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無損檢測文化

熊博士轉載  阿斯米  2017-09-22

一、無損檢測-—現代工業的“質量衛士”

無損檢測是建立在現代科學技術基礎上的一門應用型技術學科，它以不損壞被檢測物體內部結構為前提，應用物理的方法，檢測物體內部或表面的物理性能、狀態特性以及內部結構，檢查物質內部是否存在不連續性（即缺陷），從而判斷被檢測物體是否合格，進而評價其適用性。

無損檢測學科幾乎涉及到了物理科學中的光學、電磁學、聲學、原子物理學以及計算機、數據通訊等學科，在冶金、機械、石油、化工、航空、航天各個領域有廣泛的應用。

假如沒有無損檢測技術的應用，鋼鐵的質量難于保證，機器可能會停止運轉，飛機難于起飛，火箭難于上天，汽車可能會在路上翻車，火車可能會出軌，石油和天然氣管道可能會發生泄漏，鍋爐和壓力容器可能會發生爆炸……,可以說，在現代科學技術應用領域中，沒有哪種技術能夠象無損檢測那樣具有如此廣泛的科學基礎和應用領域。

作為現代工業的基礎技術之一，無損檢測技術在保證產品質量和工程質量上發揮著愈來愈重要的作用，其“質量衛士”的美譽已得到工業界的普遍認同。

無損檢測就其自身性質而言，它著重于科學技術的具體應用，因此，它是一門應用性很強的技術性學科，具有很強的操作性或工藝性。

操作技術的嫻熟與否，很大程度上決定著檢測結果的準確性，這種技術不僅表現在具體的操作上（例如：超聲波探頭的運動），而且表現在檢測機械的運動、自動化的控制、以及計算機的應用上，因此將無損檢測稱之為綜合應用型技術學科并不為過。

無損檢測技術不僅有著深刻的科學背景，而且有著豐富的文化內涵；無損檢測凝聚著現代科學的智慧，閃耀著現代文化的光輝，現代文明有無損檢測的一份貢獻。在人類進入輝煌的21世紀的今天，我們應該以更高的視角來審視無損檢測文化現象。

二、無損檢測文化的歷史底蘊

以德國科學家倫琴1895年發現X射線為標志，無損檢測作為應用型技術性學科已有一百多年的歷史；然而，當我們打開歷史的篇章，拂去歲月的封塵，我們會驚奇地發現，無損檢測技術的起源和發展有著豐厚的歷史底蘊。

讓我們沿著歷史長河，隨著物理科學發史的線索，以更寬廣的視野去尋找無損檢測學科成長的足跡。

2.1 中國古代無損檢測的樸素思想

我們的祖國是世界文明古國, 對科學技術的發展有過偉大的貢獻, 我國古代科學技術文化遺產中就有不少應用無損檢測技術的記載，從中可以看出我國古代早已具有樸素的無損檢測科學思想。

在我國先秦時期的《考工記》、《墨經》等著作中，記載著光學、力學和聲學的物理學知識，從而使無損檢測的樸素思想可以追溯到遠古的時代。

早在2500多年前，我國春秋時期的齊國有部重要的手工業工藝技術典籍《考工記》，就記載著當時銅冶煉過程中用無損檢測的方法控制鑄銅質量內容：“凡鑄金之狀，金(銅)與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也。”

這段文字準確地記載了銅冶煉時，通過觀察煙氣的顏色以確定冶煉的過程，即借助冶煉時煙氣的不同顏色來判斷被冶煉的銅料中雜質揮發的情況，從而判定銅水出爐的時機。

這說明我國春秋時代就有樸素的無損檢測技術應用，這與今天的紅外測控技術何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨經》中記載并論述了有關小孔成像及光色與溫度的關系。

在春秋戰國時期，我國發現磁石具有吸鐵和指南的性質。公元前3世紀，古書《韓非子》記載有司南（磁鐵石指南的現象）；《呂氏春秋》記有“慈（磁）石召鐵”， 這也許是磁場吸引力的最早記載。公元前2世紀，劉安（公元前179—前122）著《準南子》，記載了人造磁鐵和磁極斥力等現象。

《論衡》是東漢王充（公元27 97年）所著，記載有關力學、熱學、聲學、磁學等方面的物理知識，內容十分豐富。王充在《論衡》中有：“生人所以言語呼吁者，氣括口喉之中，動搖其舌，張歙其口，故能成言。譬猶吹蕭笙，蕭笙折破，氣越不括，手無所弄，則不音。夫簫之管猶人之口吞也，手弄其孔猶人之動吞也。”又說：“令人操行變氣遠近，宜與魚等，氣應而變，宜與水均。”

可見他已認識到人發聲是使空氣振動而產生的，指出了振動的傳播要通過媒質，并將聲音在空氣中的傳播用可見的水波的傳播來作了比喻。這種比喻，在今天超聲檢測中講聲波的干涉和衍射時，仍然適用。

《夢溪筆談》是北宋中期的政治家和科學家沈括（1031—1195）所著，這是一部在中國科學史上占有重要地位的著作，記載有關于地磁偏角的發現，凹面鏡成像原理和共振現象等。

《夢溪筆談》指出“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”說明沈括在實驗中已發現了磁偏角。《夢溪筆談》還除了通俗地講了凹面鏡成像和針孔成像的道理，對光的直線傳播、光的折射現象和虹的形成進行了研究和解釋。這些道理在今天的磁力探傷和射線探傷中仍然適用。

元朝時代的實驗物理學家趙友欽(1279—1368)著《革象新書》，記載有他作過的光學實驗以及光的照度、光的直線傳播、視角與小孔成象等問題。

他在書中對光學現象作了比較深入的研究和詳細的描述，并用實驗進行小孔成像的研究，指出了小孔成像的規律。他在實驗中指出，光通過小孔時，不論孔的形狀如何，屏上得到的光斑總是發光物的像。

當孔相當大時，則屏上得到的光斑形狀隨孔的形狀而定，孔方則方，孔圓則圓。他對這個現象的解釋是“罅小則不足容日月之體，是以隨日、月之形而圓，及其缺則皆缺。”

“罅大而可容日、月之體也。”說明了小孔成像與孔的大小有關。經過一系列的周密的觀察實驗以后，趙友欽指出：“凡景近竅者狹，景遠竅者廣；燭遠竅者景亦狹，燭近竅者景亦廣。

景廣則淡，景狹則濃。燭雖近而光衰者，景亦淡，燭雖遠而光盛者，景亦濃。由是察之，燭也，光也，竅也，景也，四者消長勝負，皆所當論者也。”這段論述與今天射線探傷中關于幾何不清晰度的解釋可以說是完全一樣。

根據聲音頻率的變化來判斷物體內部結構是一種古老的檢驗方法。在我國明朝時期宋應星所著《天工開物》一書有如下記載：“凡釜，即成后，試法以敲之，響聲如木者佳，聲有差音則鐵質未熟之故，它日易損壞。”這種古老的聲音檢測方法，在今天質量檢測中仍有廣泛的應用。

我國古代的科學技術如同群星燦爛，光輝閃耀，只是到了近代由于清朝封建王朝的腐敗和外國帝國主義的入侵，我國的科學技術才逐漸落后了。