超声检测技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇超声检测技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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一、引言

随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等优点，所以其应用日益广泛。目前对压力容器的检测方法有多种，本文主要介绍无损检测的常用技术如射线、超声、磁粉和渗透及新技术如声发射、磁记忆等。

二、无损检测方法

现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

（一）射线检测

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。

射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。

（二）超声波检测

超声检测（UltrasonicTesting，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。

超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。

该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。

（三）磁粉检测

磁粉检测（MagneticTesting，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。

磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对探伤有影响。

（四）渗透检测

渗透检测（PenetrantTest，PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。

渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。

该方法操作简单成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

（五）声发射检测

声发射（AcousticEmission,AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。

压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

（六）磁记忆检测

磁记忆(Metalmagneticmemory,MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。

压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力---变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。

三、展望

作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤(NDI)，到无损检测(NDT)，再到无损评价(NDE)，并且向自动无损评价(ANDE)和定量无损评价(QNDE)发展。相信在不员的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

参考文献：

[1]魏锋，寿比南等.压力容器检验及无损检测：化学工业出版社，2003.

[2]王自明.无损检测综合知识：机械工业出版社，2005.

[3]沈功田，张万岭等.压力容器无损检测技术综述：无损检测，2004.

篇2

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

中图分类号：TJ765.4 文献标识码：A 文章编号：

一、国内外研究现状

无损检测技术是一种新型的技术，他主要是应用在承压类特种设备上的。这是因为一些承压类特种设备在进行是否破损的检测上是要求不能破坏设备的完整性的，所以只能寻找新的检测技术。这个时候无损检测技术就应运而生了。

通过对被检测设备从外部外观的检测一直延伸到检测设备的内部是否有破损，或者内部是不是已经发生裂缝等，但是又不能像传统的检测技术那样的可能造成被检测设备的结构分解，物理外观和形状改变，这都是要避免的。因为现在的承压类设备都是比较精密的仪器，一旦分解检测的话很大程度上会破坏精密仪器的精度，这对被检测的设备是极其不利的。国内对承压类特种设备无损检测的技术研究目前还是比较多的，不过大都集中在一些仪器质量检测控制的技术上。

二、无损检测技术简介

在实际的工程操作中通常情况下，工程师要保证压力设备要正常使用，通常会制定一定的检测和操作标准，目前在国际上有许多的标准出现，许多的专家和学者也都建议出台相应的技术规范和操作规则。我们知道对于承压类设备的检测主要分为内部检查和外部检测，这个所有检测都是在系统满负荷的时候进行极端测试的。通常情况下外部检测的代价要低一些，不管是成本投入还是时间的投入都是要比内部检测要少很多的，相反内部检测的代价是要多一些的，因为内部检测是之分关键的，当然内部检测要求也是十分高的，所花费的时间和投入的成本也相对是比较高的。

（一）射线检测技术

射线检测方法的具体做法如下：首先是对检测设备的表面进行比较均匀的射线照射，然后根据设备表面照射射线形成的一个函数，分析这个函数的各种参数来研究设备的情况，一般可以通过建模的方式体现函数的变化规律，通过规律我们来研究设备那个部位是有问题的，这个原理也是无缝检测的基础，目前是世界上比较发达国家进行无损检测工程操作中常用的方法。

原理就是根据射线照射反射设备的影像分析，显示出设备的真实情况。从而可以对试件进行无损检测。

（二）超声检测技术

超声检测的检测原理如下：首先选择的是使用一般的反射法进行检测。这个过程在实际操作过程中式根据反射波来进行判断的。这种方式有点很多，因此成为比较常用的一种检测技术，它的有点主要体现在以下几个方面：

首先是检测的范围比较大，其次是检测的设备的精度高，定位比较精准，成本控制比较低。当然还有其他好处，比如灵敏度比较高，操作简单，容易操作，速度快。对人体无害及便于现场使用等优点。即存在检出概率，漏检率及检出结果重复率等问题。为了消除或降低人为因素的影响，提高检测结果的可记录性。人们开发了超声信号处理和超声成像技术，实现了数据处理和缺陷评价的自动化。这是对缺陷准确定性、定量检测的一条有效途径。也是超声检测发展的主流 。

（三）磁粉检测和渗透检测

在较为传统的渗透和磁粉检测方面，目前国内已能生产全系列的主机和附件，在品种和功能方面与国际先进水平的差距正在缩小。近年来国内研制的手提式复合磁化装置可实现大型压力容器焊缝的一次性磁化。并在全方位上显示缺陷磁痕方面有创新。

（四）非常规无损检测技术

对于检查技术的选择，通常包括一些非常规的检测技术。近年来国内也有极其显著的发展。

三、检测方法的选择原则

在实际工作中发现射线检测对延迟裂纹的检出率较低，而超声波检测对横向裂纹不太敏感。因此对容易产生延迟裂纹和横向裂纹的钢种。应增加射线检测、超声波检测或射线检测和超声波检测相互复查的比例。因射线检测和超声波检测两种手段在客观上对各种缺陷的检出能力不一致，故在同时采用两种方法对容器的同一部位进行检测时。两种方法的验收等级不能相互对应。也没有一条能通用的相互转换关系。

四、无损检测技术在压力容器设备上的应用

由于无损检测技术在一些压力设备上的应用时比较广泛的，这是因为基于这种技术的各种优点。需要指出的是无损技术并不是完美无缺的一种检测技术，受限于本身方法的局限性，对压力设备带来的不可避免的损坏还是存在的。因此这要求我们再实际的检测过程中，要通过多次的实验和检测，对检测结果进行比价客观的论证和考察，然后得出一个比较合理科学的结论,。比如实际工作工程检测过程中我们检测液化石油气钢瓶是不是存在一些间隙，钢瓶内部是不是完好无损，处理使用这种检测技术之外，我们还要对钢瓶进行第二次物理方面的极端实验，来确保无损检测的可靠性。

（一）选择合理的的检测时机

针对承压类设备在实际的检测过程中，我们要选择一个比较合适的检测时机，这也是检测的一个必须的要素。因为在检测的过程中出现的误差可能就是没有注意到一个比较合理的检测时机导致的。

（二）综合应用各种无损检测方法

综合使用现存的无损检测方法在实际的工程检测中也是十分重要的一个细节。首先我们可以知道任何一种技术都有自己的使用范围和使用条件，我们只有摸清每一种技术的使用范围和使用条件才能在最合适他的时候使用这种技术，否则我们选择的这种技术都是不科学的，检测的结果都是不准确的。因此，这就要求我们要在实际的工程中综合多种检测方法，选择最佳的检测方式对承压类设备进行检测，只有这样在无损检测中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。

（三）抽检部位和复检部位的确定

最后是对承压类特种设备进行抽样检查，抽查的部位要保证选取具有典型性和代表性，不能随意抽取，这就要求对抽样检查要选择合适的抽样方法，此外对抽取的样本具体检测哪个部位也是十分重要的，也就是我们所说的抽检部位和复检部位的选择。一般情况下我们在实际的的选择部位都是以承压类设备的焊接口出或者是有边缘的地方，因为一般设备在焊接过程中由于这样或者那样的原因导致焊接不完全，导致设备出现裂缝或者出现空心现象。因此选择抽检部位是十分关键的，不能随意抽检。

结论：通过以上几部分的极少我们可以得出这样一个结论论，通过本文针对无损检测在耐压类设备的实际应用，做了一个比较深入的论述，然后，文章通过从技术层面介绍了无损检测技术，这其中使用了一个实际工程操作中的真实案例进行分析，之后文章对如何选取检测方式，以及各种检测方式在实际工程中的应用做深入分析。在文章的最后列举了目前检测承压类设备的检测目前的研究现状。

参考文献：

[1]刘杰;曾祥照;;我国射线数字成像无损检测标准的制订与展望[A];2009年广东先进制造技术(佛山)活动周文集[C];2009年

[2]沈功田;张万岭;;特种设备无损检测技术综述[A];北京机械工程学会2006年优秀论文集[C];2006年

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随着混凝土结构的广泛使用，其质量检测和性能评估是目前土木工程界迫切需要解决的问题。由于结构混凝土无损检测技术能反映结构物中混凝土的强度、均匀性、连续性等各项质量指标，对保证新建工程质量，以及对已建工程的安全性评价等方面具有无可替代的重要作用，因而越来越受到人们的重视。

1 超声检测技术概述

超声法是一种广泛用于混凝土缺陷探测的方法，混凝土的物理力学性能与超声波在其中的传播速度及其他声学参数有很好的相关性。超声波的探测精度能满足缺陷探测要求，但以目前的超声仪及换能器，当超声波换能器正对测试时，在混凝土中的最大穿透距离只能达到10m左右，而当换能器错开一定距离时，穿透距离仅能达到2、3m。显然超声波换能器无法满足长距离探测的要求。采用稀土超磁致伸缩材料制作的超磁致换能器，具有发射功率大、发射频率高、穿透距离远、接收信号频带宽、重复性好、余振短等优点，能够同时兼顾到传播距离及检测分辨率，是一种理想的长距离探测震源。超磁致换能器发射中心频率为10-50kHz，处于可闻声波及超声波频段。将超磁致换能器和超声波换能器发射产生的应力波统称为声波。

目前，超声探伤常用的缺陷分析判断方法有经验法、数理统计法、数值判据法和模糊判别法。经验法，即依据超声探伤的基本原理判别缺陷。其结果依赖于检测人员的实践经验，漏判和误判严重。数理统计法简单易行，但是只能对单个声学参数进行统计意义上的判断，且物理意义不明确。数值判据法须根据测试值建立合理的物理模型，经适当的数学处理后，找出一个可能存在缺陷的临界值作为判断的依据。模糊判别法是计算各声学参数相对于正常获异常的隶属度，然后将各个声学参数加权平均得到综合的相对于正常或异常的隶属度。由于测试分析方法本身的局限性，以上方法仍处于定性或半定量水平，都只对缺陷的定位具有一定精度，而对缺陷的大小、形状及性质难以给出定量的结果，从而给最终准确评价带来困难。超声波的频率范围为20kHz至15MHz，超声发生器则是由产生超声频振荡的电子线路和换能器(传感器)组成。超声层析的应用范围很广，早在世界二次大战期间，超声层析在军事监测方向就获得了比较满意的效果，以后更广泛地应用于医学之中；此外，超声层析在工业无损探伤方面用途也很广。

2 超声无损检测技术在工程中的运用分析

超声无损检测属于弹性波法。在各种无损检测方法中，超声无损检测是当前无损检测工作中研究最活跃、发展最快的检测方法。目前，超声脉冲检测技术已成为检测工程结构质量的重要手段之一。其主要优点是有效探测距离长，测试精度高，设备简单且无污染。

将超声技术技术应用于混凝土质量检测中，其理论依据是混凝土的质量与声速有较好的相关性，首先在被测混凝土结构物某断面上，将测区划分成网格，发射换能器在一侧某点发射，接收换能器在另一侧所有点上接收，使每个网格都有2条以上的测线通过，利用声时通过反演技术获得测区各部分的波速分布图，从而确定缺陷区的位置、尺寸以及缺陷本身的波速，推断缺陷的类型、强度等。

2.1 超声无损检测的基本原理

根据弹性波的运动学和动力学特征，弹性波层析成像方法可以分为两大类：一是以运动特征为基础的射线层析成像；二是以动力学特征为基础的波动方程层析成像。

作为反演声波穿透的射线层析成象，其基本思想是根据声波的射线几何运动学原理，将声波从发射点到接收点的旅行时间表达成探测区域介质速度参数的线积分，然后通过沿线积分路径进行反投影来重建介质速度参数的分布图像。

混凝土声波CT无损检测技术就是根据声波射线的几何运动学原理，利用最先进的声渡发射、接收系统，在被检测块体的一端发射，在另一端接收，用声波扫描被检测体，然后利用计算机反演成像技术，呈现被检测体各微小单元范围内的混凝土声波速度，进而对被检测体作出质量评价。

2.2 观测系统布置

根据混凝上结构物的形状特点，对结构物常用的测线布置方式为：白色点为接收点，黑色点为激发点。理论及实践都证明，三侧激发一侧接收，所得反演效果最好。射线密度达到要求。一般检测过程中测线都采用该方式布置，激发边和接收边道间距，1般在20-50cm范围。在结构物两端的部份，可适当加密激发点和接收点，以利于增加射线密度。根据结构物的临空面不同，可采用合适的测线布置。

2.3 观测系统完备性评价

观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因此，射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的I爵个重要指标，它们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率，要求研究区内每个单元体内的射线超过40条，同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°，其交角的正弦值大于0.87。

2.4 后期成像

所用软件为TDSoft的《工程CT》，该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、导出DXF格式等多个步骤的处理，最终得到混凝土声波CT波速反演图。

3 结语

无损检测技术是以无损检测手段探明被检测体内部缺陷的有无、大小、位置和性质的专门技术。在工程中，需要根据工程构件材料的性能和工程条件具体选择恰当的检测方法。其中，弹性波方法是工程中最为常用的方法之一，特别适合混凝土构件、岩土体等工程问题的无损检测工作。射线理论和射线方法是研究弹性波传播理论的重要方面之一，针对不同的工程材料和工程条件探索研究弹性波射线追踪方法，对于许多工程问题的分析研究具有重要的意义。

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超声波检测是应用最广泛的无损检测方法之一。超声波检测是利用进入被检材料的超声波对材料表面或内部缺陷进行检测。利用超声波进行材料厚度的测量也是常规超声波检测的一个重要方面。此外，作为超声波检测技术的特殊应用，超声波还可用于材料内部组织和特性的表征以及应力的测量。它的意义的一般指超声波与工件作用，就反射、透射和衍射的波进行研究，对工件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用进行评价的技术。从上世纪30年明以来，由于超声检测具有安全高效，体积小，便携等特点，越来越被广泛应用于，工业，医疗等各行各业。

在高职学校开设超声检测的课程对于培养应用型操作人员有很大的优势，对于超声检测这种操作技能要求较高的行业，工作人员的培养应以实践操作为主，高职教育正好能满足这一要求。因此制定一个合理的课程规划来达到理想的目的是非常必要的。下面就超声检测这门课程在高职院校的开展进行讨论。

1、课程建设的指导思想和总体目标

在日常教学的制定中要遵循高职教育教学的规律与特点，始终坚持以“学生为主体，教师为主导”的原则，坚持以工学结合的方式开展教学，注重素质教育，注重技能教育，重视学生创新能力的培养和个性发展。让学生能学会处理各种特殊的工艺要求。通过课程建设，对传统的教学内容和方法进行改革，把超声检测新技术、新工艺、新标准恰当地引入课堂教学，使课程做到知识性与应用性的统一，使课程结构体系和教学内容得到进一步的优化。利用现代教育技术平台改革相应的教学方法和手段。

课程建设的目标是落实课程建设的措施，更加明确课程目标即培养能够进行超声检测操作的人员，遴选课程内容对理论性太强的部分加以弱化，优化课程结构，专注与实践教学，让学生多通过现场操作来学习了解这一行业。改进教学方法、丰富教学手段，加强教师队伍的建设，加强课程研究，开展技术推广、咨询和服务，建立课程资源库，改善实训条件，规范课程考核评价方式，进一步提高课程效果，加强课程管理，以保证群体教学水平稳步提高，使课程建设处于良性发展。

2、课程目标

根据学校办学定位和学生实际，明确本课程职业岗位指向和职业能力要求；高职学校的生源包括高中生，中职生，及以3+2方式培养的学生。明确了学生的实际情况就能明确课程知识目标、技能目标、态度目标，更加重视本课程在职业能力培养中所处的重要地位、作用和价值；主要目标应在加强学生学习能力、应用能力、协作能力和创新能力的培养。建设措施：（1）开展专业教育，让学生明确职业岗位指向和职业能力要求，让学生清楚地认识到专业课程在职业能力培养中所处的地位、作用和价值，激发学生学习兴趣。（2）课程知识模块应该有：超声检测物理基础、检测器材与设备、检测方法、检测工艺、超声检测应用、检测标准、课程设计、技能训练部分；技能目标是培养学生动手操作的能力，为行业培养初、中级无损检测技能型人才。学生学完本课程后，要求学生掌握超声检测相关理论知识，能独立完成超声检测工作。能与他人团结协作，具有一定的创新能力。毕业前取得锅炉压力容器无损检测人员UTⅠ、UTⅡ级资格证书（中专Ⅰ级、高职Ⅱ级）。毕业生经过一段时间的工作实践，向中、高级人员过渡。（3）教师在教案中交代每个知识模块学生应达到的知识目标、技能目标、态度目标，并在授课过程中明确告诉学生；教师应注重学生学习能力、应用能力、协作能力和创新能力的培养。

3、课程内容和课程结构

围绕为行业培养初、中级无损检测技能型人才的要求，遴选教学内容，适时吸纳新知识、新技术、新工艺、新标准，培养了学生良好的职业道德、严谨认真的工作作风、实事求是的科学态度，强化学生安全意识；形成模块化课程结构；实践性教学内容达到50%以上。建设措施：（1）按照无损检测人员资格证考试规则和企业、行业对无损检测人员的要求，安排教学内容。（2）要求教师加强学习，不断更新知识，适时吸纳新知识、新技术、新工艺、新标准，定期到企业作市场调研和挂职锻炼。（3）按照职业岗位和职业能力培养的要求，整合教学内容，构建以职业岗位作业流程为导向的教学模块，按岗位作业流程分小模块进行教学，形成模块化课程结构。（4）不拘束于某一个具体工件，而以多种规格、多种材质的工件作为研究对象，增加学生实训机会和实训内容，安排学生进企业实习，使实践性教学内容达到50%以上。（5）联系本地相关企业，利用企业的设备和技术人员对学生进行实践学习。让学生了解企业实际的工作生产情况，可能遇到的各种问题。（6）在与企业联系过程中，可以把优秀的学生推荐给企业，以此来与企业互利互惠，形成良好的合作关系。

4、课程教学方法与手段

课程教学方法坚持“教、学、做合一”的原则，采用现场教学、项目教学、讨论式教学、探究式教学等教学方法；高度重视实训、实习等实践性教学环节，以真实或仿真的任务为实习实训项目，将实习实训与项目结合起来，强调学生将所学知识和技能在实践中应用，积极引导学生自主学习；充分运用现代教育技术进行教学，充分利用网页资源，将课程教材、教师教案、教学大纲、检测标准、习题、实验实习指导、参考文献目录、授课录像、网络课件、在线测试等相关资料在网上公布，实现优质教学资源共享，方便学生在网络中自主学习。（1）制定教学过程规范，包括授课计划规范、理论备课规范、课堂教学规范、作业辅导规范、考试考核规范、教书育人规范，把提高群体教学质量落实到教学过程的每一个环节中。落实备课规范，提高课程授课计划质量。教师备课必须要钻研大纲，研究教材，掌握教学目的、要求和重点，研究和掌握教学方法。授课计划要体现教学目的、教学方法、教学思想。（2）建立优秀教案档案，促进群体教案水平提高。每学期每位教师提交一份优秀教案，课程组通过评定、交流后存档，逐步提高整体教案水平。（3）抓住课堂教学这个中心环节，争取最佳教学效果。课堂讲授必须执行课堂授课规范，做到内容熟练、概念准确、重点突出、结构合理、条例清楚、语言精炼、板书工整且布局合理，要充分调动学生积极性，启发学生思维，培养学生能力，要注意理论联系实际，加强教学的科学性和思想性。（4）建立学校老师与企业技术人员的技术交流来提高教学内容的质量，引入最新的理念，让学生一切从实践出发，真正做到精通。（5）以多种规格、多种材质的工件作为研究对象，以真实或仿真的任务为实习实训项目，将实习实训与项目结合起来，增加学生实训机会和实训内容。安排学生进企业实习，使实践性教学内容达到50%以上。强调学生在实践中应用中消化所学知识和技能，积极引导学生自主学习。（6）建立一体化专业教室，充分运用现代教育技术进行现场教学；引入相关的检测仪，配备完善的各种标准试块和对比试块，使教学内容丰满具体。

5、课程资源建设

课程资源建设要求拥有学校教师与现场专家一起开发的校本教材、实验实训指导书、教师教学指导书和学生学习指导书等，建成集纸质与电子、静态与动态的图书和网络资源于一体的立体化教学资源库。教学资源库包括课程标准、教学内容、实验实习实训、教学指导和学生学习效果评价方案等要素；校内实验实训室的设施设备技术含量高，有能完全满足课程教学需要的实验实训设施设备；建立真实或仿真的职业环境，有便于学生自主学习的实验实训室管理制度，管理规范；建立校外实践教学基地，与相关企业建立合作机制，校外实践基地成为课堂教学的有效延伸。

6、课程考核及措施

课程考核要求建立体现职业能力为核心的课程考核标准，建立分模块的课程考核评价方式，每个课程模块既考核学生所学的知识，也考核学生掌握的技能及学习态度，采用形成性评价与终结性评价相结合的考核方式。笔试、口试、操作、论文相结合，开卷、闭卷相结合，第一课堂考核与第二课堂考核相结合，校内老师评价与企业、社会评价相结合，学生自评、互评相结合的评价方式，各种评价有明确的比例分配。

具体的建设措施：（1）每学期至少要进行一次期中和期末考试。考试要严格要求，同一教学计划的班级，期末考试要统一命题，统一评分，统一阅卷。考试方式为：闭卷，记分方法为：平时成绩占30%（10%的作业，10%的课堂表现，10%的课堂测验），期中考试占20%，期末考试占50%，其中10%的课堂表现分数由老师评价、学生自评、互评三项各占1/3产生，加重平时学习权重，注重对学生学习过程的检查和对知识的掌握程度的考核；第一课堂考核成绩占70%，第二课堂考核成绩占30%；同时期末考试除理论考试外还有实践操作考试，根据无损检测人员资格证考试的要求，理论和实践考试都必须达到70分才认定及格。（2）建立超声检测试题库，条件成熟可以实行教考分离。（3）参加校级以上技能竞赛取得名次的给予加分。

7、课程效果

建设目标：学生学完本门课程后能掌握85%以上的知识点，完全掌握核心知识点；100%掌握课程中包涵的技能，在真实或仿真的环境中能完成检测工作；能理解本门课程在专业中的地位、作用和价值；学习目的明确，学习兴趣明显提高；理解本门课程所要求的职业素质，具有团队精神、协作精神，能够与人合作完成工作项目；学生在教师的指导下，能进行探究式、创新性学习。 建设措施：建立科学合理的教育教学质量评价体系，为学生提供优质教育服务；加强学生思想道德和职业道德教育；加强学风建设，努力提高教育教学质量；建立科学的学生学习评价体系。

8、结论

随着我国初会的不断进步，工业水平，制造能力的稳步提高，特别是我们国家制造行业在国际地位的不断提升，对制造业人才的需求与日俱增，尤其是工作一线的初、中级的优秀操作人才更是供不应求，超声检测技术在制造的生产中有着不可替代的作用，超声检测人员的市场需求不断增加，对人才的要求也在不断变化，于此相比，中、高职学校培养的的专业毕业生却非常少，现从事无损检测的人员大都是从其它岗位等转岗而来，因此，他们没有学习系统的无损检测课程，加之专业的特点和学生知识结构的原因，在校学生对本专业课程知识和内容非常的贫乏和陌生。传统的教学是“讲授+板书”方式，学生大都对课程不感兴趣，即使现在引进多媒体教学方式，学生也只能抽象的思考学，对实践中的情况一无所知。也就达不到理想的教学效果。最终的后果是，大部分的学生毕业进入岗位后连最常见的工作设备、零件不认识，最基本的工作步骤不会操作，达不到企业最起码的工作要求，因此，培养出适合企业需要的一线的优秀的无损检测专业操作人才就是当前这个专业的重点，通过课程规划的制定和实施，能够培养出合格的，生产企业要求的一线技术人员。

参考文献：

[1]刘福顺，汤明. 无损检测基础. 北京航空航天大学出版社 2002.

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中图分类号：G640 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）47-0139-02

一、引言

笔者于2005年至2011年之间在英国华威大学（University of Warwick）进行无损检测相关领域的学习及研究工作，期间广泛参与了英国无损检测研究中心（RCNDE）所组织的多项校际及校企之间的交流活动，对英国RCNDE模式及英国高等院校无损检测领域研究及人才培养模式及现状有较为深入的了解。本文将对RCNDE组织下的英国著名高校无损检测相关领域的研究情况及教育模式进行简要介绍，并从个人体会出发，浅谈该模式对我国无损检测研究及人才培养的启发。

二、RCNDE介绍

1.RCNDE基本情况。英国的无损检测研究中心（Research Centre of Non-destructive Evaluation，以下简称RCNDE）是2003年在英国帝国理工大学（Imperial College）及斯特拉斯克莱德大学（University of Strathclyde）的倡导之下建立的，RCNDE在建立之初除了这两所大学以外，还有布里斯托大学（University of Bristol），巴斯大学（University of Bath），诺丁汉大学（University of Nottingham）及笔者当时所在的华威大学（University of Warwick）[1]。目前（截至2013年），RCNDE的成员学校还包括伦敦大学学院（University College London），伦敦南岸大学（London South bank University）和纽卡斯尔大学（University of Newcastle），并且仍然在发展壮大中。各成员高校的具体研究方向将在本文的第三部分进行介绍。RCNDE是由英国自然科学与工程研究委员会（以下简称EPSRC）资助设立的，其宗旨在于将最新的研究成果与工业界的实际需求紧密结合起来，从而引领世界无损检测领域的发展方向。因此除了上述英国著名高校以外，RCNDE还包括许多工业界的会员[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。这些工业界的成员单位享有诸多有利条件。

2.RCNDE的研究情况。RCNDE的研究项目主要分为三大类[3]，分别是：（1）长期的能够提高产业能力的新型无损检测技术的“战略核心研究”（Strategic core research）；（2）中短期的能够解决工业现存及将来可能存在的需求的“目标研究”（Targeted research）；（3）贴近产业实际及需求的“技术解决方案”（Technology solutions）。“战略核心研究”项目主要来源于学术界和工业界成员广泛的交流。工业界成员单位提出一些长期的研究需求，包括先进检测技术，高级检测技术，早期检测技术，检测技术性能改进，有挑战性的检测技术及无损检测技术的可靠性及实用性验证。该类项目研究经费由EPSRC和工业界共同资助，值得一提的是工业界成员加入RCNDE的会员费用有一部分也用于该种类的资助。“目标研究”项目着眼于工业界成员单位的中长期的检测需求，同时也考虑RCNDE的战略目标。项目资助来源广泛（公共资金居多），其中EPSRC提供一半左右的资金。英国国防部等其他英国政府部门也参与赞助。对于这类项目，在对研究中心有益的前提下，RCNDE也着力促成国际间的合作，但是仅限于欧洲内部。笔者博士阶段从事的电容成像无损检测研究即为一项“目标研究”项目。“技术解决方案”类项目与工业界的联系更为紧密，旨在为无损检测实际问题提供可靠的解决方案。这类项目包括技术可用性研究，产品开发技术转让。如果成员单位有需求，RCNDE会发起科研项目以利用其经验及成果从而获取成功解决问题的方法。如果无损检测需求与下游合作单位研发机构的需求契合，RCNDE将发起工业合作项目，这些项目的配套资助可从英国工业和贸易部（DTI）或者欧盟获取。如果“技术解决方案”类项目以技术探索为主，RCNDE会协助将技术以产品或者服务的方式转化为可用的解决方案，这将极大地扩展合作的领域和范围（例如与设备及服务公司合作及成立附属科技公司等）。

三、RCNDE高校成员情况

1.成员高校无损检测领域研究。清华大学李路明教授在2005年访问英国后所撰写的《英国高等院校无损检测技术研究与人才培养情况简介》一文[4]，对帝国理工学院，布里斯托大学，华威大学及曼彻斯特大学的无损检测相关学科进行了介绍，本文仅对其文章没有涉及的有关内容进行介绍，重复的部分不再赘述。斯特拉斯克莱德大学的无损检测相关研究集中在隶属于电子电气工程学院的超声工程中心（CUE），主要研究领域为：传感器阵列设计（稀疏二位阵列排布、线性阵列等）；机器人无损检测技术；CMUT设计及建模；非接触式无损检测技术；无损检测传感器无线网络；智能结构的超声检测；高温检测等。巴斯大学的无损检测研究集中在其机械学院下的材料研究中心（MRL），其主要方向有2个，一个是由Darryl Almond教授领衔的热成像研究团队（研究对象以复合材料为主，手段包括超声/激光/电磁激发的热成像），另一个是Michele Meo博士领衔的非线性超声技术团队（面向金属及复合材料）。

诺丁汉大学的无损检测相关研究主要集中在应用超声实验室（Applied Ultrasonics Lab，利用超声技术追踪微粒状物质的性态及其动态变化，利用超声技术检测、定位及描述航空复合材料的微孔缺陷）及应用光学实验室（Applied Optics Lab，主要是激光超声）。伦敦大学学院（UCL）无损检测相关研究主要在其机械系下属的超声研究课题组进行（Ultrasounics Group，主要是医学超声方向）伦敦南岸大学的无损检测研究主在其波动及场研究中心进行，主要研究领域包括搭载无损检测传感器的墙壁爬行机器人，水下机器人，管道爬行机器人的研发，以及用于核工业，石油化工，食品处理，能源及航空工业的无损检测技术开发。

纽卡斯尔大学的无损检测研究主要由田贵云教授领衔，其研究方向较为广泛，包括电磁传感器开发，电磁传感器阵列及网络，电磁无损检测技术（涡流等），高级信号处理等。目前该课题组所承担的主要课题包括：威胁识别与定位（反恐领域），防腐层下缺陷的电磁识别方法，齿轮的电磁无损检测方法，海洋风电设备的健康监测，涡流激励热成像，复杂形状裂缝的磁照相技术等等。除了具体的无损检测新技术研发以外，田教授长期致力于中英两国无损检测从业人员的交流合作，承担了EPSRC赞助的中英无损检测交流项目，促成多次人员互访及学术交流活动，为两国无损检测领域的交流发展起到了极大的推进作用。对于笔者的母校华威大学来讲，除了李路明教授文中提到的电磁超声（EMAT）和空气耦合超声（Air-coupled Ultrasound），华威大学的科研人员近年来还从事了包括电容成像，近红外成像等新型无损检测技术的研发，并在三维打印技术在无损检测领域的应用做了深入的探索。从以上的介绍可以看出，这几个大学的主要研究领域在声学和电磁学，其中尤其值得关注的是这些大学都非常重视基础研究，并以此为基础强调基础研究的应用背景，基本上可以说是在应用引导下的基础研究。

2.成员高校无损检测领域人才培养。与我国部分高校本科阶段开设无损检测专业不同[5-7]，上述英国学校在本科教育方面没有专门的无损检测专业或方向，无损检测研究及人才培养主要集中在研究生阶段，其学科主要集中在机械工程、材料、物理、电子科学等领域，这和无损检测自身的学科背景也是一致的。值得一提的是，除了传统意义上自然科学的哲学博士（P.h.D）的培养工作，RCNDE成立了无损检测领域“企业需求-高校研究”紧密结合的工程博士（EngD）培养中心（CDT），目前在IDC名下有多名博士生注册在帝国理工，斯特拉斯克莱德大学，布里斯托大学，诺丁汉大学和华威大学进行学习和研究工作。CDT所提供的EngD学位教育面向应届毕业生和已在工业界就业的工程师所开设（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，也包括一部分无损检测领域的小型企业）。EngD这个以解决工程实际问题为目标的学位教育模式要求学生在注册学校完成相关课程（可以采用灵活选课、时间不限的方式）的前提下，结合工程界的实际情况依托所在学校的研究经验和资源开展相应研究工作，最终完成研究论文。对RCNDE及成员高校来讲，这样的模式对于了解工业界的需求，从工业界得到资助，把握研究方向显得非常重要，实施几年来已经初步达到了预期的效果。

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随着人们生活方式的变化发展和生存环境的改变，近些年来急性肺栓塞的发病率逐年升高，发患者数逐年增加，而且该疾病的诊断和治疗呈现愈加复杂的局面。急性肺栓塞具有较高的死亡率，仅次于恶性器官肿瘤和急性心肌梗塞。在对急性肺栓塞患者进行治疗时，科学有效的诊断结果是治疗的依据和重要保障，医疗工作者们需要不断提高急性肺栓塞临床诊断的有效检出率，才能对患者实施有效的救治，缓解患者病情[1-2]。D-二聚体是一种机体纤维蛋白物质出现降解后的产物，它的表达水平能够对凝血酶的生理学活性和纤维蛋白的生成情况做出明确反应，用它来检测患者机体内血栓形成的敏感性具有可行性且能达到较高的准确性[3]。本次研究通过对D-二聚体在急性肺栓塞临床诊断中发挥的作用，评估其使用特点和临床应用价值，希望可为急性肺栓塞的临床诊断提供诊断经验，帮助提高诊断的有效检出率。现做报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取我院2012年12月～2014年1月接受诊断治疗的100例在入院后先进行肺动脉多层螺旋CT或MRI初步检查，进行了血凝常规和D-二聚体检测。疑似急性肺栓塞患者作为考察对象。收集、整理临床检测资料，对资料进行归类整合，对诊断结果进行细致分析。100例患者中男性患者60例，女性患者40例，年龄在32～68岁，平均年龄为（48.36±5.87）岁，所有患者均在发病后立即入院接受诊断治疗，病程在1～24h，入院时的主要临床表现症状为胸部疼痛、胸闷、呼吸困难、发热等。

1.2标本采集 肘正中静脉采血1.8ml于真空枸橼酸钠溶液（浓度：109mmol/l）抗凝管内，枸橼酸钠溶液：血液为1：9抗凝， 并充分颠倒混匀（应避免过度振摇，引起溶血）。标本采集完毕后应及时送检。以3000r/min 离心10min，分离血浆待测。与采血后2h内完成测定。

1.3仪器、试剂、检测方法 日本东亚SESMEX CA-7000型全自动血凝分析仪，血浆D-Dimer测定试剂，参数设置及校准、质控品均由积水医疗科技（中国）有限公司 提供。 D-二聚体检测为乳胶微粒增强免疫比浊法，由专业的操作人员来完成检测任务，操作步骤必须按照试剂盒说明书的严格规定，确保检测结果相对准确[4-6]。

1.4检测结果评判标准 样本DD浓度>500ng/ml，则为阳性检测结果。

1.5统计学分析 采用SPSS 22.0数学统计软件进行统计，计量数据以平均数（x±s）形式展示，对计数资料采用t检验，对计量资料采用χ2检验，P

2 结果

根据诊断结果将患者分为两个组：急性肺栓塞组和非急性肺栓塞组。100例疑似急性肺栓塞患者中有50例患者确诊为急性肺栓塞，另外50例患者均为非急性肺栓塞。两个不同患者组的患者在年龄、性别、病情病程、检测时间、文化水平等方面的差异不具有统计学意义，两组患者的诊断结果具有可比性（P

3 结论

急性肺栓塞是比较常见多发的急性心脑血管系统急性重症疾病，发病原理是血栓以及其他类型的栓子对肺循环中的动脉系统造成了梗阻，致使肺循环发生急性病变。急性肺栓塞是一种拥有较高死亡率的疾病类型，是医疗工作者们重点攻克的医学难关。

急性肺栓塞发病之后容易导致右心功能衰竭，甚至会造成循环系统的瘫痪，对患者的生命安全造成极大的威胁。绝大多数的急性肺栓塞患者在发病时没有典型的临床症状特点和生命体征变化，这种情况导致了临床诊断时容易出现误诊和漏诊。另外急性肺栓塞本身病情复杂多样且变化发展速度快，更为临床诊断增加了困难，在诊断技术水平低下和诊断设备落后的情况下，极易出现诊断不准确的情况，为临床治疗带来了极大的风险，不利于患者的治疗和康复。因此实现较高的急性肺栓塞检出率是实施有效治疗的先决条件[6]。

传统的超声造影手段是一直沿用的有效诊断方式，对急性肺栓塞患者血样的阳性诊断率约为88.00%左右，虽然能达到一定的有效检出率，但是超声投影检测会对患者机体造成一定的损害。检查中所使用的造影剂会对患者的肝肾功能造成一定程度的影响，并会产生毒副作用，同时还会对肺动脉的血压带来影响。所以综上所述，超声投影检测技术需要本身的改进，或者需要更科学的更健康的检测技术来代替或辅助超声投影的检测诊断作用。

D-二聚体表达水平检测诊断具有简单迅速、准确实用的特点，而且不会对患者的机体造成损害，相较于超声检测技术诊断而言有诸多诊断优越性。

D-二聚体是一种机体纤维蛋白物质出现降解后的产物，它的表达水平能够对凝血酶的生理学活性和纤维蛋白的生成情况做出明确反应。D-二聚体的检测原理：机体内大量血栓形成可以显著激活纤溶生理系统，使血栓出现溶解，从而产生形体大小和组织结构差异性较大的多种降解产物，D-二聚体是其中的一种，血清中D-二聚体表达水平有明显的升高时，可以提示血栓形成和血栓降解的现象，它是一种反映高凝状态和继发纤溶功能变化的有效敏感物质。血清样本D-二聚体浓度为500ng/ml是一个界定点，大于这个标准即为阳性，小于这个标准即为阴性。通过对血清D-二聚体阳性阴性的检测，可以比较精确的诊断急性肺栓塞患病与否。只需要抽取患者血样，在实验室内进行检验操作，几乎不对患者身体和疾病造成不良影响。

本次研究结果显示，急性肺栓塞患者的D-二聚体检测表达平均水平明显高于非急性肺栓塞患者的D-二聚体检测表达水平。急性肺栓塞患者的D-二聚体检测诊断的敏感性为92.00%（46/50），特异性为82.00%（41/50）。较高的急性肺栓塞检出率为临床治疗提供了科学有效的依据，保证了患者的诊断和治疗质量，促进了疾病的治愈康复。D-二聚体检测在急性肺栓塞临床诊断中发挥重要作用，拥有较大的应用价值，值得临床推广。

参考文献：

[1]方建江，李波，何旭娟，等.血浆肌钙蛋白I、B型钠尿肽及D-二聚体检测在急性肺栓塞预后评估中的意义[J].中国呼吸与危重监护杂志：论著，2012，11（1）：61-64.

[2]熊国均.临床评分、D-二聚体检测对急性肺栓塞的诊断价值[D]天津医科大学硕士学位论文，2011，05，01.

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1碰撞干涉检测

碰撞干涉检测问题是确定不同的物体在空间是否占有相同区域的问题。该问题可描述如下:“给定N 个物体s1 ， s2 ，… ， sn ，它们在空间中的位置是由定义在时间域[t 0 ， t 1 ] 上的函数f 1 ，f 2 ，… ， f n 来确定的，判定在这个时间域内相同时刻是否存在任何一对物体占有公共空间”。该问题的描述说明了这样的意义，物体占有的空间决定于时间，由此又引出静态干涉和动态干涉检测的定义。

静态干涉检测: 物体在空间中的位置是可移动的，但不随时间变化，位置的变化是由其它参数定义的，判别是否有任何一对物体占有公共空间。空间布局和装配干涉检测等即属于此类问题。

动态干涉检测: 动态干涉检测与时间相关，即碰撞检测。物体在空间中的位置是随时间变化的，它可分为二种情况: ( 1) 运动空间中只有一个物体是运动的。例如一个机器人在车间里运动，机器人是运动的，车间里的其它障碍物是静止的；( 2) 一对物体都必须是运动的，例如车间里两个运动的机器人。无论是静态干涉检测还是动态干涉检测，目的都是要求避免物体间的碰撞。

2碰撞干涉检测技术

2.1二维平面碰撞检测

Tetsuya，Toshiaki和Mario等人提出了一种称为空间占有的方法，即物体在目标空间移动，当试图占有相同的球体时来检测它们的碰撞。这种算法基于这样一条原理没有任何物体和其它物体占有同一个球体，也不需要特殊的计算来检测碰撞。并且，在它们的方法中，每个物体连同它们所占有的球体在三维空间中都被赋予一个名字，因而其它物体知道它们和哪个物体发生碰撞。

chin和wang研究了两个多边形的相交和最小距离问题。利用可视边链和凸的顶点相对于其内部点的单调性，提出了判别凸一边形和一个简单非凸m-边形的相交问题的最优算法，并且研究了当两个多边形相交时一个多边形是否被另一个多边形完全包含的问题，其时间复杂度都为o(m+n)。

汪嘉业利用单调折线研究了在一个多边形的凸包和另一个多边形不相交的条件下，确定两个多边形是否碰撞，并在碰撞时确定全部碰撞部位的问题，提出了时间复杂度为o(m+n)的最优算法，并且其算法还可推广到确定包含有圆弧边的多边形之间的最初碰撞部位。

李辉利用最大最小坐标的顶点子集的方法研究了一个凸多边形沿一给定方向移动时是否与另一凸多边形发生碰撞，并且利用斜支撑线的方法来研究一个凸多边形相对于另一个凸多边形的可移动区域问题，提出了时间复杂度为o(log(n+m))和o(m+n)的算法，在常数意义下，它们都是最优的。

2.2三维空间碰撞检测

三维空间碰撞检侧干涉有两大类静态干涉和动态碰撞检测。动态碰撞检测就是沿特定轨迹移动的物体的干涉检测。动态碰撞检测算法又可分为两大类①判断移动的物体之间是否发生碰撞亦即可碰撞问题②检测到碰撞的存在并采取措施进行规避，也就是碰撞规避问题。根据所用实体表示模型的不同，静态干涉检测算法大致可分成两类。一类算法主要基于B-rep模型，提高算法效率的关键是如何减少被测元素的数量。在这方面Ganter利用空间分割技术作出了新的尝试。另一类算法是以层次模型为基础的，如八叉树干涉检验算法和层次Sphere检验算法等。由于层次模型中相邻两层节点的检测过程之间缺乏直接联系，即一个层次上的干涉检验结果并没有反映出下一个层次节点的状态信息，因此无法对检验过程进行优化，以减少不必要的运算。

动态碰撞检测先后利用到两类技术。第一类技术是基于给定轨迹反复利用静态干涉检测被称为“单步检测”的方法，即当物体移动过程中将轨迹划分为很多时间步，在每一个时间步都进行静态干涉检测，来判定运动的物体之间是否发生碰撞。Maruyama介绍了多面体之间的静态干涉检测的第一种一般方法，提出了一种递归空间分割算法和一种一般的面对面相交算法然而，提出了第一种可用的单步检测系统，。计算几何领域对许多其它相交测试技术进行了规范化和分类。其中有许多技术是二维相交技术的延伸和扩展。第二类技术是基于产生称之为“扫描实体”的物体。这些物体代表了物体在给定轨迹上移动过程中所占有的体积空间。如果环境中的物体在它们各自的轨迹上行进时会发生碰撞，那么它们各自的扫描体将会发生静态干涉。因而，扫描体可用简单的静态干涉检查来对动态碰撞进行测试，这些扫描体的产生是运动学和实体模型的结合。由于实体模型具有多种表示方式，因此，多种形式的扫描体被提出。

虽然扫描体可用于许多有趣的工程问题，但在现在的计算机图形硬件条件下，单步检测方法更适合于实时计算机图形显示。并且扫描体方法也没有单步检测方法所具有的决定碰撞时间的灵活性。而且用扫描体来进行碰撞检测需要利用一个独立的步骤来产生扫描实体。和发展了单步检测方法，提出了一种空间分割技术的方法，这种空间分割技术将包含物体的空间划分为一个个子空间，将所有的测试限制在两个物体的重叠局部区域来进行。并且在重登区域内的所有的子空间都按照它们的最小、最大值来排序。然而在空间分割技术中，子空间的个数将影响到检侧结果的正确性和算法的效率。

Hahn采用层次包围盒技术来加速多面体场景的碰撞检测。Moore则提出了两个有效的碰撞检测算法，其一是用来处理三角剖分过的物体表面。由于任一表面均可表示成一系列三角面片，因而该碰撞检测算法具有普遍性该算法的缺点是当景物为一复杂的雕塑曲面时，三角剖分可能产生大量的三角片，这会大大影响算法的效率。而另一算法则用来处理多面体环境的碰撞检测。Moore和Wilhelems根据Cyrus-Beck裁剪算法提出了一种凸多面体碰撞检测算法，即通过检测多面体顶点是否相互包含来判定它们是否发生碰撞。对于具有n个凸多面体、每个多面体有m个顶点的问题，此算法的时间复杂度为o(n2m2)；对于凹多面体则分解为多个凸多面体来处理Ganter和Isarankura提出了一种空间分割的方法，即将给定物体所占有的空间划分成一系列子空间，将碰撞测试限定在两物体的重叠子空间中进行，并且在重叠子空间里的元素都按最大、最小来排序，从而进一步减少了测试时间。Alonso，Serrano和Flaquer采用定义碰撞影响矩阵及体元的数据结构等一些优化策略来加快碰撞检测，它们的算法分四步来检测两个物体的干涉①检测碰撞影响矩阵②计算每对容器之间的干涉③计算体元之间的干涉④计算面与面之间的干涉。算法的基本思想是每一步都比它的下一步快，因而，假如在某一步发现两个物体不会碰撞，就不必进行下面的测试，从而可节省计算时间。

3碰撞干涉在超声自动检测中的应用

和数控加工、产品装配一样，超声自动检测过程中可能存在碰撞干涉，如探头和工件的碰撞、工件夹具和探头的碰撞等。在实际检测过程中如果发生了碰撞，不仅可能造成工件的报废、探头和设备的损坏，严重时还可能威胁到操作者的人身安全。因此有必要在实际检测之前对扫描路径进行校验，找出发生碰撞干涉的运动点位，重新进行路径规划，避免碰撞带来的损失。

超声检测的曲面工件一般具有复杂的外形，碰撞干涉检测时运算量很大，同时对检测的精度和效率都有较高的要求。尽管现有碰撞干涉检测的方法很多，但针对超声自动检测过程中碰撞干涉检测的性能有限，如包围盒算法计算简单，容易实现快速碰撞检测，但该方法的精确性不高；空间分解法将整个虚拟空间划分成相等体积的小单元格，然后对占据同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试，精确性高但运算复杂。

参考文献：

[1]张旭辉，马宏伟.超声无损检测技术的现状和发展趋势，机械制造，2002，40（7）：24-26

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国家经济发展方式的转变、产业结构的转型升级需要大量高素质、多样化的应用型人才，向应用技术型高校转型是新建地方本科院校走向内涵式发展的必然选择和重大机遇。在向应用技术型大学转型的背景下，各新建地方本科院校突出了“应用型”办学定位[1]。然而，目前多数新建地方本科院校仍然沿用传统的大学物理教学模式，侧重理论知识的教学，对不同专业未加以区分，在教材选用、教学内容、授课方式和考核评价等方面仍采用同一标准。不同专业有不同的特点和人才培养目标，对大学物理课的教学的需求也不尽相同，缺乏专业针对性的大学物理教学模式显然已不适合新形势下应用型人才综合素质培养的要求。因此，如何将大学物理与各理工科专业有机结合，进行具有专业针对性的大学物理课程教学模式改革的探索与实践具有重要的意义。

1．目前大学物理课程设置中存在的问题

1.1大学物理课程与理工科各专业其它课程结合度差

目前，多数新建地方本科院校各理工科专业使用统一的大学物理教材,与各个具体的专业结合不够紧密,专业针对性差。虽然大学物理是理工科各专业的公共基础课，但各专业有各自的专业特色和要求，因此对大学物理课的要求也不尽相同[2]。大学物理课程缺乏专业针对性容易使学生产生物理无用论的错觉，认为学习物理对专业知识、课程的学习没有帮助，学习积极性不高，学习效果差。

1.2教学内容陈旧，较少体现现代性和专业针对性

当今社会科技发展日新月异，物理新知识、新技术不断涌现，为其它学科的进步奠定了重要的理论和物质基础，推动了诸如信息科学、材料科学、生命科学以及农业科学等学科的进步。然而目前多数新建地方本科院校使用的物理教材，教学内容陈旧，侧重于经典物理学中的力学、热学、振动和波动光学以及电磁学基本知识和理论的教学，较少涉及高新技术、科技在现实社会中的应用，同时缺乏专业针对性，对与信息科学、材料科学以及生物科学等学科关系紧密的激光信息技术、量子通信技术、同步辐射核磁共振波谱技术、新型显微技术、混沌理论和耗散结构等鲜有介绍。

1.3课程体系结构设置不合理

向应用技术型大学转型的大形势下大学物理地位被削弱，大学物理教学面临着学时少而教学内容多的突出的矛盾。目前，大多数新建地方本科院校各理工科专业主要是通过删减教学内容来克服学时少的矛盾，侧重于经典物理知识的教学而对于近现代物理技术及其应用仅作简单介绍或干脆完全删除，在课程体系设置方面则主要还是采用单一的必修课。物理新知识、新技术的发展带动了其他学科的发展，因此，有必要对物理学新进展、新技术及其在各专业中的应用加以介绍。显然，单一的课程结构已不能适应物理学知识的深度与广度上不断发展的趋势,不能满足各理工科专业对物理新知识的需求。

2.改革的具体措施

2.1优化教学内容、加强专业关联性

物理学包括经典物理学，近代物理学与当代物理学三个部分。经典物理学主要涉及力学、热学、光学和电磁学等内容，这部分内容的教学对理工科专业学生的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力的培养具有重要意义。在向应用技术型技术大学转型发展的背景下虽然大学物理的地位被弱化、教学课时被缩减，但笔者认为大学物理中经典物理知识的完整性不应被削弱和破坏，但要结合各专业特点进行优化整合[3]。在学时有限的前提下，那些与专业课程联系不是特别紧密的内容只需围绕物理学基本知识、概念、定律和思想方法进行定性介绍，只要能够使学生建立清晰的物理图像即可，避免繁杂的数学论证和理论推导；而那些对专业课程具有较大影响的内容则要进行重点教学。比如，对于通信工程和电子信息工程类专业的学生，电磁学部分要进行重点教学。对于这些专业的学生而言，《电磁场理论》是一门非常重要的专业课。电磁场和电磁波作为信息的重要载体，在通信领域应用非常广泛，在雷达、遥感、导航等技术领域也有广泛的应用。因此，通信工程和电子信息工程类的学生必须熟练掌握电磁场与电磁波的基本性质、传播规律和传输、辐射、散射的基本理论。作为《电磁波理论》的先导课程，大学物理课程教学时应该突出电磁学部分的教学，重点介绍电磁感应现象和变化的电磁场等内容，使学生对感应定律、自感和互感、电磁振荡、电磁波和电磁波谱的基本理论和规律有充分的认识，为《电磁波理论》的学习奠定良好的基础。对于土木工程类专业大学物理在教学内容上应该侧重于力学部分；而对于石油化工等专业则需要侧重于流体力学和热力学基础定律等知识。近现代物理学与当代物理学前沿知识的教学可以开阔学生的视野，有利于学生创新意识和创新思维的培养。在有限的课时内，需结合理工科各专业的特点从众多物理学新知识和新技术中选择与专业紧密相关的内容进行重点教学。比如对于材料类专业，应选择与材料检测、分析息息相关的电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光超声检测等先进检测技术的原理和方法进行重点教学；对于通信类专业，应选择激光信息技术、量子通信技术、量子计算机和光复用与光放大等技术进行重点介绍。

2.2完善课程结构,将必修、选修和网络课程有机结合

各专业的特点和人才培养目标不同，对大学物理课的教学需求不尽相同。因此，需要对大学物理课程体系进行调整，改变单一化的课程模式，丰富大学物理课程体系[4]。根据大学物理教学内容与各专业的紧密程度，可以分成必修、选修和自主学习三个模块。必修模块主要包括经典物理理论基础知识和核心内容，其中重点在于与各专业联系紧密的物理知识，是学生必须掌握的部分，学生通过该模块的学习可以形成基本的科学素养、数理思维以及分析解决实际问题能力；选修模块则侧重于物理知识的延展与应用，主要包括与各专业联系最紧密的物理学前沿知识、技术及其在各专业中的应用，本模块可为理工科各专业学生后续的实践、操作课程奠定理论基础，增强学生的实际动手能力；科技发展日新月异，知识量、信息量剧增，除了通过必修模块和选修模块将经典物理学内容和与各专业联系密切的近现代物理学前沿知识、技术传授给学生，还应优选与专业关系紧密的物理学最新进展，如“高亮度发光二极管”、“超导体与超流体”、“混沌理论”和“熵信息论”等内容制成网络教学视频，供学生根据兴趣和需要自主学习，达到开阔学生视野，培养学生创新型思维的目的。

2.3丰富教学方式、手段，开展多元化教学

如上所述，为适应转型发展的需要大学物理课程的教学内容、课程体系需要根据理工科各专业的特点和应用型人才培养的目标做出相应调整。教学内容和课程体系的调整要求教学方式和教学手段也必须作出相应的变革。

2.3.1传统教学方式与研讨式、启发式有机结合

向应用技术型大学转型的背景下，大学物理课程课时被大幅压缩。传统的大学物理教学是以保姆式、注入式的教学方式为主，需要耗费较多的课时，而且教师一言堂讲授式教学往往忽略了学生的主体地位，教学效果普遍不佳[5]。因此，应该根据教学内容的特点和专业特色，将传统的教学方式与启发式、研讨式等教学方式有机结合。比如讲解“位移电流”时，教师可以利用奥斯特实验进行启发式教学。通过奥斯特实验学生已经知道了变化的电场会产生磁场。因此，教师可以类比地提出问题“变化的磁场是否产生电场”，通过类比的方法，引导学生提出“位移电流”的假设，并与“传导电流”进行比较，从而使学生对于“位移电流”的本质有一个清晰的认识。除了传统的讲授式和启发式教学外，对于那些与各专业的工程技术和实际生活联系紧密的，学生又易混淆、难以理解和掌握的物理概念和知识，可以通过创设问题情境的方式引导学生研讨，使学生对原本模糊的概念、知识和规律有清晰的认识。比如，为了加深学生对极性分子的极化、取向变化以及电磁感应和涡流加热原理的理解，在教学中可以让学生讨论为何金属容器不能放进微波炉而电磁炉只能使用钢、铁等金属容器？在学生文献查阅、交流讨论的基础上，教师进行物理相关知识进行总结概括，最终使学生电磁感应和涡流加热原理。

2.3.2优化多媒体、电视教学等现代教学技术的应用

多媒体、动画演示、仿真视频等技术手段可以将抽象的物理概念、现象形象化，可以帮助学生从直观的物理现象中加深对基本物理概念、物理规律的理解和掌握，同时避免概念、定理等文字性内容的板书，显著增加课堂的容量。但是，在大学物理课程教学中应当注意多媒体等现代教学技术不能偏离课堂教学辅助手段的定位，不能忽略教学内容的主导作用，应根据教学内容的特点适当地使用多媒体技术，避免过分依赖多媒体课件。对于抽象的概念和侧重演示与观摩的教学内容，使用多媒体和电视教学等现代教学技术进行辅助教学可以获得较好的教学效果；而对于侧重理论推导和定量计算的教学内容，传统的授课方式效果更好。比如推导“麦克斯韦方程”时，传统的推导式教学可以引导、培养学生的思维，学生更容易形成自己的逻辑推理能力，而用多媒体演示的效果要差得多。

2.4优化考核、评价体系

现有的大学物理课程基本上是采用结合平时作业、考勤和期末闭卷考试卷面成绩的考核方式，其中又以期末闭卷考试为主。闭卷考试的考核方式容易造成学生为了应付考试而死记硬背例题，从而忽略对知识的理解和应用。为适应应用型人才培养的要求，对学生的考核、评价体系也应当根据教学内容、课程体系和教学方法的改革同步地作出调整，宜采用多元化和累加式的考核方式，增加平时考核的项目和比重[5]。平时测试可以包括随堂测试、单元考核和攥写探究性论文等形式。比如在讲授电场强度时，教师在分析了均匀带电圆环在其轴线上的电场分布后可以随堂测试学生是否能够推导出均匀带电圆盘在其轴线上的电场分布情况。教师还可以将教学内容分成几个单元，在每个单元教学结束后针对本单元的教学重点和难点给出知识应用型题目，采用开卷答题考试的方式考察学生掌握情况。除此之外，教师还可以针对生活中常见的物理现象提出问题，让学生通过自主查阅文献资料，撰写科技小论文。除了平时测试，针对基本知识和教学重点，每学期末再进行一次开卷答题考试。最终按照作业10%，考勤10%，平时测试成绩40%，期末考试成绩40%的比例核定总成绩。

3.结语

围绕服务新建地方本科院校向应用技术型高校转型发展和高素质、应用型人才培养的目的，结合学科、专业的特点对《大学物理》课程从教学内容、课程体系、教学方式和考核评价体系几个环节开展教学改革的讨论和探索，给出了改革的具体建议，希望能够对转型发展形势下的《大学物理》课程教学工作有所促进。

作者:颜慧贤 曾振武 杨秀珍 单位:三明学院机电工程学院

参考文献:

［1］李宏,谷建生,莫文玲.结合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J].物理与工程，2014,24(3):48-50.

［2］韩桂华,王钰.应用型人才培养模式下的大学物理课程教学改革[J].黑龙江高教研究,2009,6:185-186.