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超聲檢測技術的起源與發展歷程
縱觀歷史，任何一項技術的發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展歷程，凝聚了數輩人無數的心血和智慧。
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”被發現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），一次無意中的發現，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）兩兄弟發現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。后來人們根據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，共同發表了數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，前蘇聯學者索科洛夫（Sokolov）發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，索科洛夫在蘇聯發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。第二次世界大戰爆發后，市面上出現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領域*被應用，也是工業超聲檢測技術發展的重要歷史轉折點。
1940年，美國人Firestone*介紹了基于脈沖發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展，以前制約儀器電子性能的很多指標，如放大線性、動態范圍、靈敏度余量和當量讀數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領域應用的新紀元。
20世紀70年代末，微處理器的出現，使數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展提供了新的便利條件。發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字化時代。隨著數字式超聲檢測儀器的不斷發展，模擬式超聲檢測儀逐漸被取代，模擬機成為了超聲檢測發的一個不磨滅符號。
邁入21世紀后，常規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展空間。
二、超聲波衍生檢測技術的發展
TOFD檢測技術的發展始于上個世紀70年代。1970年，Miller*發表關于發現裂紋衍射信號的文獻，但他未能識別出該信號，與TOFD發明失之交臂。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，數字化技術的高速發展，也是TOFD技術發展活躍的時期。1982年英國首先研制出可用于現場的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展夯實了基礎。其后幾年，歐洲和美國陸續出臺了一系列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展要早于TOFD，初期主要應用于醫療領域。1959年，Tom Brown研制出了*超聲相控陣檢測系統，并申請了zhuanli。20世紀70年代，市場上出現第1臺醫用超聲相控陣檢測系統，由于相控陣檢測系統復雜、成本高昂、技術不足等原因，使其在工業領域中的應用和發展受到限制。直到80年代，真正意思上的第1臺工業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）研制成功了數字式超聲相控陣實時成像系統，隨后的十余年，美國、法國、英國、加拿大、德國等西方發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及優化、針對不同檢測對象的檢測方法的研究、數據處理、缺陷分析等方面。
近些年來，其他超聲波衍生技術的發展猶如雨后春筍般出現，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展。
三、國內超聲檢測技術的發展
解放前，我國很長一段時間處于混沌狀態，技術落后。新中國成立初期，國內各行各業面臨百廢待興，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展借鑒了西方發達國家的成功經驗。
1952年鐵道科學院孫大雨參照蘇聯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字化超聲波檢測儀。從1993年開始，國內涌現出許多的儀器設備生產廠家，國產數字式超聲波檢測設備百花齊放的呈現。
以此同時，國內的其他超聲檢測新技術踏入了蓬勃發展階段，自1990年以來，我國無損檢測研究和從業人員高度重視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，并申請和制定了企業標準。
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的工程項目中，但是使用的相控陣檢測設備卻是加拿大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展迅速，幾大生產廠家陸續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。據了解，有部分研究機構已經著手研究物聯網、云計算、人工智能等技術在超聲檢測領域應用的研究，并在醫療檢測領域成功應用。伴隨著科技發展的趨勢，在未來發展中，或許會將更多的現代高科技產物更廣闊的應用于工業檢測領域，就讓我們拭目以待。