超聲檢測技術論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇超聲檢測技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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一、引言

隨著現代工業的發展，對產品質量和結構安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測技術具有不破壞試件，檢測靈敏度高等優點，所以其應用日益廣泛。目前對壓力容器的檢測方法有多種，本文主要介紹無損檢測的常用技術如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術如聲發射、磁記憶等。

二、無損檢測方法

現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。

（一）射線檢測

射線檢測技術一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對于人體不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進行γ射線照相。但射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。

射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確，檢測結果有直觀紀錄，可以長期保存。但該方法對體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對體積型缺陷（如裂紋未熔合類），如果照相角度不適當，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測成本高、速度慢，同時對人體有害，需做特殊防護。

（二）超聲波檢測

超聲檢測（UltrasonicTesting，UT）是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減，遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。

超聲檢測既可用于檢測焊縫內部埋藏缺陷和焊縫內表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。

該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強、檢測速度快成本低等優點，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準確。

（三）磁粉檢測

磁粉檢測（MagneticTesting，MT）是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。

在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗收、制造安裝過程質量控制與產品質量驗收以及使用中的定期檢驗與缺陷維修監測等及格階段，磁粉檢測技術用于檢測鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應用。

磁粉檢測的優點在于檢測成本低、速度快，檢測靈敏度高。缺點在于只適用于鐵磁性材料，工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響。

（四）滲透檢測

滲透檢測（PenetrantTest，PT）是基于毛細管現象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。

滲透檢測可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應用，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標準試塊及受檢壓力容器實際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測方法標準等來提高滲透檢測的可靠性。

該方法操作簡單成本低，缺陷顯示直觀，檢測靈敏度高，可檢測的材料和缺陷范圍廣，對形狀復雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測。但只能檢測出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗，對工件和環境有污染。滲透檢測方法在檢測表面微細裂紋時往往比射線檢測靈敏度高，還可用于磁粉檢測無法應用到的部位。

（五）聲發射檢測

聲發射（AcousticEmission,AE）是指材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象。而彈性波可以反映出材料的一些性質。聲發射檢測就是通過探測受力時材料內部發出的應力波判斷容器內部結構損傷程度的一種新的無損檢測方法。

壓力容器在高溫高壓下由于材料疲勞、腐蝕等產生裂紋。在裂紋形成、擴展直至開裂過程中會發射出能量大小不同的聲發射信號，根據聲發射信號的大小可判斷是否有裂紋產生、及裂紋的擴展程度。

聲發射與X射線、超聲波等常規檢測方法的主要區別在于它是一種動態無損檢測方法。聲發射信號是在外部條件作用下產生的，對缺陷的變化極為敏感，可以檢測到微米數量級的顯微裂紋產生、擴展的有關信息，檢測靈敏度很高。此外，因為絕大多數材料都具有聲發射特征，所以聲發射檢測不受材料限制，可以長期連續地監視缺陷的安全性和超限報警。

（六）磁記憶檢測

磁記憶(Metalmagneticmemory,MMM)檢測方法就是通過測量構件磁化狀態來推斷其應力集中區的一種無損檢測方法，其本質為漏磁檢測方法。

壓力容器在運行過程中受介質、壓力和溫度等因素的影響，易在應力集中較嚴重的部位產生應力腐蝕開裂、疲勞開裂和誘發裂紋，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，它采用磁記憶檢測儀對壓力容器焊縫進行快速掃查，從而發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相組織分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。

磁記憶檢測方法不要求對被檢測對象表面做專門的準備，不要求專門的磁化裝置，具有較高的靈敏度。金屬磁記憶方法能夠區分出彈性變形區和塑性變形區，能夠確定金屬層滑動面位置和產生疲勞裂紋的區域，能顯示出裂紋在金屬組織中的走向，確定裂紋是否繼續發展。是繼聲發射后第二次利用結構自身發射信息進行檢測的方法，除早期發現已發展的缺陷外，還能提供被檢測對象實際應力---變形狀況的信息，并找出應力集中區形成的原因。但此方法目前不能單獨作為缺陷定性的無損檢測方法，在實際應用中，必須輔助以其他的無損檢測方法。

三、展望

作為一種綜合性應用技術，無損檢測技術經歷了從無損探傷(NDI)，到無損檢測(NDT)，再到無損評價(NDE)，并且向自動無損評價(ANDE)和定量無損評價(QNDE)發展。相信在不員的將來，新生的納米材料、微機電器件等行業的無損檢測技術將會得到迅速發展。

參考文獻：

[1]魏鋒，壽比南等.壓力容器檢驗及無損檢測：化學工業出版社，2003.

[2]王自明.無損檢測綜合知識：機械工業出版社，2005.

[3]沈功田，張萬嶺等.壓力容器無損檢測技術綜述：無損檢測，2004.

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Abstract: This paper mainly aimed at the practical application of nondestructive testing in the pressure equipment, do a more in-depth discussion, this article from the technical level of nondestructive test technology, which uses a real case to analyze the actual engineering operation, after the article on how to select testing methods, and applications various detection methods in practical engineering to do in-depth analysis.

Key words: nondestructive testing; special equipment; ultrasonic testing; radiographic testing; pressure pipe

中圖分類號：TJ765.4 文獻標識碼：A 文章編號：

一、國內外研究現狀

無損檢測技術是一種新型的技術，他主要是應用在承壓類特種設備上的。這是因為一些承壓類特種設備在進行是否破損的檢測上是要求不能破壞設備的完整性的，所以只能尋找新的檢測技術。這個時候無損檢測技術就應運而生了。

通過對被檢測設備從外部外觀的檢測一直延伸到檢測設備的內部是否有破損，或者內部是不是已經發生裂縫等，但是又不能像傳統的檢測技術那樣的可能造成被檢測設備的結構分解，物理外觀和形狀改變，這都是要避免的。因為現在的承壓類設備都是比較精密的儀器，一旦分解檢測的話很大程度上會破壞精密儀器的精度，這對被檢測的設備是極其不利的。國內對承壓類特種設備無損檢測的技術研究目前還是比較多的，不過大都集中在一些儀器質量檢測控制的技術上。

二、無損檢測技術簡介

在實際的工程操作中通常情況下，工程師要保證壓力設備要正常使用，通常會制定一定的檢測和操作標準，目前在國際上有許多的標準出現，許多的專家和學者也都建議出臺相應的技術規范和操作規則。我們知道對于承壓類設備的檢測主要分為內部檢查和外部檢測，這個所有檢測都是在系統滿負荷的時候進行極端測試的。通常情況下外部檢測的代價要低一些，不管是成本投入還是時間的投入都是要比內部檢測要少很多的，相反內部檢測的代價是要多一些的，因為內部檢測是之分關鍵的，當然內部檢測要求也是十分高的，所花費的時間和投入的成本也相對是比較高的。

（一）射線檢測技術

射線檢測方法的具體做法如下：首先是對檢測設備的表面進行比較均勻的射線照射，然后根據設備表面照射射線形成的一個函數，分析這個函數的各種參數來研究設備的情況，一般可以通過建模的方式體現函數的變化規律，通過規律我們來研究設備那個部位是有問題的，這個原理也是無縫檢測的基礎，目前是世界上比較發達國家進行無損檢測工程操作中常用的方法。

原理就是根據射線照射反射設備的影像分析，顯示出設備的真實情況。從而可以對試件進行無損檢測。

（二）超聲檢測技術

超聲檢測的檢測原理如下：首先選擇的是使用一般的反射法進行檢測。這個過程在實際操作過程中式根據反射波來進行判斷的。這種方式有點很多，因此成為比較常用的一種檢測技術，它的有點主要體現在以下幾個方面：

首先是檢測的范圍比較大，其次是檢測的設備的精度高，定位比較精準，成本控制比較低。當然還有其他好處，比如靈敏度比較高，操作簡單，容易操作，速度快。對人體無害及便于現場使用等優點。即存在檢出概率，漏檢率及檢出結果重復率等問題。為了消除或降低人為因素的影響，提高檢測結果的可記錄性。人們開發了超聲信號處理和超聲成像技術，實現了數據處理和缺陷評價的自動化。這是對缺陷準確定性、定量檢測的一條有效途徑。也是超聲檢測發展的主流 。

（三）磁粉檢測和滲透檢測

在較為傳統的滲透和磁粉檢測方面，目前國內已能生產全系列的主機和附件，在品種和功能方面與國際先進水平的差距正在縮小。近年來國內研制的手提式復合磁化裝置可實現大型壓力容器焊縫的一次性磁化。并在全方位上顯示缺陷磁痕方面有創新。

（四）非常規無損檢測技術

對于檢查技術的選擇，通常包括一些非常規的檢測技術。近年來國內也有極其顯著的發展。

三、檢測方法的選擇原則

在實際工作中發現射線檢測對延遲裂紋的檢出率較低，而超聲波檢測對橫向裂紋不太敏感。因此對容易產生延遲裂紋和橫向裂紋的鋼種。應增加射線檢測、超聲波檢測或射線檢測和超聲波檢測相互復查的比例。因射線檢測和超聲波檢測兩種手段在客觀上對各種缺陷的檢出能力不一致，故在同時采用兩種方法對容器的同一部位進行檢測時。兩種方法的驗收等級不能相互對應。也沒有一條能通用的相互轉換關系。

四、無損檢測技術在壓力容器設備上的應用

由于無損檢測技術在一些壓力設備上的應用時比較廣泛的，這是因為基于這種技術的各種優點。需要指出的是無損技術并不是完美無缺的一種檢測技術，受限于本身方法的局限性，對壓力設備帶來的不可避免的損壞還是存在的。因此這要求我們再實際的檢測過程中，要通過多次的實驗和檢測，對檢測結果進行比價客觀的論證和考察，然后得出一個比較合理科學的結論,。比如實際工作工程檢測過程中我們檢測液化石油氣鋼瓶是不是存在一些間隙，鋼瓶內部是不是完好無損，處理使用這種檢測技術之外，我們還要對鋼瓶進行第二次物理方面的極端實驗，來確保無損檢測的可靠性。

（一）選擇合理的的檢測時機

針對承壓類設備在實際的檢測過程中，我們要選擇一個比較合適的檢測時機，這也是檢測的一個必須的要素。因為在檢測的過程中出現的誤差可能就是沒有注意到一個比較合理的檢測時機導致的。

（二）綜合應用各種無損檢測方法

綜合使用現存的無損檢測方法在實際的工程檢測中也是十分重要的一個細節。首先我們可以知道任何一種技術都有自己的使用范圍和使用條件，我們只有摸清每一種技術的使用范圍和使用條件才能在最合適他的時候使用這種技術，否則我們選擇的這種技術都是不科學的，檢測的結果都是不準確的。因此，這就要求我們要在實際的工程中綜合多種檢測方法，選擇最佳的檢測方式對承壓類設備進行檢測，只有這樣在無損檢測中，必須認識到任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優點和缺點。

（三）抽檢部位和復檢部位的確定

最后是對承壓類特種設備進行抽樣檢查，抽查的部位要保證選取具有典型性和代表性，不能隨意抽取，這就要求對抽樣檢查要選擇合適的抽樣方法，此外對抽取的樣本具體檢測哪個部位也是十分重要的，也就是我們所說的抽檢部位和復檢部位的選擇。一般情況下我們在實際的的選擇部位都是以承壓類設備的焊接口出或者是有邊緣的地方，因為一般設備在焊接過程中由于這樣或者那樣的原因導致焊接不完全，導致設備出現裂縫或者出現空心現象。因此選擇抽檢部位是十分關鍵的，不能隨意抽檢。

結論：通過以上幾部分的極少我們可以得出這樣一個結論論，通過本文針對無損檢測在耐壓類設備的實際應用，做了一個比較深入的論述，然后，文章通過從技術層面介紹了無損檢測技術，這其中使用了一個實際工程操作中的真實案例進行分析，之后文章對如何選取檢測方式，以及各種檢測方式在實際工程中的應用做深入分析。在文章的最后列舉了目前檢測承壓類設備的檢測目前的研究現狀。

參考文獻：

[1]劉杰;曾祥照;;我國射線數字成像無損檢測標準的制訂與展望[A];2009年廣東先進制造技術(佛山)活動周文集[C];2009年

[2]沈功田;張萬嶺;;特種設備無損檢測技術綜述[A];北京機械工程學會2006年優秀論文集[C];2006年

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隨著混凝土結構的廣泛使用，其質量檢測和性能評估是目前土木工程界迫切需要解決的問題。由于結構混凝土無損檢測技術能反映結構物中混凝土的強度、均勻性、連續性等各項質量指標，對保證新建工程質量，以及對已建工程的安全性評價等方面具有無可替代的重要作用，因而越來越受到人們的重視。

1 超聲檢測技術概述

超聲法是一種廣泛用于混凝土缺陷探測的方法，混凝土的物理力學性能與超聲波在其中的傳播速度及其他聲學參數有很好的相關性。超聲波的探測精度能滿足缺陷探測要求，但以目前的超聲儀及換能器，當超聲波換能器正對測試時，在混凝土中的最大穿透距離只能達到10m左右，而當換能器錯開一定距離時，穿透距離僅能達到2、3m。顯然超聲波換能器無法滿足長距離探測的要求。采用稀土超磁致伸縮材料制作的超磁致換能器，具有發射功率大、發射頻率高、穿透距離遠、接收信號頻帶寬、重復性好、余振短等優點，能夠同時兼顧到傳播距離及檢測分辨率，是一種理想的長距離探測震源。超磁致換能器發射中心頻率為10-50kHz，處于可聞聲波及超聲波頻段。將超磁致換能器和超聲波換能器發射產生的應力波統稱為聲波。

目前，超聲探傷常用的缺陷分析判斷方法有經驗法、數理統計法、數值判據法和模糊判別法。經驗法，即依據超聲探傷的基本原理判別缺陷。其結果依賴于檢測人員的實踐經驗，漏判和誤判嚴重。數理統計法簡單易行，但是只能對單個聲學參數進行統計意義上的判斷，且物理意義不明確。數值判據法須根據測試值建立合理的物理模型，經適當的數學處理后，找出一個可能存在缺陷的臨界值作為判斷的依據。模糊判別法是計算各聲學參數相對于正常獲異常的隸屬度，然后將各個聲學參數加權平均得到綜合的相對于正?；虍惓５碾`屬度。由于測試分析方法本身的局限性，以上方法仍處于定性或半定量水平，都只對缺陷的定位具有一定精度，而對缺陷的大小、形狀及性質難以給出定量的結果，從而給最終準確評價帶來困難。超聲波的頻率范圍為20kHz至15MHz，超聲發生器則是由產生超聲頻振蕩的電子線路和換能器(傳感器)組成。超聲層析的應用范圍很廣，早在世界二次大戰期間，超聲層析在軍事監測方向就獲得了比較滿意的效果，以后更廣泛地應用于醫學之中；此外，超聲層析在工業無損探傷方面用途也很廣。

2 超聲無損檢測技術在工程中的運用分析

超聲無損檢測屬于彈性波法。在各種無損檢測方法中，超聲無損檢測是當前無損檢測工作中研究最活躍、發展最快的檢測方法。目前，超聲脈沖檢測技術已成為檢測工程結構質量的重要手段之一。其主要優點是有效探測距離長，測試精度高，設備簡單且無污染。

將超聲技術技術應用于混凝土質量檢測中，其理論依據是混凝土的質量與聲速有較好的相關性，首先在被測混凝土結構物某斷面上，將測區劃分成網格，發射換能器在一側某點發射，接收換能器在另一側所有點上接收，使每個網格都有2條以上的測線通過，利用聲時通過反演技術獲得測區各部分的波速分布圖，從而確定缺陷區的位置、尺寸以及缺陷本身的波速，推斷缺陷的類型、強度等。

2.1 超聲無損檢測的基本原理

根據彈性波的運動學和動力學特征，彈性波層析成像方法可以分為兩大類：一是以運動特征為基礎的射線層析成像；二是以動力學特征為基礎的波動方程層析成像。

作為反演聲波穿透的射線層析成象，其基本思想是根據聲波的射線幾何運動學原理，將聲波從發射點到接收點的旅行時間表達成探測區域介質速度參數的線積分，然后通過沿線積分路徑進行反投影來重建介質速度參數的分布圖像。

混凝土聲波CT無損檢測技術就是根據聲波射線的幾何運動學原理，利用最先進的聲渡發射、接收系統，在被檢測塊體的一端發射，在另一端接收，用聲波掃描被檢測體，然后利用計算機反演成像技術，呈現被檢測體各微小單元范圍內的混凝土聲波速度，進而對被檢測體作出質量評價。

2.2 觀測系統布置

根據混凝上結構物的形狀特點，對結構物常用的測線布置方式為：白色點為接收點，黑色點為激發點。理論及實踐都證明，三側激發一側接收，所得反演效果最好。射線密度達到要求。一般檢測過程中測線都采用該方式布置，激發邊和接收邊道間距，1般在20-50cm范圍。在結構物兩端的部份，可適當加密激發點和接收點，以利于增加射線密度。根據結構物的臨空面不同，可采用合適的測線布置。

2.3 觀測系統完備性評價

觀測系統完備是聲波CT結果可靠性的基本保障。觀測系統的完備性是通過單元的射線密度和射線正交性來衡量的。因此，射線密度和射線正交性就成了表征觀測系統完備性的I爵個重要指標，它們是觀測系統可靠性評價的有效方法。為保證聲波CT結果的可靠性和分辨率，要求研究區內每個單元體內的射線超過40條，同時要求每個單元體內通過的射線其交角至少有一組大于60°，其交角的正弦值大于0.87。

2.4 后期成像

所用軟件為TDSoft的《工程CT》，該軟件有模塊化設計、文件格式要求清晰、處理速度快等優點。軟件共有數據輸入、射線追蹤、速度反演三個主模塊和正交性分析一個輔助模塊組成。最后通過網格化、成圖、導出DXF格式等多個步驟的處理，最終得到混凝土聲波CT波速反演圖。

3 結語

無損檢測技術是以無損檢測手段探明被檢測體內部缺陷的有無、大小、位置和性質的專門技術。在工程中，需要根據工程構件材料的性能和工程條件具體選擇恰當的檢測方法。其中，彈性波方法是工程中最為常用的方法之一，特別適合混凝土構件、巖土體等工程問題的無損檢測工作。射線理論和射線方法是研究彈性波傳播理論的重要方面之一，針對不同的工程材料和工程條件探索研究彈性波射線追蹤方法，對于許多工程問題的分析研究具有重要的意義。

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超聲波檢測是應用最廣泛的無損檢測方法之一。超聲波檢測是利用進入被檢材料的超聲波對材料表面或內部缺陷進行檢測。利用超聲波進行材料厚度的測量也是常規超聲波檢測的一個重要方面。此外，作為超聲波檢測技術的特殊應用，超聲波還可用于材料內部組織和特性的表征以及應力的測量。它的意義的一般指超聲波與工件作用，就反射、透射和衍射的波進行研究，對工件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應用進行評價的技術。從上世紀30年明以來，由于超聲檢測具有安全高效，體積小，便攜等特點，越來越被廣泛應用于，工業，醫療等各行各業。

在高職學校開設超聲檢測的課程對于培養應用型操作人員有很大的優勢，對于超聲檢測這種操作技能要求較高的行業，工作人員的培養應以實踐操作為主，高職教育正好能滿足這一要求。因此制定一個合理的課程規劃來達到理想的目的是非常必要的。下面就超聲檢測這門課程在高職院校的開展進行討論。

1、課程建設的指導思想和總體目標

在日常教學的制定中要遵循高職教育教學的規律與特點，始終堅持以“學生為主體，教師為主導”的原則，堅持以工學結合的方式開展教學，注重素質教育，注重技能教育，重視學生創新能力的培養和個性發展。讓學生能學會處理各種特殊的工藝要求。通過課程建設，對傳統的教學內容和方法進行改革，把超聲檢測新技術、新工藝、新標準恰當地引入課堂教學，使課程做到知識性與應用性的統一，使課程結構體系和教學內容得到進一步的優化。利用現代教育技術平臺改革相應的教學方法和手段。

課程建設的目標是落實課程建設的措施，更加明確課程目標即培養能夠進行超聲檢測操作的人員，遴選課程內容對理論性太強的部分加以弱化，優化課程結構，專注與實踐教學，讓學生多通過現場操作來學習了解這一行業。改進教學方法、豐富教學手段，加強教師隊伍的建設，加強課程研究，開展技術推廣、咨詢和服務，建立課程資源庫，改善實訓條件，規范課程考核評價方式，進一步提高課程效果，加強課程管理，以保證群體教學水平穩步提高，使課程建設處于良性發展。

2、課程目標

根據學校辦學定位和學生實際，明確本課程職業崗位指向和職業能力要求；高職學校的生源包括高中生，中職生，及以3+2方式培養的學生。明確了學生的實際情況就能明確課程知識目標、技能目標、態度目標，更加重視本課程在職業能力培養中所處的重要地位、作用和價值；主要目標應在加強學生學習能力、應用能力、協作能力和創新能力的培養。建設措施：（1）開展專業教育，讓學生明確職業崗位指向和職業能力要求，讓學生清楚地認識到專業課程在職業能力培養中所處的地位、作用和價值，激發學生學習興趣。（2）課程知識模塊應該有：超聲檢測物理基礎、檢測器材與設備、檢測方法、檢測工藝、超聲檢測應用、檢測標準、課程設計、技能訓練部分；技能目標是培養學生動手操作的能力，為行業培養初、中級無損檢測技能型人才。學生學完本課程后，要求學生掌握超聲檢測相關理論知識，能獨立完成超聲檢測工作。能與他人團結協作，具有一定的創新能力。畢業前取得鍋爐壓力容器無損檢測人員UTⅠ、UTⅡ級資格證書（中專Ⅰ級、高職Ⅱ級）。畢業生經過一段時間的工作實踐，向中、高級人員過渡。（3）教師在教案中交代每個知識模塊學生應達到的知識目標、技能目標、態度目標，并在授課過程中明確告訴學生；教師應注重學生學習能力、應用能力、協作能力和創新能力的培養。

3、課程內容和課程結構

圍繞為行業培養初、中級無損檢測技能型人才的要求，遴選教學內容，適時吸納新知識、新技術、新工藝、新標準，培養了學生良好的職業道德、嚴謹認真的工作作風、實事求是的科學態度，強化學生安全意識；形成模塊化課程結構；實踐性教學內容達到50%以上。建設措施：（1）按照無損檢測人員資格證考試規則和企業、行業對無損檢測人員的要求，安排教學內容。（2）要求教師加強學習，不斷更新知識，適時吸納新知識、新技術、新工藝、新標準，定期到企業作市場調研和掛職鍛煉。（3）按照職業崗位和職業能力培養的要求，整合教學內容，構建以職業崗位作業流程為導向的教學模塊，按崗位作業流程分小模塊進行教學，形成模塊化課程結構。（4）不拘束于某一個具體工件，而以多種規格、多種材質的工件作為研究對象，增加學生實訓機會和實訓內容，安排學生進企業實習，使實踐性教學內容達到50%以上。（5）聯系本地相關企業，利用企業的設備和技術人員對學生進行實踐學習。讓學生了解企業實際的工作生產情況，可能遇到的各種問題。（6）在與企業聯系過程中，可以把優秀的學生推薦給企業，以此來與企業互利互惠，形成良好的合作關系。

4、課程教學方法與手段

課程教學方法堅持“教、學、做合一”的原則，采用現場教學、項目教學、討論式教學、探究式教學等教學方法；高度重視實訓、實習等實踐性教學環節，以真實或仿真的任務為實習實訓項目，將實習實訓與項目結合起來，強調學生將所學知識和技能在實踐中應用，積極引導學生自主學習；充分運用現代教育技術進行教學，充分利用網頁資源，將課程教材、教師教案、教學大綱、檢測標準、習題、實驗實習指導、參考文獻目錄、授課錄像、網絡課件、在線測試等相關資料在網上公布，實現優質教學資源共享，方便學生在網絡中自主學習。（1）制定教學過程規范，包括授課計劃規范、理論備課規范、課堂教學規范、作業輔導規范、考試考核規范、教書育人規范，把提高群體教學質量落實到教學過程的每一個環節中。落實備課規范，提高課程授課計劃質量。教師備課必須要鉆研大綱，研究教材，掌握教學目的、要求和重點，研究和掌握教學方法。授課計劃要體現教學目的、教學方法、教學思想。（2）建立優秀教案檔案，促進群體教案水平提高。每學期每位教師提交一份優秀教案，課程組通過評定、交流后存檔，逐步提高整體教案水平。（3）抓住課堂教學這個中心環節，爭取最佳教學效果。課堂講授必須執行課堂授課規范，做到內容熟練、概念準確、重點突出、結構合理、條例清楚、語言精煉、板書工整且布局合理，要充分調動學生積極性，啟發學生思維，培養學生能力，要注意理論聯系實際，加強教學的科學性和思想性。（4）建立學校老師與企業技術人員的技術交流來提高教學內容的質量，引入最新的理念，讓學生一切從實踐出發，真正做到精通。（5）以多種規格、多種材質的工件作為研究對象，以真實或仿真的任務為實習實訓項目，將實習實訓與項目結合起來，增加學生實訓機會和實訓內容。安排學生進企業實習，使實踐性教學內容達到50%以上。強調學生在實踐中應用中消化所學知識和技能，積極引導學生自主學習。（6）建立一體化專業教室，充分運用現代教育技術進行現場教學；引入相關的檢測儀，配備完善的各種標準試塊和對比試塊，使教學內容豐滿具體。

5、課程資源建設

課程資源建設要求擁有學校教師與現場專家一起開發的校本教材、實驗實訓指導書、教師教學指導書和學生學習指導書等，建成集紙質與電子、靜態與動態的圖書和網絡資源于一體的立體化教學資源庫。教學資源庫包括課程標準、教學內容、實驗實習實訓、教學指導和學生學習效果評價方案等要素；校內實驗實訓室的設施設備技術含量高，有能完全滿足課程教學需要的實驗實訓設施設備；建立真實或仿真的職業環境，有便于學生自主學習的實驗實訓室管理制度，管理規范；建立校外實踐教學基地，與相關企業建立合作機制，校外實踐基地成為課堂教學的有效延伸。

6、課程考核及措施

課程考核要求建立體現職業能力為核心的課程考核標準，建立分模塊的課程考核評價方式，每個課程模塊既考核學生所學的知識，也考核學生掌握的技能及學習態度，采用形成性評價與終結性評價相結合的考核方式。筆試、口試、操作、論文相結合，開卷、閉卷相結合，第一課堂考核與第二課堂考核相結合，校內老師評價與企業、社會評價相結合，學生自評、互評相結合的評價方式，各種評價有明確的比例分配。

具體的建設措施：（1）每學期至少要進行一次期中和期末考試?？荚囈獓栏褚?，同一教學計劃的班級，期末考試要統一命題，統一評分，統一閱卷。考試方式為：閉卷，記分方法為：平時成績占30%（10%的作業，10%的課堂表現，10%的課堂測驗），期中考試占20%，期末考試占50%，其中10%的課堂表現分數由老師評價、學生自評、互評三項各占1/3產生，加重平時學習權重，注重對學生學習過程的檢查和對知識的掌握程度的考核；第一課堂考核成績占70%，第二課堂考核成績占30%；同時期末考試除理論考試外還有實踐操作考試，根據無損檢測人員資格證考試的要求，理論和實踐考試都必須達到70分才認定及格。（2）建立超聲檢測試題庫，條件成熟可以實行教考分離。（3）參加校級以上技能競賽取得名次的給予加分。

7、課程效果

建設目標：學生學完本門課程后能掌握85%以上的知識點，完全掌握核心知識點；100%掌握課程中包涵的技能，在真實或仿真的環境中能完成檢測工作；能理解本門課程在專業中的地位、作用和價值；學習目的明確，學習興趣明顯提高；理解本門課程所要求的職業素質，具有團隊精神、協作精神，能夠與人合作完成工作項目；學生在教師的指導下，能進行探究式、創新性學習。 建設措施：建立科學合理的教育教學質量評價體系，為學生提供優質教育服務；加強學生思想道德和職業道德教育；加強學風建設，努力提高教育教學質量；建立科學的學生學習評價體系。

8、結論

隨著我國初會的不斷進步，工業水平，制造能力的穩步提高，特別是我們國家制造行業在國際地位的不斷提升，對制造業人才的需求與日俱增，尤其是工作一線的初、中級的優秀操作人才更是供不應求，超聲檢測技術在制造的生產中有著不可替代的作用，超聲檢測人員的市場需求不斷增加，對人才的要求也在不斷變化，于此相比，中、高職學校培養的的專業畢業生卻非常少，現從事無損檢測的人員大都是從其它崗位等轉崗而來，因此，他們沒有學習系統的無損檢測課程，加之專業的特點和學生知識結構的原因，在校學生對本專業課程知識和內容非常的貧乏和陌生。傳統的教學是“講授+板書”方式，學生大都對課程不感興趣，即使現在引進多媒體教學方式，學生也只能抽象的思考學，對實踐中的情況一無所知。也就達不到理想的教學效果。最終的后果是，大部分的學生畢業進入崗位后連最常見的工作設備、零件不認識，最基本的工作步驟不會操作，達不到企業最起碼的工作要求，因此，培養出適合企業需要的一線的優秀的無損檢測專業操作人才就是當前這個專業的重點，通過課程規劃的制定和實施，能夠培養出合格的，生產企業要求的一線技術人員。

參考文獻：

[1]劉福順，湯明. 無損檢測基礎. 北京航空航天大學出版社 2002.

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中圖分類號：G640 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）47-0139-02

一、引言

筆者于2005年至2011年之間在英國華威大學（University of Warwick）進行無損檢測相關領域的學習及研究工作，期間廣泛參與了英國無損檢測研究中心（RCNDE）所組織的多項校際及校企之間的交流活動，對英國RCNDE模式及英國高等院校無損檢測領域研究及人才培養模式及現狀有較為深入的了解。本文將對RCNDE組織下的英國著名高校無損檢測相關領域的研究情況及教育模式進行簡要介紹，并從個人體會出發，淺談該模式對我國無損檢測研究及人才培養的啟發。

二、RCNDE介紹

1.RCNDE基本情況。英國的無損檢測研究中心（Research Centre of Non-destructive Evaluation，以下簡稱RCNDE）是2003年在英國帝國理工大學（Imperial College）及斯特拉斯克萊德大學（University of Strathclyde）的倡導之下建立的，RCNDE在建立之初除了這兩所大學以外，還有布里斯托大學（University of Bristol），巴斯大學（University of Bath），諾丁漢大學（University of Nottingham）及筆者當時所在的華威大學（University of Warwick）[1]。目前（截至2013年），RCNDE的成員學校還包括倫敦大學學院（University College London），倫敦南岸大學（London South bank University）和紐卡斯爾大學（University of Newcastle），并且仍然在發展壯大中。各成員高校的具體研究方向將在本文的第三部分進行介紹。RCNDE是由英國自然科學與工程研究委員會（以下簡稱EPSRC）資助設立的，其宗旨在于將最新的研究成果與工業界的實際需求緊密結合起來，從而引領世界無損檢測領域的發展方向。因此除了上述英國著名高校以外，RCNDE還包括許多工業界的會員[2]，包括Airbus，BAE Systems，BP，British Energy，National Nuclear Laboratory，Defence Science and Technology Laboratory[Dstl]，E.ON Engineering Ltd，GKN，Health & Safety Executive （HSE），Network Rail，Petrobras，Rolls Royce plc，RWE npower，Serco，Shell，Tenaris等等。這些工業界的成員單位享有諸多有利條件。

2.RCNDE的研究情況。RCNDE的研究項目主要分為三大類[3]，分別是：（1）長期的能夠提高產業能力的新型無損檢測技術的“戰略核心研究”（Strategic core research）；（2）中短期的能夠解決工業現存及將來可能存在的需求的“目標研究”（Targeted research）；（3）貼近產業實際及需求的“技術解決方案”（Technology solutions）?！皯鹇院诵难芯俊表椖恐饕獊碓从趯W術界和工業界成員廣泛的交流。工業界成員單位提出一些長期的研究需求，包括先進檢測技術，高級檢測技術，早期檢測技術，檢測技術性能改進，有挑戰性的檢測技術及無損檢測技術的可靠性及實用性驗證。該類項目研究經費由EPSRC和工業界共同資助，值得一提的是工業界成員加入RCNDE的會員費用有一部分也用于該種類的資助。“目標研究”項目著眼于工業界成員單位的中長期的檢測需求，同時也考慮RCNDE的戰略目標。項目資助來源廣泛（公共資金居多），其中EPSRC提供一半左右的資金。英國國防部等其他英國政府部門也參與贊助。對于這類項目，在對研究中心有益的前提下，RCNDE也著力促成國際間的合作，但是僅限于歐洲內部。筆者博士階段從事的電容成像無損檢測研究即為一項“目標研究”項目?！凹夹g解決方案”類項目與工業界的聯系更為緊密，旨在為無損檢測實際問題提供可靠的解決方案。這類項目包括技術可用性研究，產品開發技術轉讓。如果成員單位有需求，RCNDE會發起科研項目以利用其經驗及成果從而獲取成功解決問題的方法。如果無損檢測需求與下游合作單位研發機構的需求契合，RCNDE將發起工業合作項目，這些項目的配套資助可從英國工業和貿易部（DTI）或者歐盟獲取。如果“技術解決方案”類項目以技術探索為主，RCNDE會協助將技術以產品或者服務的方式轉化為可用的解決方案，這將極大地擴展合作的領域和范圍（例如與設備及服務公司合作及成立附屬科技公司等）。

三、RCNDE高校成員情況

1.成員高校無損檢測領域研究。清華大學李路明教授在2005年訪問英國后所撰寫的《英國高等院校無損檢測技術研究與人才培養情況簡介》一文[4]，對帝國理工學院，布里斯托大學，華威大學及曼徹斯特大學的無損檢測相關學科進行了介紹，本文僅對其文章沒有涉及的有關內容進行介紹，重復的部分不再贅述。斯特拉斯克萊德大學的無損檢測相關研究集中在隸屬于電子電氣工程學院的超聲工程中心（CUE），主要研究領域為：傳感器陣列設計（稀疏二位陣列排布、線性陣列等）；機器人無損檢測技術；CMUT設計及建模；非接觸式無損檢測技術；無損檢測傳感器無線網絡；智能結構的超聲檢測；高溫檢測等。巴斯大學的無損檢測研究集中在其機械學院下的材料研究中心（MRL），其主要方向有2個，一個是由Darryl Almond教授領銜的熱成像研究團隊（研究對象以復合材料為主，手段包括超聲/激光/電磁激發的熱成像），另一個是Michele Meo博士領銜的非線性超聲技術團隊（面向金屬及復合材料）。

諾丁漢大學的無損檢測相關研究主要集中在應用超聲實驗室（Applied Ultrasonics Lab，利用超聲技術追蹤微粒狀物質的性態及其動態變化，利用超聲技術檢測、定位及描述航空復合材料的微孔缺陷）及應用光學實驗室（Applied Optics Lab，主要是激光超聲）。倫敦大學學院（UCL）無損檢測相關研究主要在其機械系下屬的超聲研究課題組進行（Ultrasounics Group，主要是醫學超聲方向）倫敦南岸大學的無損檢測研究主在其波動及場研究中心進行，主要研究領域包括搭載無損檢測傳感器的墻壁爬行機器人，水下機器人，管道爬行機器人的研發，以及用于核工業，石油化工，食品處理，能源及航空工業的無損檢測技術開發。

紐卡斯爾大學的無損檢測研究主要由田貴云教授領銜，其研究方向較為廣泛，包括電磁傳感器開發，電磁傳感器陣列及網絡，電磁無損檢測技術（渦流等），高級信號處理等。目前該課題組所承擔的主要課題包括：威脅識別與定位（反恐領域），防腐層下缺陷的電磁識別方法，齒輪的電磁無損檢測方法，海洋風電設備的健康監測，渦流激勵熱成像，復雜形狀裂縫的磁照相技術等等。除了具體的無損檢測新技術研發以外，田教授長期致力于中英兩國無損檢測從業人員的交流合作，承擔了EPSRC贊助的中英無損檢測交流項目，促成多次人員互訪及學術交流活動，為兩國無損檢測領域的交流發展起到了極大的推進作用。對于筆者的母校華威大學來講，除了李路明教授文中提到的電磁超聲（EMAT）和空氣耦合超聲（Air-coupled Ultrasound），華威大學的科研人員近年來還從事了包括電容成像，近紅外成像等新型無損檢測技術的研發，并在三維打印技術在無損檢測領域的應用做了深入的探索。從以上的介紹可以看出，這幾個大學的主要研究領域在聲學和電磁學，其中尤其值得關注的是這些大學都非常重視基礎研究，并以此為基礎強調基礎研究的應用背景，基本上可以說是在應用引導下的基礎研究。

2.成員高校無損檢測領域人才培養。與我國部分高校本科階段開設無損檢測專業不同[5-7]，上述英國學校在本科教育方面沒有專門的無損檢測專業或方向，無損檢測研究及人才培養主要集中在研究生階段，其學科主要集中在機械工程、材料、物理、電子科學等領域，這和無損檢測自身的學科背景也是一致的。值得一提的是，除了傳統意義上自然科學的哲學博士（P.h.D）的培養工作，RCNDE成立了無損檢測領域“企業需求-高校研究”緊密結合的工程博士（EngD）培養中心（CDT），目前在IDC名下有多名博士生注冊在帝國理工，斯特拉斯克萊德大學，布里斯托大學，諾丁漢大學和華威大學進行學習和研究工作。CDT所提供的EngD學位教育面向應屆畢業生和已在工業界就業的工程師所開設（既包括Airbus，NNL，BAE Systems，BP，EDF，E-ON，GKN，Network Rail，RWE npower，Rolls-Royce，Serco，Shell，QinetiQ，Doosan Babcock及Renishaw等大公司，也包括一部分無損檢測領域的小型企業）。EngD這個以解決工程實際問題為目標的學位教育模式要求學生在注冊學校完成相關課程（可以采用靈活選課、時間不限的方式）的前提下，結合工程界的實際情況依托所在學校的研究經驗和資源開展相應研究工作，最終完成研究論文。對RCNDE及成員高校來講，這樣的模式對于了解工業界的需求，從工業界得到資助，把握研究方向顯得非常重要，實施幾年來已經初步達到了預期的效果。

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隨著人們生活方式的變化發展和生存環境的改變，近些年來急性肺栓塞的發病率逐年升高，發患者數逐年增加，而且該疾病的診斷和治療呈現愈加復雜的局面。急性肺栓塞具有較高的死亡率，僅次于惡性器官腫瘤和急性心肌梗塞。在對急性肺栓塞患者進行治療時，科學有效的診斷結果是治療的依據和重要保障，醫療工作者們需要不斷提高急性肺栓塞臨床診斷的有效檢出率，才能對患者實施有效的救治，緩解患者病情[1-2]。D-二聚體是一種機體纖維蛋白物質出現降解后的產物，它的表達水平能夠對凝血酶的生理學活性和纖維蛋白的生成情況做出明確反應，用它來檢測患者機體內血栓形成的敏感性具有可行性且能達到較高的準確性[3]。本次研究通過對D-二聚體在急性肺栓塞臨床診斷中發揮的作用，評估其使用特點和臨床應用價值，希望可為急性肺栓塞的臨床診斷提供診斷經驗，幫助提高診斷的有效檢出率?，F做報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取我院2012年12月～2014年1月接受診斷治療的100例在入院后先進行肺動脈多層螺旋CT或MRI初步檢查，進行了血凝常規和D-二聚體檢測。疑似急性肺栓塞患者作為考察對象。收集、整理臨床檢測資料，對資料進行歸類整合，對診斷結果進行細致分析。100例患者中男性患者60例，女性患者40例，年齡在32～68歲，平均年齡為（48.36±5.87）歲，所有患者均在發病后立即入院接受診斷治療，病程在1～24h，入院時的主要臨床表現癥狀為胸部疼痛、胸悶、呼吸困難、發熱等。

1.2標本采集 肘正中靜脈采血1.8ml于真空枸櫞酸鈉溶液（濃度：109mmol/l）抗凝管內，枸櫞酸鈉溶液：血液為1：9抗凝， 并充分顛倒混勻（應避免過度振搖，引起溶血）。標本采集完畢后應及時送檢。以3000r/min 離心10min，分離血漿待測。與采血后2h內完成測定。

1.3儀器、試劑、檢測方法 日本東亞SESMEX CA-7000型全自動血凝分析儀，血漿D-Dimer測定試劑，參數設置及校準、質控品均由積水醫療科技（中國）有限公司 提供。 D-二聚體檢測為乳膠微粒增強免疫比濁法，由專業的操作人員來完成檢測任務，操作步驟必須按照試劑盒說明書的嚴格規定，確保檢測結果相對準確[4-6]。

1.4檢測結果評判標準 樣本DD濃度>500ng/ml，則為陽性檢測結果。

1.5統計學分析 采用SPSS 22.0數學統計軟件進行統計，計量數據以平均數（x±s）形式展示，對計數資料采用t檢驗，對計量資料采用χ2檢驗，P

2 結果

根據診斷結果將患者分為兩個組：急性肺栓塞組和非急性肺栓塞組。100例疑似急性肺栓塞患者中有50例患者確診為急性肺栓塞，另外50例患者均為非急性肺栓塞。兩個不同患者組的患者在年齡、性別、病情病程、檢測時間、文化水平等方面的差異不具有統計學意義，兩組患者的診斷結果具有可比性（P

3 結論

急性肺栓塞是比較常見多發的急性心腦血管系統急性重癥疾病，發病原理是血栓以及其他類型的栓子對肺循環中的動脈系統造成了梗阻，致使肺循環發生急性病變。急性肺栓塞是一種擁有較高死亡率的疾病類型，是醫療工作者們重點攻克的醫學難關。

急性肺栓塞發病之后容易導致右心功能衰竭，甚至會造成循環系統的癱瘓，對患者的生命安全造成極大的威脅。絕大多數的急性肺栓塞患者在發病時沒有典型的臨床癥狀特點和生命體征變化，這種情況導致了臨床診斷時容易出現誤診和漏診。另外急性肺栓塞本身病情復雜多樣且變化發展速度快，更為臨床診斷增加了困難，在診斷技術水平低下和診斷設備落后的情況下，極易出現診斷不準確的情況，為臨床治療帶來了極大的風險，不利于患者的治療和康復。因此實現較高的急性肺栓塞檢出率是實施有效治療的先決條件[6]。

傳統的超聲造影手段是一直沿用的有效診斷方式，對急性肺栓塞患者血樣的陽性診斷率約為88.00%左右，雖然能達到一定的有效檢出率，但是超聲投影檢測會對患者機體造成一定的損害。檢查中所使用的造影劑會對患者的肝腎功能造成一定程度的影響，并會產生毒副作用，同時還會對肺動脈的血壓帶來影響。所以綜上所述，超聲投影檢測技術需要本身的改進，或者需要更科學的更健康的檢測技術來代替或輔助超聲投影的檢測診斷作用。

D-二聚體表達水平檢測診斷具有簡單迅速、準確實用的特點，而且不會對患者的機體造成損害，相較于超聲檢測技術診斷而言有諸多診斷優越性。

D-二聚體是一種機體纖維蛋白物質出現降解后的產物，它的表達水平能夠對凝血酶的生理學活性和纖維蛋白的生成情況做出明確反應。D-二聚體的檢測原理：機體內大量血栓形成可以顯著激活纖溶生理系統，使血栓出現溶解，從而產生形體大小和組織結構差異性較大的多種降解產物，D-二聚體是其中的一種，血清中D-二聚體表達水平有明顯的升高時，可以提示血栓形成和血栓降解的現象，它是一種反映高凝狀態和繼發纖溶功能變化的有效敏感物質。血清樣本D-二聚體濃度為500ng/ml是一個界定點，大于這個標準即為陽性，小于這個標準即為陰性。通過對血清D-二聚體陽性陰性的檢測，可以比較精確的診斷急性肺栓塞患病與否。只需要抽取患者血樣，在實驗室內進行檢驗操作，幾乎不對患者身體和疾病造成不良影響。

本次研究結果顯示，急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測表達平均水平明顯高于非急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測表達水平。急性肺栓塞患者的D-二聚體檢測診斷的敏感性為92.00%（46/50），特異性為82.00%（41/50）。較高的急性肺栓塞檢出率為臨床治療提供了科學有效的依據，保證了患者的診斷和治療質量，促進了疾病的治愈康復。D-二聚體檢測在急性肺栓塞臨床診斷中發揮重要作用，擁有較大的應用價值，值得臨床推廣。

參考文獻：

[1]方建江，李波，何旭娟，等.血漿肌鈣蛋白I、B型鈉尿肽及D-二聚體檢測在急性肺栓塞預后評估中的意義[J].中國呼吸與危重監護雜志：論著，2012，11（1）：61-64.

[2]熊國均.臨床評分、D-二聚體檢測對急性肺栓塞的診斷價值[D]天津醫科大學碩士學位論文，2011，05，01.

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1碰撞干涉檢測

碰撞干涉檢測問題是確定不同的物體在空間是否占有相同區域的問題。該問題可描述如下:“給定N 個物體s1 ， s2 ，… ， sn ，它們在空間中的位置是由定義在時間域[t 0 ， t 1 ] 上的函數f 1 ，f 2 ，… ， f n 來確定的，判定在這個時間域內相同時刻是否存在任何一對物體占有公共空間”。該問題的描述說明了這樣的意義，物體占有的空間決定于時間，由此又引出靜態干涉和動態干涉檢測的定義。

靜態干涉檢測: 物體在空間中的位置是可移動的，但不隨時間變化，位置的變化是由其它參數定義的，判別是否有任何一對物體占有公共空間?？臻g布局和裝配干涉檢測等即屬于此類問題。

動態干涉檢測: 動態干涉檢測與時間相關，即碰撞檢測。物體在空間中的位置是隨時間變化的，它可分為二種情況: ( 1) 運動空間中只有一個物體是運動的。例如一個機器人在車間里運動，機器人是運動的，車間里的其它障礙物是靜止的；( 2) 一對物體都必須是運動的，例如車間里兩個運動的機器人。無論是靜態干涉檢測還是動態干涉檢測，目的都是要求避免物體間的碰撞。

2碰撞干涉檢測技術

2.1二維平面碰撞檢測

Tetsuya，Toshiaki和Mario等人提出了一種稱為空間占有的方法，即物體在目標空間移動，當試圖占有相同的球體時來檢測它們的碰撞。這種算法基于這樣一條原理沒有任何物體和其它物體占有同一個球體，也不需要特殊的計算來檢測碰撞。并且，在它們的方法中，每個物體連同它們所占有的球體在三維空間中都被賦予一個名字，因而其它物體知道它們和哪個物體發生碰撞。

chin和wang研究了兩個多邊形的相交和最小距離問題。利用可視邊鏈和凸的頂點相對于其內部點的單調性，提出了判別凸一邊形和一個簡單非凸m-邊形的相交問題的最優算法，并且研究了當兩個多邊形相交時一個多邊形是否被另一個多邊形完全包含的問題，其時間復雜度都為o(m+n)。

汪嘉業利用單調折線研究了在一個多邊形的凸包和另一個多邊形不相交的條件下，確定兩個多邊形是否碰撞，并在碰撞時確定全部碰撞部位的問題，提出了時間復雜度為o(m+n)的最優算法，并且其算法還可推廣到確定包含有圓弧邊的多邊形之間的最初碰撞部位。

李輝利用最大最小坐標的頂點子集的方法研究了一個凸多邊形沿一給定方向移動時是否與另一凸多邊形發生碰撞，并且利用斜支撐線的方法來研究一個凸多邊形相對于另一個凸多邊形的可移動區域問題，提出了時間復雜度為o(log(n+m))和o(m+n)的算法，在常數意義下，它們都是最優的。

2.2三維空間碰撞檢測

三維空間碰撞檢側干涉有兩大類靜態干涉和動態碰撞檢測。動態碰撞檢測就是沿特定軌跡移動的物體的干涉檢測。動態碰撞檢測算法又可分為兩大類①判斷移動的物體之間是否發生碰撞亦即可碰撞問題②檢測到碰撞的存在并采取措施進行規避，也就是碰撞規避問題。根據所用實體表示模型的不同，靜態干涉檢測算法大致可分成兩類。一類算法主要基于B-rep模型，提高算法效率的關鍵是如何減少被測元素的數量。在這方面Ganter利用空間分割技術作出了新的嘗試。另一類算法是以層次模型為基礎的，如八叉樹干涉檢驗算法和層次Sphere檢驗算法等。由于層次模型中相鄰兩層節點的檢測過程之間缺乏直接聯系，即一個層次上的干涉檢驗結果并沒有反映出下一個層次節點的狀態信息，因此無法對檢驗過程進行優化，以減少不必要的運算。

動態碰撞檢測先后利用到兩類技術。第一類技術是基于給定軌跡反復利用靜態干涉檢測被稱為“單步檢測”的方法，即當物體移動過程中將軌跡劃分為很多時間步，在每一個時間步都進行靜態干涉檢測，來判定運動的物體之間是否發生碰撞。Maruyama介紹了多面體之間的靜態干涉檢測的第一種一般方法，提出了一種遞歸空間分割算法和一種一般的面對面相交算法然而，提出了第一種可用的單步檢測系統，。計算幾何領域對許多其它相交測試技術進行了規范化和分類。其中有許多技術是二維相交技術的延伸和擴展。第二類技術是基于產生稱之為“掃描實體”的物體。這些物體代表了物體在給定軌跡上移動過程中所占有的體積空間。如果環境中的物體在它們各自的軌跡上行進時會發生碰撞，那么它們各自的掃描體將會發生靜態干涉。因而，掃描體可用簡單的靜態干涉檢查來對動態碰撞進行測試，這些掃描體的產生是運動學和實體模型的結合。由于實體模型具有多種表示方式，因此，多種形式的掃描體被提出。

雖然掃描體可用于許多有趣的工程問題，但在現在的計算機圖形硬件條件下，單步檢測方法更適合于實時計算機圖形顯示。并且掃描體方法也沒有單步檢測方法所具有的決定碰撞時間的靈活性。而且用掃描體來進行碰撞檢測需要利用一個獨立的步驟來產生掃描實體。和發展了單步檢測方法，提出了一種空間分割技術的方法，這種空間分割技術將包含物體的空間劃分為一個個子空間，將所有的測試限制在兩個物體的重疊局部區域來進行。并且在重登區域內的所有的子空間都按照它們的最小、最大值來排序。然而在空間分割技術中，子空間的個數將影響到檢側結果的正確性和算法的效率。

Hahn采用層次包圍盒技術來加速多面體場景的碰撞檢測。Moore則提出了兩個有效的碰撞檢測算法，其一是用來處理三角剖分過的物體表面。由于任一表面均可表示成一系列三角面片，因而該碰撞檢測算法具有普遍性該算法的缺點是當景物為一復雜的雕塑曲面時，三角剖分可能產生大量的三角片，這會大大影響算法的效率。而另一算法則用來處理多面體環境的碰撞檢測。Moore和Wilhelems根據Cyrus-Beck裁剪算法提出了一種凸多面體碰撞檢測算法，即通過檢測多面體頂點是否相互包含來判定它們是否發生碰撞。對于具有n個凸多面體、每個多面體有m個頂點的問題，此算法的時間復雜度為o(n2m2)；對于凹多面體則分解為多個凸多面體來處理Ganter和Isarankura提出了一種空間分割的方法，即將給定物體所占有的空間劃分成一系列子空間，將碰撞測試限定在兩物體的重疊子空間中進行，并且在重疊子空間里的元素都按最大、最小來排序，從而進一步減少了測試時間。Alonso，Serrano和Flaquer采用定義碰撞影響矩陣及體元的數據結構等一些優化策略來加快碰撞檢測，它們的算法分四步來檢測兩個物體的干涉①檢測碰撞影響矩陣②計算每對容器之間的干涉③計算體元之間的干涉④計算面與面之間的干涉。算法的基本思想是每一步都比它的下一步快，因而，假如在某一步發現兩個物體不會碰撞，就不必進行下面的測試，從而可節省計算時間。

3碰撞干涉在超聲自動檢測中的應用

和數控加工、產品裝配一樣，超聲自動檢測過程中可能存在碰撞干涉，如探頭和工件的碰撞、工件夾具和探頭的碰撞等。在實際檢測過程中如果發生了碰撞，不僅可能造成工件的報廢、探頭和設備的損壞，嚴重時還可能威脅到操作者的人身安全。因此有必要在實際檢測之前對掃描路徑進行校驗，找出發生碰撞干涉的運動點位，重新進行路徑規劃，避免碰撞帶來的損失。

超聲檢測的曲面工件一般具有復雜的外形，碰撞干涉檢測時運算量很大，同時對檢測的精度和效率都有較高的要求。盡管現有碰撞干涉檢測的方法很多，但針對超聲自動檢測過程中碰撞干涉檢測的性能有限，如包圍盒算法計算簡單，容易實現快速碰撞檢測，但該方法的精確性不高；空間分解法將整個虛擬空間劃分成相等體積的小單元格，然后對占據同一單元格或相鄰單元格的幾何對象進行相交測試，精確性高但運算復雜。

參考文獻：

[1]張旭輝，馬宏偉.超聲無損檢測技術的現狀和發展趨勢，機械制造，2002，40（7）：24-26

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國家經濟發展方式的轉變、產業結構的轉型升級需要大量高素質、多樣化的應用型人才，向應用技術型高校轉型是新建地方本科院校走向內涵式發展的必然選擇和重大機遇。在向應用技術型大學轉型的背景下，各新建地方本科院校突出了“應用型”辦學定位[1]。然而，目前多數新建地方本科院校仍然沿用傳統的大學物理教學模式，側重理論知識的教學，對不同專業未加以區分，在教材選用、教學內容、授課方式和考核評價等方面仍采用同一標準。不同專業有不同的特點和人才培養目標，對大學物理課的教學的需求也不盡相同，缺乏專業針對性的大學物理教學模式顯然已不適合新形勢下應用型人才綜合素質培養的要求。因此，如何將大學物理與各理工科專業有機結合，進行具有專業針對性的大學物理課程教學模式改革的探索與實踐具有重要的意義。

1．目前大學物理課程設置中存在的問題

1.1大學物理課程與理工科各專業其它課程結合度差

目前，多數新建地方本科院校各理工科專業使用統一的大學物理教材,與各個具體的專業結合不夠緊密,專業針對性差。雖然大學物理是理工科各專業的公共基礎課，但各專業有各自的專業特色和要求，因此對大學物理課的要求也不盡相同[2]。大學物理課程缺乏專業針對性容易使學生產生物理無用論的錯覺，認為學習物理對專業知識、課程的學習沒有幫助，學習積極性不高，學習效果差。

1.2教學內容陳舊，較少體現現代性和專業針對性

當今社會科技發展日新月異，物理新知識、新技術不斷涌現，為其它學科的進步奠定了重要的理論和物質基礎，推動了諸如信息科學、材料科學、生命科學以及農業科學等學科的進步。然而目前多數新建地方本科院校使用的物理教材，教學內容陳舊，側重于經典物理學中的力學、熱學、振動和波動光學以及電磁學基本知識和理論的教學，較少涉及高新技術、科技在現實社會中的應用，同時缺乏專業針對性，對與信息科學、材料科學以及生物科學等學科關系緊密的激光信息技術、量子通信技術、同步輻射核磁共振波譜技術、新型顯微技術、混沌理論和耗散結構等鮮有介紹。

1.3課程體系結構設置不合理

向應用技術型大學轉型的大形勢下大學物理地位被削弱，大學物理教學面臨著學時少而教學內容多的突出的矛盾。目前，大多數新建地方本科院校各理工科專業主要是通過刪減教學內容來克服學時少的矛盾，側重于經典物理知識的教學而對于近現代物理技術及其應用僅作簡單介紹或干脆完全刪除，在課程體系設置方面則主要還是采用單一的必修課。物理新知識、新技術的發展帶動了其他學科的發展，因此，有必要對物理學新進展、新技術及其在各專業中的應用加以介紹。顯然，單一的課程結構已不能適應物理學知識的深度與廣度上不斷發展的趨勢,不能滿足各理工科專業對物理新知識的需求。

2.改革的具體措施

2.1優化教學內容、加強專業關聯性

物理學包括經典物理學，近代物理學與當代物理學三個部分。經典物理學主要涉及力學、熱學、光學和電磁學等內容，這部分內容的教學對理工科專業學生的科學素養、數理思維以及分析解決實際問題能力的培養具有重要意義。在向應用技術型技術大學轉型發展的背景下雖然大學物理的地位被弱化、教學課時被縮減，但筆者認為大學物理中經典物理知識的完整性不應被削弱和破壞，但要結合各專業特點進行優化整合[3]。在學時有限的前提下，那些與專業課程聯系不是特別緊密的內容只需圍繞物理學基本知識、概念、定律和思想方法進行定性介紹，只要能夠使學生建立清晰的物理圖像即可，避免繁雜的數學論證和理論推導；而那些對專業課程具有較大影響的內容則要進行重點教學。比如，對于通信工程和電子信息工程類專業的學生，電磁學部分要進行重點教學。對于這些專業的學生而言，《電磁場理論》是一門非常重要的專業課。電磁場和電磁波作為信息的重要載體，在通信領域應用非常廣泛，在雷達、遙感、導航等技術領域也有廣泛的應用。因此，通信工程和電子信息工程類的學生必須熟練掌握電磁場與電磁波的基本性質、傳播規律和傳輸、輻射、散射的基本理論。作為《電磁波理論》的先導課程，大學物理課程教學時應該突出電磁學部分的教學，重點介紹電磁感應現象和變化的電磁場等內容，使學生對感應定律、自感和互感、電磁振蕩、電磁波和電磁波譜的基本理論和規律有充分的認識，為《電磁波理論》的學習奠定良好的基礎。對于土木工程類專業大學物理在教學內容上應該側重于力學部分；而對于石油化工等專業則需要側重于流體力學和熱力學基礎定律等知識。近現代物理學與當代物理學前沿知識的教學可以開闊學生的視野，有利于學生創新意識和創新思維的培養。在有限的課時內，需結合理工科各專業的特點從眾多物理學新知識和新技術中選擇與專業緊密相關的內容進行重點教學。比如對于材料類專業，應選擇與材料檢測、分析息息相關的電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀、激光超聲檢測等先進檢測技術的原理和方法進行重點教學；對于通信類專業，應選擇激光信息技術、量子通信技術、量子計算機和光復用與光放大等技術進行重點介紹。

2.2完善課程結構,將必修、選修和網絡課程有機結合

各專業的特點和人才培養目標不同，對大學物理課的教學需求不盡相同。因此，需要對大學物理課程體系進行調整，改變單一化的課程模式，豐富大學物理課程體系[4]。根據大學物理教學內容與各專業的緊密程度，可以分成必修、選修和自主學習三個模塊。必修模塊主要包括經典物理理論基礎知識和核心內容，其中重點在于與各專業聯系緊密的物理知識，是學生必須掌握的部分，學生通過該模塊的學習可以形成基本的科學素養、數理思維以及分析解決實際問題能力；選修模塊則側重于物理知識的延展與應用，主要包括與各專業聯系最緊密的物理學前沿知識、技術及其在各專業中的應用，本模塊可為理工科各專業學生后續的實踐、操作課程奠定理論基礎，增強學生的實際動手能力；科技發展日新月異，知識量、信息量劇增，除了通過必修模塊和選修模塊將經典物理學內容和與各專業聯系密切的近現代物理學前沿知識、技術傳授給學生，還應優選與專業關系緊密的物理學最新進展，如“高亮度發光二極管”、“超導體與超流體”、“混沌理論”和“熵信息論”等內容制成網絡教學視頻，供學生根據興趣和需要自主學習，達到開闊學生視野，培養學生創新型思維的目的。

2.3豐富教學方式、手段，開展多元化教學

如上所述，為適應轉型發展的需要大學物理課程的教學內容、課程體系需要根據理工科各專業的特點和應用型人才培養的目標做出相應調整。教學內容和課程體系的調整要求教學方式和教學手段也必須作出相應的變革。

2.3.1傳統教學方式與研討式、啟發式有機結合

向應用技術型大學轉型的背景下，大學物理課程課時被大幅壓縮。傳統的大學物理教學是以保姆式、注入式的教學方式為主，需要耗費較多的課時，而且教師一言堂講授式教學往往忽略了學生的主體地位，教學效果普遍不佳[5]。因此，應該根據教學內容的特點和專業特色，將傳統的教學方式與啟發式、研討式等教學方式有機結合。比如講解“位移電流”時，教師可以利用奧斯特實驗進行啟發式教學。通過奧斯特實驗學生已經知道了變化的電場會產生磁場。因此，教師可以類比地提出問題“變化的磁場是否產生電場”，通過類比的方法，引導學生提出“位移電流”的假設，并與“傳導電流”進行比較，從而使學生對于“位移電流”的本質有一個清晰的認識。除了傳統的講授式和啟發式教學外，對于那些與各專業的工程技術和實際生活聯系緊密的，學生又易混淆、難以理解和掌握的物理概念和知識，可以通過創設問題情境的方式引導學生研討，使學生對原本模糊的概念、知識和規律有清晰的認識。比如，為了加深學生對極性分子的極化、取向變化以及電磁感應和渦流加熱原理的理解，在教學中可以讓學生討論為何金屬容器不能放進微波爐而電磁爐只能使用鋼、鐵等金屬容器？在學生文獻查閱、交流討論的基礎上，教師進行物理相關知識進行總結概括，最終使學生電磁感應和渦流加熱原理。

2.3.2優化多媒體、電視教學等現代教學技術的應用

多媒體、動畫演示、仿真視頻等技術手段可以將抽象的物理概念、現象形象化，可以幫助學生從直觀的物理現象中加深對基本物理概念、物理規律的理解和掌握，同時避免概念、定理等文字性內容的板書，顯著增加課堂的容量。但是，在大學物理課程教學中應當注意多媒體等現代教學技術不能偏離課堂教學輔助手段的定位，不能忽略教學內容的主導作用，應根據教學內容的特點適當地使用多媒體技術，避免過分依賴多媒體課件。對于抽象的概念和側重演示與觀摩的教學內容，使用多媒體和電視教學等現代教學技術進行輔助教學可以獲得較好的教學效果；而對于側重理論推導和定量計算的教學內容，傳統的授課方式效果更好。比如推導“麥克斯韋方程”時，傳統的推導式教學可以引導、培養學生的思維，學生更容易形成自己的邏輯推理能力，而用多媒體演示的效果要差得多。

2.4優化考核、評價體系

現有的大學物理課程基本上是采用結合平時作業、考勤和期末閉卷考試卷面成績的考核方式，其中又以期末閉卷考試為主。閉卷考試的考核方式容易造成學生為了應付考試而死記硬背例題，從而忽略對知識的理解和應用。為適應應用型人才培養的要求，對學生的考核、評價體系也應當根據教學內容、課程體系和教學方法的改革同步地作出調整，宜采用多元化和累加式的考核方式，增加平時考核的項目和比重[5]。平時測試可以包括隨堂測試、單元考核和攥寫探究性論文等形式。比如在講授電場強度時，教師在分析了均勻帶電圓環在其軸線上的電場分布后可以隨堂測試學生是否能夠推導出均勻帶電圓盤在其軸線上的電場分布情況。教師還可以將教學內容分成幾個單元，在每個單元教學結束后針對本單元的教學重點和難點給出知識應用型題目，采用開卷答題考試的方式考察學生掌握情況。除此之外，教師還可以針對生活中常見的物理現象提出問題，讓學生通過自主查閱文獻資料，撰寫科技小論文。除了平時測試，針對基本知識和教學重點，每學期末再進行一次開卷答題考試。最終按照作業10%，考勤10%，平時測試成績40%，期末考試成績40%的比例核定總成績。

3.結語

圍繞服務新建地方本科院校向應用技術型高校轉型發展和高素質、應用型人才培養的目的，結合學科、專業的特點對《大學物理》課程從教學內容、課程體系、教學方式和考核評價體系幾個環節開展教學改革的討論和探索，給出了改革的具體建議，希望能夠對轉型發展形勢下的《大學物理》課程教學工作有所促進。

作者:顏慧賢 曾振武 楊秀珍 單位:三明學院機電工程學院

參考文獻:

［1］李宏,谷建生,莫文玲.結合專業特色的大學物理課程教學改革探索[J].物理與工程，2014,24(3):48-50.

［2］韓桂華,王鈺.應用型人才培養模式下的大學物理課程教學改革[J].黑龍江高教研究,2009,6:185-186.