縱觀歷史，任何一項技術的發(fā)展從來不是一蹴而就，超聲波檢測技術從初識到被廣泛認可，從A超再到近些年來如火如荼的超聲波衍生檢測技術，如TOFD、超聲相控陣、導波等技術的成功應用，期間經歷了一段漫長而又艱辛的發(fā)展歷程，凝聚了數(shù)輩人無數(shù)的心血和智慧。

一、超聲波檢測技術起源

     回顧超聲波檢測技術的起源，還得將歷史時針撥回到“超聲波”被發(fā)現(xiàn)的那段神奇又美妙的時光。1793年夏天，意大利科學家拉扎羅·斯帕拉捷（Lazzaro Spallanzani），一次無意中的發(fā)現(xiàn)，好奇心驅動他揭露了蝙蝠的飛行秘密——原來蝙蝠是靠聽覺來辨別方向、確認目標的！為后人研究“超聲波”提供了理論基礎和指導方向，也為人們帶來巨大的恩惠。后來人們繼續(xù)研究，終于弄清楚其中奧秘，“超聲波”神秘面紗逐漸被揭開。

1830年，法國科學家菲利克斯·薩伐爾（Félix Savart），利用巨大的齒輪控制“沙伐音輪”旋轉的角速度，使之發(fā)出各種特定頻率的聲音，并產生了頻率24000Hz的聲波，是人類第1次利用人工機械技術產生的超聲波。1876年，英國科學家弗朗西斯·高爾頓（Francis Galton）利用氣哨實驗，產生了高達30000Hz的超聲波，從此超聲波開始來到人們的視野中。

1880年，法國物理學家皮埃爾·居里（Pierre Curie）、雅克·居里（Jacques Paul Curie）兩兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數(shù)。后來人們根據(jù)壓電效應原理研究出利用電子技術產生超聲波的方法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術的歷史新篇章。

1912年4月14日，載著2224名船員和旅客被稱作“yongbuchenmo”的泰坦尼克號在大西洋中撞擊冰山發(fā)生沉船事故，導致船上1519人遇難，泰坦尼克號沉沒的消息震驚了整個西方世界。至此引起科學界的高度注意，隨后科學家們提出利用超聲波探測水下的冰山，超聲波技術再次引起人們的思考。1916年，正直于第1次世界大戰(zhàn)間，為了偵測敵軍水下潛艇，法國物理學家保羅·朗之萬（Paul Langevin）領導的一個小組展開了水下潛艇聲吶技術的研究，小組針對石英壓電晶體振動的研究，成功獲取了在水中傳播的超聲波，利用超聲波探測水下潛艇并確定其位置。朗之萬研究小組成功的將超聲波應用到實際中，其研究成果為聲吶技術奠定了基礎，同時對超聲波的研究得以進一步的促進。

1926年，美國物理學家羅伯特.威廉姆斯.伍德（Robert Williams Wood）和阿爾弗雷德.李.魯密斯（Alfred Lee Loomis）借鑒前輩保羅·朗之萬等人的研究成果，合作研究高功率的超聲波實驗。幾年的努力，共同發(fā)表了數(shù)篇關于高頻聲波物理能量的文獻，為功率超聲領域打下了堅實的基礎。

1929年，前蘇聯(lián)學者索科洛夫（Sokolov）發(fā)表了一篇關于超聲波振蕩在各種物體中傳播問題的文章，提出利用超聲波良好的穿透性來檢測不透明物體內部缺陷的設想。1935年，索科洛夫在蘇聯(lián)發(fā)表討論金屬材料內部缺陷探傷的著作，著作中描述利用超聲波穿透法進行的試驗結果，同年申請了穿透法zhuanli。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，市面上出現(xiàn)了基于索科洛夫原理制造的超聲波穿透法檢測儀器。但由于該檢測儀器的發(fā)射和接收探頭需放置在試件兩側，并始終保持探頭位置的對應關系，同時對缺陷檢測靈敏度很低，其應用范圍受到極大限制。雖然該設備并未在市場上普及和推廣，但是穿透法檢測儀器誕生標志著超聲波檢測技術在工業(yè)領域*被應用，也是工業(yè)超聲檢測技術發(fā)展的重要歷史轉折點。

1940年，美國人Firestone*介紹了基于脈沖發(fā)射法的超聲檢測儀器，并在之后的幾年進行了試驗和完善。1946年，英國人D.O.Spronle研制成功第1臺A型脈沖反射式超聲波檢測儀。該檢測儀的工作原理是從物體的同一側發(fā)射和接收超聲波，能夠檢測出物體內部細微缺陷，并能夠較準確的確定缺陷位置和測量缺陷尺寸。不久，美國和英國分別開發(fā)出更先進的A型脈沖反射式超聲波檢測儀，使超聲檢測成為一種實用的無損檢測技術。1950年后，A型脈沖反射式超聲波檢測儀已經廣泛應用于工業(yè)國家的鋼鐵冶煉、機械制造和船舶制造等領域的鑄鍛鋼件和厚壁鋼板的檢測。

20世紀60年代，隨著電子技術的快速發(fā)展，以前制約儀器電子性能的很多指標，如放大線性、動態(tài)范圍、靈敏度余量和當量讀數(shù)精度等主要技術指標都取得了突破性進展，超聲波檢測儀器的性能也得到了大幅度的提升。1964年，德國KK（KrautKramer）公司成功研制小型超聲波檢測儀，開啟了近代超聲檢測技術在工業(yè)領域應用的新紀元。

20世紀70年代末，微處理器的出現(xiàn)，使數(shù)字集成電路性能產生質的飛躍，同時為超聲波檢測儀器設備的發(fā)展提供了新的便利條件。發(fā)達國家推出計算機輔助的自動超聲檢測裝置，主要應用于形狀相對規(guī)則的物體檢測。與此同時，國外還相繼開展了信號處理技術的研究。1983年，德國KK公司推出了第1臺便攜式USD-Ｉ型數(shù)字化超聲波檢測儀。盡管其體積較大，重量較重，與目前使用的儀器相比功能還不完善。但USD-Ｉ的問世，標志著超聲波檢測儀開始進入數(shù)字化時代。隨著數(shù)字式超聲檢測儀器的不斷發(fā)展，模擬式超聲檢測儀逐漸被取代，模擬機成為了超聲檢測發(fā)的一個不磨滅符號。

邁入21世紀后，常規(guī)超聲波檢測技術達到一定成熟階段，但由于該技術存在特定的限制，已經面臨著新的發(fā)展瓶頸，致使超聲波衍生檢測新技術獲得快速進步和廣闊的發(fā)展空間。

二、超聲波衍生檢測技術的發(fā)展

TOFD檢測技術的發(fā)展始于上個世紀70年代。1970年，Miller*發(fā)表關于發(fā)現(xiàn)裂紋衍射信號的文獻，但他未能識別出該信號，與TOFD發(fā)明失之交臂。1977年底，為了更精確地對缺陷進行定量研究，英國Maurice Silk博士首先提出TOFD檢測技術。在同一時期，我國中科院也檢測出裂紋衍射信號，并總結出利用衍射信號測量裂紋高度的方法，但并未邁入TOFD檢測技術行列。隨后幾年，數(shù)字化技術的高速發(fā)展，也是TOFD技術發(fā)展活躍的時期。1982年英國首先研制出可用于現(xiàn)場的TOFD檢測儀器，同時英國BS7706:1984標準的頒布與實施，為該技術的應用和發(fā)展夯實了基礎。其后幾年，歐洲和美國陸續(xù)出臺了一系列TOFD檢測相關標準和儀器設備，為TOFD檢測技術推廣和應用鋪開了一條嶄新的大道。

超聲相控陣檢測技術的發(fā)展要早于TOFD，初期主要應用于醫(yī)療領域。1959年，Tom Brown研制出了*超聲相控陣檢測系統(tǒng)，并申請了zhuanli。20世紀70年代，市場上出現(xiàn)第1臺醫(yī)用超聲相控陣檢測系統(tǒng)，由于相控陣檢測系統(tǒng)復雜、成本高昂、技術不足等原因，使其在工業(yè)領域中的應用和發(fā)展受到限制。直到80年代，真正意思上的第1臺工業(yè)用超聲相控陣檢測設備研制成功。1992年，美國通用電氣公司（GE）研制成功了數(shù)字式超聲相控陣實時成像系統(tǒng)，隨后的十余年，美國、法國、英國、加拿大、德國等西方發(fā)達國家相繼研制出功能更完善、應用范圍更廣的超聲相控陣檢測系統(tǒng)和設備。目前，超聲相控陣檢測的研究主要集中在新型相控陣探頭的開發(fā)及優(yōu)化、針對不同檢測對象的檢測方法的研究、數(shù)據(jù)處理、缺陷分析等方面。

近些年來，其他超聲波衍生技術的發(fā)展猶如雨后春筍般出現(xiàn)，導波檢測技術、電磁超聲檢測技術、超聲三維成像技術、可記錄式自動超聲檢測等新技術已經被成功應用于各個領域的工業(yè)檢測中，超聲波檢測技術正朝著分支更細、應用更廣的垂直領域發(fā)展。

三、國內超聲檢測技術的發(fā)展

解放前，我國很長一段時間處于混沌狀態(tài)，技術落后。新中國成立初期，國內各行各業(yè)面臨百廢待興，無損檢測技術領域仍處于一片空白，初，中國的超聲檢測技術發(fā)展借鑒了西方發(fā)達國家的成功經驗。

1952年鐵道科學院孫大雨參照蘇聯(lián)УЗД－12型儀超聲波檢測儀仿制成功，標志著我國邁出了超聲波檢測儀研制的第1步。1953年，中國科學院長春機電研究所笪天錫和向明等人臨危受命，組成了儀器研制攻堅小組，初仿制加拿大制造的超聲波檢測儀，于1954年仿制成功。1953年江南造船廠開始吳繩武等人參照從蘇聯(lián)引進的超聲波檢測儀進行學習和研究，自行設計電路，同時燒制鈦酸鋇壓電陶瓷，于1955年成功研制江南Ｉ型超聲波檢測儀，標志著我國第1代定型超聲波檢測儀的誕生。1980年，汕頭超聲推出CTS-22型超聲波檢測儀，其主要技術指標已達到同類產品的水平，并在相當長的時間成為我國超聲波檢測儀的主流產品。1988年，中科院武漢物理所成功研制國內數(shù)字化超聲波檢測儀的原理樣機，第二年，成功研制國內臺全數(shù)字化超聲波檢測儀。從1993年開始，國內涌現(xiàn)出許多的儀器設備生產廠家，國產數(shù)字式超聲波檢測設備百花齊放的呈現(xiàn)。

以此同時，國內的其他超聲檢測新技術踏入了蓬勃發(fā)展階段，自1990年以來，我國無損檢測研究和從業(yè)人員高度重視TOFD這項技術，并開始研究和嘗試應用于工程檢測。2003年，*1重型機械集團公司將TOFD技術應用于神華煤液化工程中壁厚300mm的加氫反應器的檢測中，是國內早應用TOFD技術的企業(yè)，并申請和制定了企業(yè)標準。

國內超聲相控陣技術及儀器設備的研究腳步遠遠落后于歐美發(fā)達國家，但也有部分高校、研究機構、設備廠家做了深入的研究，取得了顯著成果。我國早在2001年將超聲相控陣檢測技術應用于西氣東輸?shù)墓こ添椖恐校鞘褂玫南嗫仃嚈z測設備卻是加拿大R/D Tech公司生產的。直到2010年后，國內超聲相控陣檢測技術發(fā)展迅速，幾大生產廠家陸續(xù)研制出國產超聲相控陣檢測設備，近幾年，國產超聲相控陣設備的性能基本接近了水平。

超聲檢測技術發(fā)展與進步離不開設備的支持，每一次技術突破都凝聚了前人大量的汗水和智慧。據(jù)了解，有部分研究機構已經著手研究物聯(lián)網、云計算、人工智能等技術在超聲檢測領域應用的研究，并在醫(yī)療檢測領域成功應用。伴隨著科技發(fā)展的趨勢，在未來發(fā)展中，或許會將更多的現(xiàn)代高科技產物更廣闊的應用于工業(yè)檢測領域，就讓我們拭目以待。