检测技术及其相关分析
1、弯沉检测
回弹弯沉值是用来表示路基路面承载能力的，回弹弯沉值越小，承载能力越大；反之则越小。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中间处的最大回弹弯沉值。回弹弯沉值可以反映路基路面的综合承载能力，是一个重要的基本参数。
1.1自动弯沉仪
法国生产的洛克鲁瓦式自动弯沉仪使用较为广泛，该仪器利用贝壳曼梁原理进行快速连续测试，且属于静态测试。测试时测定仪在检测路段牵引车的作用下以一定速度行驶，于地面并保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被记录下来。这时，测定梁被拖动，并以2倍的牵引车速度拖到下一测点，这样周而复始地连续测定，最后通过计算机可输出路段弯沉的统计结果。
1.2落锤式弯沉仪
落锤式弯沉仪作为脉冲弯沉仪测定设备的代表，于70年代由丹麦和美国的科技人员联合开发使用，并逐渐受到了人们的关注和重视。它是目前应用较为广泛的弯沉检测设备，代表了弯沉检测的发展方向。它的基本原理是通过液压系统提升和释放荷载块对路面施加冲击荷载，荷载大小由落锤质量和起落高度控制，荷载时程和动态弯沉盆均由相应的传感器测定。它在道路工程中的应用主要表现在如下几个方面：
①对路面结构承载力的评价。弯沉大小是路面各结构层厚度和刚度、路基土类型和状态、温度和湿度、交通状况及路面龄期等因素综合作用的反映。
②对路面材料工作特性的评价。如果弯沉—荷载成线性关系，表示路面材料工作特性是线弹性，可用弹性层状体系理论来描述路面的应力、应变状态；否则，材料工作特性表现为非线性特性，需要用材料非线性理论来描述路面受力状态。
③对土工材料性能的评价。在对路段FWD数据分析的基础上，可分析未用土工材料加固路段与加固路段的基层模量差异，评价土工布、土工格栅等土工材料对延缓基层模量下降的效果。
④对路面结构刚度的评价。地基弹性模量是评价刚性路面承载力和进行加铺层设计的重要参数，即可评价路面结构的刚度。
1、3激光弯沉仪
激光弯沉仪向地面发射激光束并接收反射信号，根据激光多普勒原理，通过测量地面在荷载作用下位移的速率数值，进而计算出最大弯沉值。激光弯沉仪能够以较快的速度（50km/h–80km/h）进行测试，这样不仅大幅度提高了测试精度和采样频率，而且解决了现场测试的安全性问题。
2、断面测试
断面测试主要包括平整度与车辙测试，我国常用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺。上世纪90年代中后期引进了连续式激光断面仪，是目前最先进的平整度车辙检测设备，逐渐在道路路面检测中得到广泛的应用，其正常测试速度可达80km/h，同时还可以测量横坡、纵坡、转弯曲率等指标。
激光断面仪的基本原理是：通过横向分布的若干个激光传感器测试距离路面的高度，得到一个横断面，从而可以计算车辙；通过对应于轮迹位置的激光传感器测得距离路面的高度，随着车辆的行驶可以得到路面纵断面，即可计算纵向平整度。
3、抗滑能力测试
目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有3种：横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪，其中横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪。我国目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式摩擦系数仪，但是横向力系数仪已逐渐拥有了相当多的用户；刹车式和不完全刹车式摩擦系数测试仪目前仅有较少数用户。摆式摩擦系数仪已经越来越不适应我国高速公路建设的需要，该测试方法对交通的影响太大，存在不安全因素；而且它不能较好地反映路面的宏观纹理构造对摩擦系数的影响，而宏观纹理构造是高速公路路面抗滑能力的决定因素。因此，应大力推广自动化的抗滑能力测试仪在我国高速公路中的应用。
4、路面结构层厚度检测
路面雷达测试系统是一种能高速、实时收集公路信息的雷达系统，其检测速度快、精度高、检测费用低廉。在我国它最早于20世纪70年代出现，目前国内大约有20台路面雷达，主要以美国和芬兰的产品为主。路面雷达测试系统的电脑程序能在很短的时间内，自动分析出公路或桥面内各层厚度、湿度、破损状况及位置。其原理在于：雷达系统中的发射机通过宽频带发射天线向地下发射无载波电磁脉冲，此脉冲在地下传播过程中遇到不同电性介质界面时产生反射，由接收天线接收的后向散射和反射信号转化为数字信号并传输到主机内，再通过数据、图像处理，就能计算出反射体的某些参数，从而精确标定不同层面物体的厚度。
5、平整度检测
平整度是路面施工质量和服务水平的重要指标之一，而激光路面平整度测定仪则是利用激光技术和超声技术，高密度自动测试道路断面数据变化的装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定设备（车），它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作时测定仪以一定的速度在路面上行驶，固定在仪器（汽车底盘）上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，可消除测试车自身的颠簸，输出路面真实的断面信号。而信号处理系统可将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来，随着汽车的行进，每隔一定间隔，采集一次数据，通过数据分析系统，便可显示打印出国际平整度指数IRI等平整度的检测结果。
四、结束语
路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高高速公路养护管理科学化水平及改进路面设计等方面都具有十分重要的地位和作用，路面检测评价技术水平的不断提高给高速公路建设带来的经济社会效益是非常明显的。
参考文献
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关键词：水利工程；检测新技术；现状；应用
Abstract: The development of engineering quality inspection is an indispensable core ring of water conservancy construction and construction management, to ensure the construction of water conservancy project smooth implementation and guarantee the engineering quality of great significance. This paper discusses the main technology of non-destructive testing technology and new, are discussed and the methods applied in water conservancy construction project quality.
Key words: water conservancy project; detection technology; status; application
中图分类号：TV5
科技迅猛发展的同时也加速基础工程建设的步伐。作为基础工程建设中的占据高比例的水利工程部分，近些年，无论从建设规模还是从建设进程方面均深度拓展，从基础设施层而为经济的平稳发展及社会的文明进步提供了坚实保障。为尽可能消除安拿隐患、切实保障水利工程质量，使得水利工程真正造福于罔于民，需要新的检测技术开展工程质量检测尤为关键且颇具现实意义。
1 无损检测技术的现状
1.1检测标准化
我国建设工程无损检测技术在近 20年里飞速发展，其若干单项技术在研制和运用都已进人了国际先进行列。通过多次技术合作和攻关，已制定了回弹法、超声回弹综合法、取芯法，拔出法等混凝土强度无损检测的规程。这些行业标准和协会标准，有力促进了无损检测技术在工程中的运用。
1.2 无损检测技术体
系日益完善除了常用的超声波外，红外成像技术、雷达技术、波动分析技术、电磁、激光等技术也逐渐被应用。如:波动分析检测桩基质量、雷达探测钢筋布置情况等在全国各省市都有应用先例。
1.3 检M智能化
配套开发和研制的检测设备和仪器已发展到数字式智能化时代，具备了综合性和测试结果分析、计算的功能，测试数据也由单纯的数理统计进入了信息处理，大部分已配置笔记本电脑和随机键盘，甚至简单到:“只要轻轻一点，便可什么都管”的傻瓜型。
2 无损式检测新技术
无损式检测技术的优势在于采取不破坏建筑设施结构的方式获取能反映设施内部质量 的有效数据。目前，该技术主要涵盖五大类，即超声波检测技术、激光检测技术、频谱分析技术、雷达检测技术和其他检测技术。本文选取超声检测技术、激光检测技术和频谱分析技术为代表进行详细概述。
2．1超声波检测技术
作为无损式检测技术中的典型代表，超声波检测技术是一种基于人工方式在建筑工程内部结构中激发出一定频率的弹性波，由此发射出超声波到材料介质，接到反射波的相关参数，通过分析研究这些波动信号，进而判断建筑结构的力学特性或内部破损情况的检测方法。 因兼具激光激发容易、柃测操作便捷 、成本低廉等优点，目前在水利工程质量检测方面已显现出一定优越性，同时展现出美好的应用前景。
2．2激光榆测技术
激光榆洲技术是新型无损式检测技术的另一典型代表。该技术以其方向性强、亮度高、相干性衍射性好及微侧强度良好的优点，极大拓宽了应用空间，目前已成为丁程质量检测的首选手段之一。概括来说，激光检测技术应用于T程质量检测主要利用其，三方面的原理：
1)激光衍射原理：激光遇到狭缝时会发生衍射现象，屏幕上会现亮暗相问的条纹，而亮睹相问条纹与狭缝宽窄有关，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹，根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化，即可评估工程结构变形情况。
2)光电反射原理：根据激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能。当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化。因而，事先标定建立光电流与位移的关系，即可根据光电流的变化推算出弯沉位移变化量。
3)光时差原理：利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。
2.3频谱分析技术
频谱分析技术检测丁程质量的原理是通过分析传播于不同介质中表面波的频率特性。具体检测过程为：通过力锤垂直冲击建筑结构表面，以此方式产生以振源为中心的具有各种频率成分并且能沿地表一定深度向四周传播的表面波。借助于传感器检测表面波的传播频率，同时依托频域互谱和相干分析技术进行分析，并测试同建筑结构不同深度层的力学参数，以间接反映程质量。
3 无损检测技术在工程质监督与控制中的作用
无损检测技术在工程中的应用已愈来愈广泛。无损检测技术的现场性、实用性、快速性等特点，为工程质量监督工作提供了先进的科学手段，在整个工程质量监控中，其作用亦愈加显要。
3.1 无损检浏技术是工程质童亨故检测和处理的法定方法
在《混凝土结构工程施工质量验收范》(GB50204-2002)中明确规定:“当对混凝土试件强度代表性有怀疑时，可采用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法，按有关标准规定，对结构构件中的混凝土强度进行推定，作为是否应进行处理的依据。”
3.2 无损检刚技术是工程质量预控和监替的有效手段
随着无损检测可靠性的提高，其检测结果非但是普遍使用的一种质量处理的依据，而且越来越多的工程已将其做为施工过程中的质量控制手段，使无损检测技术介人施工管理中 如:新拌混凝土快速测定仪，可在几分钟内测试出出罐的新拌混凝土中水泥含量，水灰比，推定出28d的强度值，起到了预先监控的作用。钢筋位置及保护层测定仪，可模拟出混凝土内钢筋直径和保护层的厚度，从而更能有效地监控到施工过程的质量行为。
3.3 无损检测技术是工程评定和质量评佑的重要
依据在以标准试块测定值为代表来评判工程质量的基础上，运用无损检测结果比较既可验证试块的真实性，也可反映出建筑的真实质量和差异。在北京等一些大、中城市已明确规定，新建建筑必须抽取一定比例，进行强制性无损检测，并以此作为工程验收的重要依据。4 无损检测技术在水利工程质监督中的应用与发展
基于现阶段我国水利建设情况的特点，在水利工程质量监督与控制中，要充分发挥无损检测的特点，加大对其应用的频度，从而进一步加强对水利工程质量监督与控制的力度，保证水利工程的质量，使其发挥更大的基础效益。
4.1 建立相应的水利工程监誉与检测管理制度
明确无损检测在工程质量监督中的应用地位。一是国家出台相应的无损检测试用标准，让检测得以规范化执行。二是确立在工程质量监督中的地位，无损检测是质量监督的重要组成部分，监督工作以检测数据为依据，依赖检测数据的真实性达到监督的公正性。三是强化无损检测应用程序，对一般工程可在质量监同时进行两次以上的随机单项抽测，并以此作为工程核验和评定的必备依据。
4.2 健全相应的无损检刚机构和组织、配备技术人员
检测是为工程质量监督服务的，为了提高监督的科学性、公正性、权威性，就必须依靠检测这一科学手段。因此各质量监督机构均应将无损检测业务作为必备指标来加以建设和完善，筹建与质量监督科室相对独立的无损检测室，一方面配合质量监督工作;另一方面也可对质量监督工作的工作质量进行内部监督。其人员组成要相对稳定，必须经过无损检测专业培训。
4.3 加强无损检浏理论与方法的研究，提高检浏的准确度和实用性
鉴于无损检测技术的现状和科学检测技术的不断发展，搞好无损检测工作必须以大量事实检测案例来加以总结和论证。因此这一过程要求我们一要不断积累工作经验，二要与各科研和检测机构加强密切联系和协作，做到“资源共享，信息互通”，只有这样才能在不断总结的基础上，提高检测的准确度和实用性。
参考文献：
[1] 梁新政. 建筑工程无损检测技新发展[J].公路，2002，9．
【关键词】电子技术 无损检测技术 应用
最近几年，电力电子技术、计算机技术、微电子技术等的飞速发展，推动了各行各业的信息化进程。在工业生产、建筑工程等领域，经常需要对产品的质量进行检测，传统的破坏性检测虽然可以获得准确的结果，但是其本身的破坏性不仅会导致成本的增加，而且注定只能采用抽样检测的方法，在这种情况下，无损检测技术得到了越来越多的关注。
1 无损检测技术概述
无损检测，是指在尽可能避免对被检测对象造成损伤，不破坏其内部组织，不影响其使用性能的前提下，结合物理化学手段以及现代化的仪器设备，针对检测对象的内部结构、性质等进行检测，及时发现其中存在的缺陷和问题。无损检测是在工业化进程不断加快的背景下，基于电力电子技术而产生和发展起来的，可以在一定程度上反映出国家的工业发展水平，其重要性不容忽视。
无损检测的目标并非单纯的分析被检测对象的质量和完整性，还可以为工艺技术的和改进提供有效指导，进一步提升产品的质量及安全，同时，通过分阶段的无损检测，可以及时发现产品生产环节存在的问题，及时进行处理，缩短了问题处理的时间和消耗，能够有效降低成本。
无损检测技术具备几个比较显著特点：
1.1 非破坏性
这也是无损检测最为重要的特征，可以在有效剔除不合格产品的同时，避免损失，因此不会受到很大的限制，可以根据实际需求选择抽样检测或者全面检测，更加灵活，更加可靠。
1.2 动态性
无损检测可以针对正在使用中的产品进行检验，同时可以针对产品运行期的累计影响进行定期考察，明确机构的失效机理。
1.3 严格性
无损检测需要专业的设备和人员，依照规范的流程进行操作，才能保证检测结果的准确性。
1.4 检测结果分歧性
简单来讲，就是在针对同一个试件进行检测时，不同检测人员可能会得到不同的结果，在这种情况下，需要通过“会诊”的方式，对结果进行统一。
2 基于电子技术下的无损检测技术应用
无损检测技术在许多领域中都有着广泛的应用，可以将其分为两种不同的类型：
（1）常规无损检测技术，包括超声检测、渗透检测、磁粉检测、射线检测等，
（2）非常规无损检测技术，包括红外热成像、导波检测、声发射、微波检测以及光全息照相等。
在实际应用中，需要根据具体的需求以及检测对象，选择合适的检测方法。这里主要针对两种比较常见的无损检测技术进行简要分析。
2.1 激光检测技术
在无损检测中，激光检测技术的应用相对较晚，不过由于其本身的独特性能，发展速度较快，应用范围也在持续扩大，逐步形成了许多全新的无损检测技术，推动了无损检测的发展和繁荣。
2.1.1 激光全息无损检测
这种技术是激光技术在无损检测领域最初的应用，也是最为广泛的应用，可以针对被检测物体施加外部荷载，检测其不同部位的形变量，通过外部荷载加载前后的全息图像叠加，发现结构内部是否存在缺陷。
2.1.2 激光超声无损检测
相比较传统的超声无损检测，激光超声检测的具有几个明显的优势，
（1）可以在不接触被检测对象的情况下，实现一定距离之外的检测，因此不存在匹配和耦合等问题；
（2）结合超短激光脉冲，能够得到较高的时间分辨率和超短声脉冲，实现宽带检测；
（3）聚焦简单，可以提升扫描和成效的效率。我国对于激光超声无损检测的研究起步较晚，目前可以实现高温条件、放射环境、特殊工件等的检测，而国外已经将其应用到复合材料检测、化学气相沉积等的实时检测方面，表明该技术具备良好的发展前景。
2.2 超声检测技术
超声检测技术具有适用范围广、检测深度大、灵敏度高、定位准确、成本低廉等优点，几乎在所有的工业部门中都有着一定的应用，工作频率在0.4-5MHz之间，在一些特殊情况下，还可以被应用到频率要求在10-50MHz的特殊领域中，同样能够取得良好的检测效果。
2.2.1 超声导波技术
超声导波技术在目前被用于大型固体、火箭客壳体以及航空结构件的无损检测，相比较传统的超声检测技术更加快速，结果也更加可靠。
2.2.2 声发射技术
这是一种被动式的检测技术，材料或者构件在内力或者外力的作用下，自主发出声波或者超声波，通过对声波的接收和评价，判断结构的完整性。声发射技术是一种比较新颖的超声检测技术，常被用于材料及构件裂缝的监测分析、泄漏的检测与定位以及构件失效报警等。
2.2.3 非接触超声换能技术
常规的超声检测采用的均为接触式换能，在实际应用中存在着一定的局限性，而伴随着技术的持续发展，非接触超声换能技术不断涌现，如静电耦合法、电磁声法、空气耦合法以及激光超声法等，前两种方法在实验室环境以及特殊的工业生产中有着良好的适用性，换能器与被检测对象的距离较近，后两种方法则可以进一步拉大换能器与被检测对象之间的距离，实现中距离甚至长距离的无损检测。
3 结语
总而言之，伴随着社会的持续发展，做好各种产品的质量检测非常重要，无损检测技术可以在保证被检测对象使用性能和完整性的同时，实现对其内部结构的准确检测，发现其中存在的缺陷和问题，不仅避免了不合格产品进入市场，还可以降低成本，推动工艺技术的改革发展。近年来，伴随着电子技术的发展，无损检测技术也出现了许多全新的变化，检测效率和检测精度大大提高，受到了越发广泛的重视。
参考文献
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作者简介
卢威（1980-），男，江西省永S县人。大学本科学历。现为江西现代职业技术学院信息工程学院讲师。研究方向为电子与通信工程。
【摘要】激光雷达是当前应用广泛的一种现代光学遥感设备，是传统雷达技术和现代激光技术结合后的产物，在大气环境监测中有重要的作用。本文以激光雷达的特点为基础，对如何将其应用到大气环境监测中进行分析。
【关键词】大气环境监测；激光雷达技术；应用要点
激光雷达是集激光技术、光学技术和微弱信号解析技术于一体的一种现代化遥感手段，激光雷达由于探测的波长缩短，波束定向性增强，因此本身具有比较高的分辨率和灵敏度，能准确探测盲区。激光雷达技术形式能实现对大气环境、海洋和陆地等探测，在各个领域中有重要的作用。
1激光雷达的特点、分类和发展
大气环境中污染物成分的监测，需要对气象因素进行掌握，探测大气成分。激光雷达能探测气溶胶、云粒子的具体分布，同时能进行大气成分、污染环境气体的探测等，对主要污染源、城市上空污染物的扩散等进行有效管理。
1.1激光雷达特点
激光雷达对技术性有严格的要求，涉及到激光光源、激光发射和接收光学以及机械系统等，必须合理应用脉冲技术，实现连续工作。激光雷达采用脉冲或者连续波两种工作形式，探测方式也分为直接探测和外部探测等，通过发射一定频率的激光脉冲，能将短激光脉冲发射到大气层，沿着轨迹可以发现，光逐渐被小粒子散射开。反向散射到激光雷达系统中，被监测器接受，接受信号后，对数据处理，得到最终结果。由于光的等速性、时间和散射器等和距离有关，沿着空间信息被检测后，接受空气中的粒子和分子后，能实现信号的移动，其本身具有比较高的分辨能力和抗干扰能力。
1.2激光雷达分类
随着科学技术的不断发展，激光雷达的类型有很多。在大气污染和环境监测过程中，地基固定式和车载激光雷达的呈现出网格化的趋势，机载激光雷达在发达国家应用效果比较明显，很多空间激光雷达执行范围扩大。测量对象以SO2、NOx和O3等为主，在探测过程中以高灵敏度为主，考虑到吸收形式和米氏后向散射法的具体要求，激光器发展则以半导形式为主，激光器的发展趋势是采用半导体激光器泵浦的全固化激光器。
1.3激光雷达技术的发展
近几年我国激光雷达技术取得突出的进步，我国中科院大气物理所研制出第一台激光雷达，同时附带能见度比较高的YAG雷达。中科院武汉物理与数学研究的激光雷达，钠层荧光激光雷达和拉曼散射激光雷达应用优势比较明显。中科院安徽光机所的激光雷达技术研究取得了突出的成就，已先后研制成功我国第一台测污激光雷达即监测乙烯的JC-1激光雷达、平流层气溶胶探测L625激光雷达、可移动双波长对流层和近地层气溶胶探测L300激光雷达、我国第一台平流层臭氧探测UV-DIAL差分激光雷达，能实现大气环境属性的监测[1]。
2大气环境监测中激光雷达技术的具体应用
当前我国激光雷达技术在具体检测中起到重要的作用，在具体应用过程中建立了雷达观测站，激光雷达在国内发展趋势比较明显，如何将其应用到大气环境监测中成为重点。以下将对大气环境监测中激光雷达技术的具体应用进行分析。
2.1气溶胶和边界层的探测
在诸多大气环境影响因素中，气候是主导因素，云和气溶胶是两个重要但是不能确定的影响因子，气溶胶通过吸收和散射太阳辐射以及地球的长波辐射后对大气系统产生影响。云层对大气辐射平衡影响较大，对于系统本身而言，云不仅仅是指示器，同时也是调节器，云在气候变化中起到重要的作用，根据边界层的参数设定要求可知，如果准确确定高度和准确度是张洪点，在实施过程中要了解传输模式和污染物的系数。在各项指标确定的过程中，利用激光雷达能实现对云和气溶胶的处理，在实践过程采用Mie散射，包括共振荧光、偏振等，为了实现不同区域的探测，要对消光系数、后向散射系数等进行处理，了解结构特征，并对各类特征进行分析[2]。
2.2温度的探测
温度是一个重要的气象参量，大气温度对海洋、大气物理和天气预报等起到重要的作用，根据现有温度检测形式可知，充分利用高分辨率的激光雷达，能得到准确的数据。拉曼激光雷达也可以应用到温度探测中，该方案分为振动和转动两种，可以充分利用N2和O2分子，以转动谱线强度和温度关系测量为基础，可以采用双波长转动拉曼散射原理实现大气温度的探查[3]。
2.3能见度的监测
能见度的好坏直接反应区域大气环境的质量，同时和人们的日常生活存在一定的联系，尤其是海陆空交通容易受到制约。如果能见度比较低，则直接给人们带来诸多不良影响，因此探究大气环境质量，了解能见度是关键。在能见度监测过程中采用激光雷达技术，能直接探测激光和雷达的相互关系，根据大气能见度的具体要求可知，为了准确反应大气对传输的衰减作用，需要将其作为重要手段，按照能见度和倾斜程度进行评价。水平能见度在大气环境均匀的条件下可见度比较高，根据现有原理和消光系数要求可知，克服其他不良因素的影响，能满足具体要求[4]。
2.的探测
风速是气候学研究的重点所在，也是大气环境中污染物输送的重要参数，大气中风速的测量对全球气候有一定的积极影响，提升数值天气预报的精度是重点所在。在局部区域检查过程中，要了解技术要点和重点，实现直接检测。地基相干系统逐渐成熟，其整体上对发射激光有严格的要求，考虑到发射、接收光学系统等变化，要做好边界层的风速测量工作，非相干检测技术受到广泛的重视，根据边缘检测系统的具体要求可知，做好大风场的测量是关键。利用单边缘检测技术测量风速时，要了解气溶胶和分子散射点，兼顾到大气风速测量类型，为了提升风速实现灵敏度检测，必须合理应用检测技术[5]。
2.5大气成分的检测
大气成分的检测对制定环境保护方针有重要的作用，以差分吸收激光雷达系统为例，该系统形式利用激光被气体分子的吸收和被气溶胶、大气分子向后散射后，直接进行预设。该系统在大气成分测定中起到重要的作用，包括：水蒸气、臭氧和大气污染体等，以差分吸收激光雷达测量原理作为基础，要做好物质吸收线测量工作，另外波长调到线上，以高重复频率将这两种波长的光交替发射至大气中。此时由于激光雷达所测量到的这两种波长光信号衰减差是待测对象的吸收所致，因此通过数据分析，便可得到待测对象的浓度分布，从而达到测量目的。
2.6水汽探测
水汽在大气中含量比较少，是比较活跃的一种气体成分，是生成云和降雨必不可少的因子，对天气和气候等有重要的影响，同时也是大气污染物中气溶胶和二次污染物形成的重要影响因素。水汽在红外波段有很多吸收带，能吸收很多部分的太阳辐射能，使其成为平衡地气系统辐射收支的一个重要因素。水汽的重要因素和具体分布会产生一定的影响，利用Ranan光谱技术探测大气中水汽垂直分布情况，激光雷达探测水汽能力逐渐提升，在具体监测中起到重要的作用，根据空间和时间分辨率要求，严格按照测量精准度实施，根据结构和时间变化对技术进行处理。激光雷达在探测水汽的高度、空间和时间分辨率、测量精度上都得到了迅速发展，显示了它在捕获水汽的空间结构和随时间变化特征等方面具有优越的能力。
3结束语
近些年来我国激光雷达技术取得了突出的成就，朝着精细化和定量化的方向发展，为了保证技术应用的合理性，要突出技术的应用优势，严格按照检测要求落实，进而促进该技术在大气环境监测工作中的合理化应用。
参考文献
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关键词：无损检测；技术；汽车工业；应用
汽车工业是一个精细且繁琐复杂的工业，生产的环节较多且都需要较高的精确度，才能确保最终产品的质量和安全性，一个零部件出现问题，可能就会导致最终产品的缺陷。在工业技术和科学技术突飞猛进的当下，人们对汽车品质的要求也越来越高，对汽车工业产品的要求越来越严格。如何在不破坏产品整体性的前提下检测出有故障的零部件并及时的修复故障，是汽车工业面临的重大问题，同时也是提高汽车工业效率、降低汽车工业成本的重要条件。无损检测技术稳定、安全、可靠、非破坏性的特点决定了其在汽车工业上广阔的应用前景，无损检测技术可以做到在不破坏、不伤害检测对象的前提上，通过对检测对象内部结构的异常所引起的对光、电、磁、热等反应的变化，来达到完整的检测目的。
1无损检测技术的含义
随着科学技术的不断发展，无损检测技术越来越受到人们的重视和青睐，作为检测技术中的重要组成部分，无损检测技术主要是在不破坏被检测物的前提下，对检测对象内部结构的异常或者缺陷引起的变化进行检测，同时借助相关仪器和一定的专业设备对存在缺陷的零部件从类型、位置、尺寸、数量、形状等方面做出准确判断，从而及时发现并排除问题，保证汽车工业产品的稳定性，极大地提高了汽车工业的检测效率和产品质量。现代的无损检测技术正逐渐朝着无损评价的方向发展。
2无损检测技术的检测方法
在汽车工业中，任何一个零部件都关系着汽车整体的安全，利用无损检测法可以在不破坏汽车整体结构的前提下、快速的在汽车众多的零部件找出存在问题和缺陷的零部件，节约了大量人力和物力。常见的无损检测法包括超声检测法、磁粉检测法、射线检测法、涡流检测法、渗透检测法等。另外，随着技术的进步，无损检测法的种类不断增多，新型的无损检测法发展迅速，包括热和红外检测、激光全息照相法、超声全息照相法等，使得无损检测技术在汽车工业中的应用越来越广泛。
3无损检测技术在汽车工业上的具体应用
加大对无损检测技术的应用和研究力度可以有效的为汽车工业的进一步发展创造良好的条件、营造良好的氛围，使汽车工业得到更进一步的发展。这就要求企业在实际的生产过程中要注意将无损检测技术和汽车工业的生产、检测内容有机结合，并将无损检测技术作为企业发展战略中的重要环节。无损检测技术在汽车工业上的应用主要表现在其对零部件的缺陷和强度之间的关系的把握上，能够较为准确的对汽车的构件、零部件的寿命和负荷，同时能够快速地检测出设备在生产、使用过程中存在的缺陷，具体来说包括利用超声波检测汽车半轴、利用磁粉检测法对零部件的表面缺陷进行检测以及利用激光全息法检测轮胎等。
3.1利用超声波检测汽车半轴
利用超声波检测汽车半轴是无损检测技术在汽车工业上的主要内容，同时也是整个检测环节中的一个重要环节。超声波检测法是指利用超声波在不同的传播介质中会表现出不同特征的性质，来判断汽车零部件和构件存在的缺陷和异常的无损检测方法。比如，在实际中高频低应力的疲劳损坏常常会导致汽车半轴的失效或者折断，将汽车半轴的原材料以及锻造之后的半成品利用超声波进行水浸检测，可以快速的发现故障构件，从而有效地避免不必要的损失，提高产品的安全性和稳定性。
3.2利用磁粉检测法对零部件的表面缺陷进行检测
磁场的信号几乎不受被检测物表面的污渍以及被检测物大小、形状、部位的影响，也无需清洗。因此，磁粉检测法是一种高效、简单、覆盖面广的无损检测法，主要用于对汽车构件、零部件表面缺陷的检测。具体是指先将检测物磁化，被磁化后没有缺陷的构件，那么磁粉就将均匀分布在构件的表面，构件的表面依旧是平整光滑的；如果检测物出现了缺陷或者异常，表面或接近表面的地方就会出现裂纹、冷隔等现象，进而在表面或者接近表面的地方会形成一个漏磁场，这个漏磁场会主动的将检测之前添加的磁粉吸引、聚集在一起，这样就能直观的将异常、缺陷显示出来，为了使缺陷显示的更加明显，可以加入荧光磁粉，加大对比度，使缺陷地方更加突出。在实际的操作过程需要注意是磁场的建立和磁化方式的把握，有效的磁场和正确的磁化方式，是保证磁粉检测法最大限度的发挥在检测汽车零部件、构件的表面缺陷方面的作用、提高检测的效果和效率的关键。
3.3利用激光全息法检测轮胎
激光全息法可以细分为实时法、二次曝光法以及时间平均法，其工作原理是物体受到负荷形状会产生变化，而这种变化和物体是否存在缺陷直接相关，具体是利用全息干涉技术，在被检测物的表面照射相干性良好的激光，再通过机械加载、热加载等方式使被检测物的表面发生变化，最后对加载光波前后的被检测物的形状进行前后的对比，根据干涉条纹的变化来判断被检测物是否具有缺陷，激光全息法对轮胎的检测就是用干涉条纹的形式，将轮胎发射出来的特定光波记录，然后用三维影像技术将记录下来的数据装换成检测所需的资料，进而全面的发现并解决轮胎存在的异常和缺陷。大量的实践证明，将激光全息法用于对汽车轮胎的检测，可以有效解决传统检测法很难发现轮胎隐患的问题。
4结束语
计算机信息等科学技术的发展使得缺陷信息的数字化采集以及数字化分析都成为了现实，随着无损检测技术标准化、信息化、规范化的发展，无损检测技术在汽车工业上的应用将越来越普遍，有效的将无损检测技术和汽车工业的发展相结合，将是未来汽车行业的发展趋势。因此，企业要及时更新观念、与时俱进，同时加大对无损检测技术的研究和应用力度，确保企业获得长期、稳定、可持续的发展。
参考文献
[1]夏均凤.无损检测技术及其在汽车零部件制造过程中应用初探[J].机电产品开发与创新，2012，1：164-165+173.
[2]袁作彬.无损检测技术在机械工业中的应用和发展[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2013，2：228-231.
摘要：
采用机载激光雷达测量系统对检校场进行点云获取，融合基站数据进行飞行轨迹处理，然后运用区域网提取及最小二乘平面拟合算法进行点云平面提取及拟合，进而改正机载激光雷达测量系统偏心角误差，并采用模拟数据说明该算法的可行性。
关键词：
点云；误差分类；区域网提取；最小二乘法；平面拟合
1引言
三维激光扫描作为一种新兴的测量技术，是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命。机载激光雷达测量技术是高度集成了测距技术、计算机技术、高精度惯性导航和高精度动态定位技术（GPS）的一种遥感数据获取领域的新技术［1］。三维激光扫描技术又称为“实景复制”技术，可以对实物进行数字化，快速获取物体表面大量点的三维坐标（称为点云），以帮助人们迅速描绘和量化复杂环境，实现了实时获取空间立体数据的革命性飞跃。这项技术是继GPS技术空间定位之后又一项测绘技术的新突破［2］，是一种崭新的革命性的数据获取技术。因此，Lidar技术逐渐被应用于基础测绘、道路工程、电力电网、水利、石油管线、海岸线及海岛礁、数字城市等领域。扫描点云数据的处理是为了建立扫描物体的三维模型，从扫描点云数据中提取表面特征信息是数据处理的重要内容，而高精度的数据获取是保证后续三维模型数据精确的重要环节。一个完整的机载激光测量项目包含航线设计、检校场布设、航摄飞行、数据下载、航迹解算、检校场数据解算及数据预处理等多方面，其中检校场布设及检校场数据解算是提高数据精度的重要保证。近年来，很多人在提高点云数据精度方面做了不少的研究及试验。Yang和Lee［4］应用最小二乘方法对参数化二次曲面拟合进行三维测量数据的分割。2001年JianbingHuang［5］提出了一种基于边界检测的分割算法，通过搜索边缘区域实现了一种较好的检校场布设方案。本文中综合多位学者的研究采用区域网平差及最小二乘法二次曲面拟合以获取最优解。
2误差分类
机载激光雷达测量数据在生产过程中产生的误差，主要存在于机载激光雷达测量系统误差、控制网误差以及后期数据处理误差三大部分。其中，机载激光雷达测量系统误差又包含GPS定位误差、GPS／IMU组合姿态确定误差和扫描角误差、激光扫描测距误差及系统集成误差。
2．1GPS定位误差机
载激光测量系统的工作原理决定了GPS定位误差是影响机载激光测量系统的主要原因。由于机载GPS是在高速动态情况下获取数据，所以很容易受到多方面的影响，如卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、多路径效应、卫星星座和观测噪声等。以上误差随环境变化而变化，因此消除此类误差是不可能的。由经验可知通过在测区均匀布设多个地面基准站的方法能减弱该类误差，且尽量保证地面基站距测区边界不大于50km。2．2GPS／IMU组合姿态误差和扫描角误差GPS／IMU组合姿态误差和扫描角误差属于机载激光雷达测量系统硬件自身误差。在实际作业过程中，降低飞行高度可以减弱IMU姿态测量误差的影响。
2．3激光扫描测距误差
激光扫描测距误差主要是由激光扫描测距仪误差、大气折射误差及与反射面有关的误差，理论上可以通过一些方法纠正，但在实际作业过程中可行性较低。
2．4系统集成误差
对于系统集成误差，在作业过程中主要关注偏移分量和偏心角的获取。偏心分量要求在每次航摄作业前都要进行实地测量，可采用近景摄影测量法、经纬仪测量法、平板玻璃直接投影法及地面激光设备扫描法测定。IMU与激光雷达仪器紧密固联后，各轴指向之间形成的角度为偏心角。综上，航摄项目中各类误差中能通过后期进行消除或减弱的主要是系统集成误差，即偏心角误差。
3检校场布设
经过一些学者的研究［6］检校场布设需满足一定的条件。①检校场选择需考虑飞行便利、有明显地物标志和检查点测量方便等因素，以选择在机场附近为宜；②检校场内不存在激光回波高吸收地物，即检校场内目标应具有较高的反射率；③检校场地形平坦，最好有高反射的平直道路，并有明显倾斜地形或地物（如尖顶房等）；④检校场面积不小于4km2。本文采用的实验数据是由某机载激光测量系统于2014年12月份在某城市获取。该机载激光测量系统的主要参数见表1。为了保证检校场的可靠性，参考厂家建议，通常检校场航线设计飞行高度为1000m。综合分析测区地形情况，最终选定检校场区域面积约5km2。该检校场位于市区，场内有多条平直公路，且有多个大型建筑物及少量尖顶房屋，无水域避免了激光反射率低可能引起检校精度降低的情况出现。检校场航线布设如图1所示。为了提高解算精度，在检校场内部架设基站，以精确解算飞行轨迹。
4数据解算及精度分析
本文采用类似摄影测量区域网平差的方法进行点云数据处理，由于机载激光雷达测量系统获取的是大量离散点，首先需要根据点云之间拓扑关系进行点云分割［7］，为了保证类区域网的建立需在飞行航线间增加一定的重叠区域，本实验数据航线间重叠度为25％。利用最小二乘法估算类区域网模型中校正参数以最小化多余观测值的加权平方和，并进行平面拟合［8］。为了加强类区域网的强度通常增设一条连接所有航线的贯穿线，称之为构架线。因此，数据解算包含以下几步：选择最优区域网提取算法；利用最小二乘平差模型［9］［10］确定最优平面；分析解算精度并改正仪器参数。
4．1选择最优区域网提取算法
区域网建立基于点云之间严密的拓扑关系，如同一平面点云高程之差小于阈值、同一斜面点云间坡度值小于阈值等等。通过这种区域网（面域）内点云间的拓扑关系提取平面并进行面域平差。通过现实世界中地形地物类型来确定区域网提取算法并根据经验确定提取阈值。
4．2提取最优平面
在步骤1基础上，对提取的区域网采用最小二乘平面拟合的方法进行点云平面拟合，以获取最优平差模型。采用最小二乘平面拟合算法对数据处理结果见图2。图2（a）中用不同颜色表示不同平面拟合结果，图2（b）说明对于不是同一高度平面，算法可以将其提出并保证不分割平面，图2（c）对于道路面算法可以很好的将边界提取，保证平面完整性。
4．3结果分析
本项目使用的机载激光雷达测量系统的初始偏心角由厂家提供，厂家在实验室做了严密的检校。根据综上原理对检校场数据进行检校处理，并更新偏心角参数，与原厂数据对比结果如表2所示。从表2可以看出，检校前和检校后偏心角有一定差值，根据分析造成这种差值可能有两种原因：仪器经过长距离运输，路途颠簸导致设备部件之间发生轻微变化；航向点间距导致航线角偏差存在。每个激光点的理论精度都可以由协方差传播定律来获取。如果测量粗差和系统误差可以完全消除且观测值（如激光距离、扫描角度、传感器中心位置及扫描瞬间姿态角）已知，那么标准偏差值可以作为有效标准来衡量激光点云的精度。通过模拟一组含有系统误差和随机误差的数据，并将检校场检校前后结果应用到该数据中，以说明偏心角对数据的影响如图3所示。图3中蓝色点代表含有误差的激光点云高程值。图3（b）中红线表示高程值的标准偏差。在这两组数据中，观测值中均含有随机误差。图3（a）使用的偏心角参数未经过检校，即未消除偏心角误差，图3（b）中偏心角参数经过检校。由此可以看出，准确的偏心角参数对点云数据高程影响还是很大的。
5结论
通过类区域网平差及最小二乘拟合算法进行检校场数据解算，以得到检校偏心角参数，并根据模拟数据比较检校前后点云数据高程值标准偏差，从而说明在实际生产中，对每一个项目来讲，进行检校场飞行及设备检校都是很有必要的。后续将继续研究更精确及完善的点云分割及平面拟合算法。
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无损检测技术的国产化到底有多重要，西安金波检测仪器有限责任公司到底是一个什么样的企业，在无损检测领域他们如何破茧成蝶？金波公司为抢占无损检测行业发展制高点，进程中经历了怎样的磨砺？一次深层次探寻让我们努力去寻找答案。
自主研发仪器，引领行业发展
无损检测，是指用非破坏方法检查材料、毛坯和零件的内部或表面缺陷并评价其整体质量的技术，又称无损探伤。长期以来，我国在无损检测方面与西方发达国家存在不小的差距，尤其是在碳纤维复合材料、陶瓷基复合材料等新型材料的无损检测方面还缺乏有效的手段。此次，由西安金波检测仪器有限责任公司自主研制的“激光超声波可视化检测仪”，则使我国首次成功掌握了远距离、可视化激光超声波无损检测技术。
据悉，该公司研制的“激光超声波可视化检测仪”是利用激光产生超声波并通过其传播过程的可视化，直观地检查物体内部的损伤或缺陷。它使无损检测技术产生了革命性飞跃。它适用于金属、陶瓷、树脂、碳纤维、复合材料及其制品等的裂纹、腐蚀及内、外部缺陷或损伤的可视化无损检测，能广泛应用于航空、航天、核电、铁道、汽车、石油、天然气、机械、冶金、化工等领域内仪器、设备以及零部件的无损检测。
“激光超声波可视化检测仪”其原理是通过计算机对激光和电动扫描镜进行同步控制，激光光束在被检查物体表面以格子状进行扫描，从固定设置的超声波传感器上检测出超声波信号波形，放大后进行A/D变换，而后将数据存入计算机硬盘，通过图像解析软件再现超声波传播过程，进而根据静态或动态图像直观地检测缺陷并给出缺陷位置。
如果传统的超声波无损检测技术被比喻为“收音机”技术，则激光超声波可视化无损检测技术就可比喻为“电视机”技术。前者是通过“听觉”从接收信号中判断是否有缺陷回波存在，再通过计算找出缺陷位置。后者则是通过“视觉”从动态或静态图像中“一目了然”地判断缺陷的存在与否，并可直观地看到缺陷位置。前者对被检物体表面要求严格，对检测技术人员要求较高，检查效率低，还常常出现漏检；后者可对任意形状物体进行可视化检查，对检测技术人员要求较低，检查效率高，可实现在线检查，通常也不会出现漏检。
该技术的进一步研究、开发和应用，既可对无损检测领域做出重大贡献，又能对激光技术的发展，超声波技术的理论与应用研究，材料评价等学科产生重大影响。预计不久的将来，激光超声波理论与应用将成为一门新的发展学科，也可能形成一个新的产业。目前已受到国内外同行的高度关注和肯定。该仪器的潜在市场规模估计在1200亿元人民币以上，目前已用于航空航天、核电、钢铁、压力容器及汽车等行业。
树立报国宏志，负笈东瀛求学
负笈出国，是为求知而去，学成回来，“海归”们大都有着强烈的抱负。据不完全统计，改革开放以来，从海外学成回来创业者约达15万人，仅在全国各地60多个创业园中，他们创办的企业就达5000多家。
这个以科技人才为主的群体，有志向，有“绝技”，但毕竟不是天生的企业家，归国创业，在从学者到企业家的身份转换中，有人成功，有人失败，但无论如何，他们的许多经历与体会，又给这个群体不断涌现的后来者以启示。
王波就是这样一位“海归”创业者，他有着一段充满酸甜苦辣又丰富多彩的创业经历，他闯出新道，从崎岖中一路行来，摸爬滚打，成就斐然――他带领团队成功研制出世界首台激光超声波可视化检测仪，使无损检测技术从“听觉”时代步入“视觉”时代；他们成功研发出可用5号电池驱动的小型便携式X线检测仪，将对无损检测行业和医疗仪器行业产生重大影响。
王波，1960年3月出生，陕西勉县人。现任日本筑波科技株式会社董事长兼CEO，西安筑波科技有限公司技术总监，西安金波检测仪器有限责任公司技术总监。2009年入选国家“”，2010年7月获陕西省特聘专家称号，2010年8月获中国侨界创新成果贡献奖，2011年5月获国家特聘专家称号，2011年11月被国务院侨办授予“重点华侨华人创业团队”称号。
1978年，结束了三年“知青”生活的王波告别土地，跨入西安电子科技大学的校门。作为改革开放初期的78级大学生，学习的机会对王波来说太珍贵了。“从迈进校门的那一刻起，我就暗下决心，要把失去的青春追赶回来，要为祖国富强和民族崛起而努力读书。”王波如此说。
他以优异的成绩完成了本科和研究生阶段的学业并留校任教，期间参与了多项国家重点科研项目的攻关并多次获奖。
1993年，王波得到赴日留学的机会，在享誉世界的高科技研究基地――日本筑波市所在的筑波大学攻读博士学位，主要研究CT及核磁共振成像技术。刚到筑波大学，迎接王波的虽然是巍峨矗立的教学大楼、环境雅致的图书馆、设备先进的实验室，但是语言不畅、学费昂贵却让王波头疼不已，他每天不但要应付繁重的学业，更要为生计而打工赚钱。然而成大事者，不唯有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。王波没有被困难压垮，咬牙坚持了下来。在日本，与王波为伴的常常是寂寞冷清的书桌、单调枯燥的实验室。？？
科技成果转化，玉汝于成扬眉
在日本，王波先后任职于（日本国立）通信综合研究所，从事远程医疗三维图像重建技术的研究开发；任职于（日本国立）产业技术综合研究所（简称产综研），从事智能复合材料损伤诊断技术及激光超声波可视化检测技术的研究开发。期间，他和他的团队成功开发出世界首创的激光超声波可视化技术，申请了“超声波传播的可视化方法及装置”的发明专利，并获得日本非破坏检查协会颁发的“优秀研究成果奖”与日本可视化情报学会的“尖端技术奖”。
随后，掌握了先进技术的王波意识到，科研的最终目的是为了服务于社会、造福于人类。虽然在很多知识分子眼里，“科技成果产业化”是令他们望而生畏的话题，这样的态度曾导致了许多高新技术成果停留在大专院校和研究院所的实验室和档案室，其中不乏很有发展潜力的成果。
为了不让自己的科研成果被束置高阁，王波决定破釜沉舟创业。2005年7月1日，在号称日本“硅谷”的筑波市，王波创立了“筑波科技株式会社”，这是筑波市第一家中国人的高科技公司。
公司创立之初，许多人在观望，一个书生带领的团队能否在工艺技术复杂、国际尚无示范先例、建设资金又相对匮乏状况下快速建成产业就成了问号。当时的王波顶着压力和风险，鏖战数千天，风雨无阻，甚至在面临资金严重缺口时，不但投入了自己的全部积蓄，还将居住的房子抵押到银行去申请贷款，毅然决然地全部投入到公司中去。他除了搞研发外，还自学了有关法律、财务、公司管理等新知识……？？
日本“筑波科技株式会社”从无到有、从小到大、从弱到强无不渗透着这位创业者艰苦奋斗的汗水。在王波及其团队的努力下，公司成立不久就通过了产综研的高新技术认定，成为100多家认定企业中唯一一家外国人做法人代表的公司，同时获得了产综研关于“超声波传播的可视化方法及装置”的专利实施权。
2008年12月，王波的筑波科技株式会社研发出了世界上第一台“激光超声波可视化检测仪”，该仪器能动态地观看到超声波的实际传播过程，从而直观地检测出物体内部的异常或缺陷。此外，它还具有丰富的图像处理及信号处理功能，可对物体的缺陷或材料的特性进行分析与评价。它的问世，令无损检测技术产生了革命性飞跃，使人们首次能够实时观察到超声波在物体中的真实传播过程，直观地检测出物体内部的异常或缺陷。2010年3月，王波带领团队又成功开发出了第二代产品――“非接触可移动式激光超声波可视化检测仪”，利用它能够检测人工无法接触的部件（例如高温、高压、有害气体等危险环境中的部件），为今后进一步开发生产流水线上的在线实时无损检测系统奠定了基础。
心系祖国发展，回国创业报效
日本的科研环境、物质生活虽然优越，但这里毕竟不是自己的祖国。一个念头一直萦绕在王波心中：自己从一个穷苦留学生成长为今天享有一定声誉的无损检测行业专家，每一步都离不开国家培养，滴水之恩当涌泉相报，这种朴素的念头常常涌现在王波的心头。一个人在国内，爱国情绪常常隐藏在心灵深处，平常觉察不到，而在国外，它像一根敏感的神经，一点儿刺激就会把这种深藏的感情激发起来。
当年在日本，看到自己的孩子和周围留学生子女荒废母语，王波非常痛心和着急，于是联合了几位志同道合者于1995年10月1日创办了“筑波中国儿童教育协会”（简称儿童会），主要教孩子们学习中文和中国传统文化。他之所以把儿童会的成立之日选在10月1日和“筑波科技株式会社”的创立之日选在7月1日，也是为了表达他对国家、对党不变的信念。
作为无损检测技术领域的顶级专家，留学日本并已成功创业的王波在“把世界领先的技术带回祖国”的信念支持下，在科技兴国、实业报国理想的驱动下，回国二次创业，立志再创人生新事业。
2006年年初，王波夫妇在西安高新区创立了西安筑波科技有限公司，艰苦的国内创业历程从此拉开序幕。
回国创业，一切都得重头来做。好在王波已有日本成功创业的经验。很快，王波通过承揽软件外包（BPO）研发的方式筹集资金，又利用掌握的国际领先技术聚集和吸引了海内外一批高素质、高水平的科技人才，组建了一支能吃苦、敢拼搏的年轻团队，带领他们争分夺秒地进行产品研发，在不到两年时间里，开发出了“TM8-01K型无线温度检测仪”和“电路板光学自动检测仪（AOI）”，并取得了国家实用新型专利。
为了缩短中国与世界在无损检测技术领域的差距并填补国内空白，王波为新一代的“激光超声波可视化检测仪”申请了中国发明专利和国际发明专利，又于2010年7月，与西安阎良国家航空高技术产业基地合作共同投资1500万人民币，在阎良创建了西安金波检测仪器有限责任公司，这是国家航空基地与国家“”特聘专家共同创建的一家专门从事无损检测技术研究、检测仪器的自主研发、设计制造、相关设备的进出口，产品销售及售后服务、技术培训及受托检查等综合性检测业务的高科技企业。目前，公司拥有具有世界先进水平且使用简便的无损检测技术和仪器，该技术和产品可在航空、航天、铁路、汽车、核电、船舶、石油、化工、电工、电子、压力容器、天然气等行业领域广泛应用。
目前，该公司已利用“激光超声波可视化检测仪”服务平台先后为西安阎良国家航空高技术产业基地及国内航空、航天、军工、核电、电力等企业提供检测服务近百家，出具检测报告80余份，解决了众多目前无法解决的难题。公司不仅向用户展示了仪器的先进性能、特点和用途，而且亦获得了更多的需求信息。为进一步提高仪器性能及开拓国内市场打下了坚实的基础。近期，公司已向中航工业集团下属某企业租赁一台可视化检测仪器，并与某核电检测公司、航天部某院、中石油下属某公司等达成购买意向，计划在2013年前半年，销售2～3台仪器，其他十余家重点客户的商务洽谈也正在有序地推进。
关爱心脑血管系列讲座(一)
激光是20世纪60年代产生的一项重大技术，它与半导体、原子能、电子计算机一起被称为20世纪的四大发明，是人们长期对量子物理学、波谱学、光学和电子学等学科综合研究的成果。20世纪80年代，随着激光技术的发展，一门新兴的边缘学科――激光医学己逐步形成。激光医学是研究激光对生物体的作用规律，以及将激光技术用于临床诊断和治疗的学科 。激光以它独特的优点――高亮度、高方向性、高单色性和高相干性，解决了许多传统医学不能解决的问题，受到了医学界的高度关注 ，也受到了越来越多患者的欢迎。
（一）激光治疗
激光治疗包括用激光进行切割、汽化、凝固、理疗、针灸、血管内照射,光动力学等方法，可治疗内、外、妇、儿、眼、耳、鼻、喉、口腔、皮肤等临床各科约300种疾病。治疗方法分为手术治疗和非手术治疗。手术治疗是利用激光手术刀（简称光刀）对患部进行切割、汽化或凝固，达到手术目的。不仅可以在狭小的手术视野内进行操作，也可以做精确的显微手术。由于光刀在切割的同时可以封闭小血管，所以能有效地控制手术出血和感染。非手术治疗是利用弱激光直接照射患部，或用光纤将激光导入腔内或血管内照射。弱激光有消炎、止痛、抗过敏、保护血管、改善血液循环的作用，可以治疗多种疾病，且在剂量允许的范围内无任何毒副作用。
（二）激光诊断
目前，诊断正向非侵入性、微量化、自动化和快速化方向发展。激光检测与诊断技术为此开辟了新的途径。激光诊断既能检查出病理形态的改变，又能检测出病理状态下功能的变化。不但能静态检测，还能检测到细胞甚至分子的微观运动和瞬变过程，从而准确找出致病因素。
（三）激光基础研究
激光治疗疾病的机制，尤其是弱激光的治疗原理，是当前各国激光医学工作者一直在探讨的课题，科技攻关的重点是激光参数和生物组织特性对激光生物效应的影响，近年来已经有突破性的进展。
（四）基础医学研究
激光技术为基础医学研究提供了新的先进的方法。一是用微光束（又称微手术刀）破坏待测定物质的功能单位（如对细胞的切割）使其局部受损，以研究其功能的变化；二是用一定剂量的激光束照射待测物质但不必破坏受照物质，而是收集待测物质被激光照射后反馈出来的光学信息，从这些信息中检出待测物的组分、结构和空间构想等内容。
可以预见，随着科学技术的不断发展，激光在医学领域的应用会更加广泛。
