2025年中國分析測試科學獎二等獎：不銹鋼增材制造件缺陷激光超聲檢測技術研究與應用
完成單位：廣東科技學院、廣州中檢科技有限公司
完成人：張南峰、姜炳春、董瑩、劉培華、阮潔珊、徐彬彬、陳龍鳳、張艷喜、金標、朱文燕
成果簡介：
本項目針對不銹鋼增材制造件中中微小缺陷、特別是次表面和內部缺陷的非接觸、高精度、高效率檢測等難題，成功突破了傳統無損檢測方法受限于復雜幾何形狀、高表面粗糙度及接觸耦合失效的局限，創新性地構建了集激光激發、非接觸超聲接收與智能信號處理于一體的激光超聲檢測技術體系。提出互補集合經驗模態分解結合小波半軟閾值的自適應去噪方法，使信噪比提升；基于表面波與缺陷相互作用，利用反射與透射表面波到達時間差實現表面缺陷深度的定量檢測；創新地將雙向移動掃描與透射橫波檢測結合，能識別內部缺陷，定位誤差低；并研制光電鼠標與慣性導航融合的定位系統，實現超聲探頭短時高精度定位。項目構建了國產增材制造件質量控制的關鍵技術壁壘，相關技術成果已在廣汽、深圳優界等多家單位成功實施應用，顯著提升了檢測效率，降低了人工成本。
創新點及科學價值：
本項目的主要創新包括：一是提出并驗證了互補集合經驗模態分解結合小波半軟閾值的去噪流程，有效解決激光超聲信號的模態混疊與有用信息丟失問題，提升檢測靈敏度與穩定性；二是系統揭示了表面波與缺陷耦合機理，首次將兩類表面波到達時間差作為缺陷深度的定量表征手段；三是提出基于雙向同步移動掃描的透射橫波檢測方法，突破了底面反射衰減與衍射回波弱的限制，實現對內部微小孔洞的高精度識別；四是開發了輕便的光電鼠標與慣性導航數據融合定位方案，為移動掃查過程中的實時位置標定提供可行路徑。上述貢獻在理論建模、信號處理和工程實施三方面形成相互支撐，具有重要的技術價值和推廣價值。
社會經濟效益：
技術經企業驗證并在多家單位推廣應用，能夠實現對三維復雜焊縫及增材制造零件的在線快速檢測與自動評估，顯著提高檢測效率、降低人工強度與誤判率。工程化應用已在生產線上用于焊縫質量監測和零部件缺陷篩查，提升產品一致性與可靠性，減少返工檢修與質量風險。按技術應用后每件維修成本下降等保守估算，規模化推廣將產生明顯經濟效益；同時，提升關鍵部件安全保障能力，對航空航天、汽車與大型裝備等領域的生產安全具有重要的社會效益。
應用前景：
隨著增材制造在航空航天、汽車、軌道交通、能源與精密制造等領域的廣泛應用，對高可靠性無損檢測的需求持續增長。本成果兼顧理論與工程實現，既適用于生產線在線檢測，也便于集成到移動檢驗工站與質量控制流程，具備良好的產業化條件。未來可沿著提高檢測速度、擴展材料與結構適配性、與自動化控制系統深度集成等方向優化，推動激光超聲檢測技術在高端制造質量控制中的廣泛應用。
