“极端环境也能远程探伤”……韩国标准科学研究院以导管超声波传感器消除安全盲区
高温、有毒气体环境也可实现360度精密检测
信号强度提升13.7倍↑…实现实时监测
一项有望消除因高温和有毒气体而难以接近的工业现场检查盲区的超声波传感器技术已经问世。由于无需将传感器直接贴附在结构物上即可精密探测全方位缺陷，该技术有望改变核电站、大型装置等高危设施的安全管理体系，备受关注。
韩国标准科学研究院(KRISS)24日表示，已开发出一种应用“导波管（Waveguide）”技术、无需将传感器直接附着在被检对象上即可实现360度全方位缺陷探测的超声波传感器。预计该技术将使高温管道、有害化学物质储罐等极端环境结构物的实时高速检测成为可能，从而进一步提升工业安全性。
“不贴也能看见”……传感器与结构物分离的远程探伤
无损检测是一种不破坏结构物本体、通过超声波信号查找内部缺陷的关键安全技术，广泛、必然地应用于航空航天、核电、大型装置等事故风险较高的工业现场。
问题出在“安装”环节。传统超声波传感器必须紧贴被检对象表面，因此在高温、腐蚀性环境中极易损坏，而作业人员无法进入的区域则根本无法附着传感器。为了实现360度检测，将多个传感器分段连接的方式也存在局限：在将各段波动合成为单一信号的过程中会产生干涉和畸变，导致精度下降。
KRISS无损测量组引入作为介质的“导波管”，破解了这一结构性难题。其方式是将传感器安装在远离结构物的安全位置，通过导波管传递超声波。这样既避免传感器直接暴露在极端环境中，又能向被检对象发射均匀的波动。
KRISS无损测量组。自左至右依次为 Kim Seungil 勤工UST研究学生、Jeong Juyeong 勤工学研研究学生、Seung Hongmin 资深研究员、Park Chanuk 博士后研究员、Park Chunsu 无损测量组组长。KRISS提供
View original image通过“扭转振动”实现全方位均匀波动
核心在于在圆柱形导波管内部产生“扭转振动”，并将其有序排列后传递的技术。通过将如同拧毛巾般形成的振动均匀辐射，即便将传感器远距离布置，也能在全方位实现稳定的剪切（水平）波动。
实验结果显示，所开发传感器的方向均匀性约为95%，信号强度较传统分段式方法提升了13.7倍以上。在快速扫描大范围区域的同时，仍能达到可进行精密成像的水平。
导波管可设计为多种材质和形状，其末端也可以按照曲面结构物进行切削匹配。这意味着该技术可灵活应用于复杂管线、曲面储罐、水下结构物等多种环境。
“连水下结构物也能精密检测”……有望立即应用于事故预防系统
KRISS无损测量组资深研究员 Seung Hongmin 表示：“本次开发的传感器在液体环境中同样具有优异的信号性能，甚至可以对浸没在水中的大型结构物进行精密检测。通过精确确认此前难以探伤的盲区，将有助于预防重大灾难事故。”
此次技术可用一套相对廉价的导波管结构单一传感器替代多套高价传感器，对大范围区域进行检测，因此也被寄予降低成本的期待。如果与实时监测体系相结合，还有望拓展为极端环境设施的常态化安全监视基础设施。
此次研究在KRISS基础项目“面向设施物智能监测可用性创新的数字安全测量技术开发”的支持下开展，并已发表于机械工程领域国际学术期刊《Mechanical Systems and Signal Processing(IF 8.9)》，刊载日期为2025年12月1日。
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