很多螺絲人會對螺栓有如何檢測是否有裂紋等問題表示不確定。本文基于現(xiàn)有的緊固件裂紋檢測方法，從小波分析和電磁脈沖無損檢測兩個(gè)方面進(jìn)行研究，總結(jié)了現(xiàn)有裂紋檢測技術(shù)的現(xiàn)狀、優(yōu)點(diǎn)和不足，以及研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。

緊固件作為大型結(jié)構(gòu)件的基本單元，許多緊固件在工作中會出現(xiàn)裂紋、腐蝕、凹坑以及人為損傷等缺陷，而裂紋缺陷所占的比重和危害性都非常大，嚴(yán)重威脅著現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的安全性和可靠性。

裂紋檢測是對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測與評估，以確定其是否有裂紋存在，進(jìn)而判斷裂紋的位置和程度。隨著近現(xiàn)代機(jī)械制造、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無損檢測技術(shù)得到了很大的發(fā)展，裂紋檢測技術(shù)也隨之得到迅速發(fā)展。本文首先介紹傳統(tǒng)裂紋檢測方法，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)代的基于小波分析和電磁（渦流）脈沖的無損檢測方法，并指出緊固件裂紋檢測方法發(fā)展的熱點(diǎn)和方向。

傳統(tǒng)的裂紋檢測方法有很多，可分為常規(guī)檢測和非常規(guī)檢測兩大類。常規(guī)檢測方法有渦流檢測、滲透檢測、磁粉檢測、射線檢測和超聲波檢測；非常規(guī)檢測方法有聲發(fā)射、紅外檢測和激光全息檢測。

（1）常規(guī)檢測方法　目前，機(jī)械、建筑和采油等工程領(lǐng)域一般簡單的裂紋檢測都采用常規(guī)檢測方法。針對不同的機(jī)構(gòu)采用的檢測方法不同，例如，超聲檢測主要應(yīng)用于對金屬板材、管材和棒材，鑄件、鍛件和焊縫以及橋梁、房屋建筑等混凝土構(gòu)建的檢測；射線檢測主要用于機(jī)械、兵器、造船、電子、航空航天、石油化工等領(lǐng)域中的鑄件、焊縫等的檢測；磁粉檢測主要應(yīng)用于金屬鑄件、鍛件和焊縫的檢測；磁粉檢測主要應(yīng)用于金屬鑄件、鍛件和焊縫的檢測；滲透檢測主要應(yīng)用于有色金屬和黑色金屬材料的鑄件、鍛件、焊接件、粉末冶金件以及陶瓷、塑料和玻璃制品的檢測；渦流檢測主要應(yīng)用于導(dǎo)電管材、棒材、線材的探傷和材料分選。針對緊固件的裂紋檢測，可以采用超聲檢測和渦流檢測。例如，在緊固件小裂紋最佳渦流檢測參數(shù)試驗(yàn)研究中，得到了小裂紋渦流檢測參數(shù)與相位信號呈線性關(guān)系的最佳檢測參數(shù)區(qū)段，這對提高棒料小裂紋檢測精度和外置式緊固件渦流檢測參數(shù)的選擇具有重要的指導(dǎo)作用。但渦流檢測干擾因素較多，需要特殊的信號處理技術(shù)。另外還有蘭姆波（Lamb wave）傳播能量譜結(jié)構(gòu)裂紋檢測方法，具有穿透能力強(qiáng)、靈敏度高、快捷方便的特點(diǎn)，但是有時(shí)會產(chǎn)生盲區(qū)，發(fā)生阻塞現(xiàn)象，不能發(fā)現(xiàn)近距離裂紋，對所發(fā)現(xiàn)的缺陷作定性、定量表征比較困難。針對緊固件大部分都采用磁粉檢測和熒光探傷方法檢測，相對檢測效率較高，但是消耗人力、物力大，損害人的身體健康，同時(shí)由于受人為因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。

（2）非常規(guī)檢測方法　當(dāng)對緊固件進(jìn)行裂紋檢測時(shí)，若常規(guī)檢測方法達(dá)不到所要求的目的，可以考慮用非常規(guī)檢測方法。下面列舉三種常用的非常規(guī)裂紋檢測方法。

1）聲發(fā)射技術(shù)。該技術(shù)在承壓設(shè)備裂紋檢測方面最為成熟，在壓力容器、承壓管道的安全評定中已取得較為理想的效果，在航天航空、復(fù)合材料等裂紋檢測方面也得到大力發(fā)展。對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械裂紋診斷，主要在旋轉(zhuǎn)軸、齒輪疲勞裂紋及軸承裂紋檢測等方面有一定程度的發(fā)展。聲發(fā)射的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種動態(tài)檢測方法，聲發(fā)射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是像超聲或射線探傷那樣由無損檢測儀器提供。聲發(fā)射檢測對缺陷很敏感，能夠整體探測和評價(jià)結(jié)構(gòu)中的活性缺陷狀態(tài)。缺點(diǎn)是檢測受材料影響很大；檢測室受電噪聲和機(jī)械噪聲的影響；定位精度不高，對裂紋的識別只能給出有限的信息。

2）紅外檢測。主要應(yīng)用于電力設(shè)備、石化設(shè)備、機(jī)械加工過程檢測、火災(zāi)檢測、農(nóng)作物優(yōu)種以及材料與構(gòu)件中的缺陷無損檢測。紅外無損檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它是非接觸式的檢測技術(shù)，遠(yuǎn)距離空間分辨率高，安全可靠對人體無害，靈敏度高，檢測范圍廣、速度快，對被測物體沒有任何影響。紅外檢測的缺點(diǎn)是由于檢測靈敏度與熱輻射率相關(guān)，因此受試件表面及背景輻射的干擾，受缺陷大小、埋藏深度的影響，對原試件分辨率差，不能精確測定缺陷的形狀、大小和位置，檢測結(jié)果的解釋比較復(fù)雜，需要有參考標(biāo)準(zhǔn)，檢測操作人員需要經(jīng)過培訓(xùn)等。

3）激光全息檢測。主要用于蜂窩結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料檢測，固體火箭發(fā)動機(jī)的外殼、絕熱層、包覆層及推進(jìn)劑藥柱各界面之間缺陷檢測，印制電路板焊點(diǎn)質(zhì)量檢測以及壓力容器疲勞裂紋檢測等。它的優(yōu)點(diǎn)是檢測方便，靈敏度很高，對被測對象沒有特殊要求，并能對缺陷進(jìn)行定量分析。缺點(diǎn)是對于埋藏較深的脫粘缺陷，只有在脫粘面積相當(dāng)大時(shí)才能夠被檢測出來。另外，激光全息檢測多在暗室進(jìn)行，并需要采取嚴(yán)格的隔振措施，因此不利于現(xiàn)場檢測，具有一定的局限性。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械、建筑和采油等工程領(lǐng)域?qū)α鸭y檢測的要求也越來越高，因此出現(xiàn)了很多裂紋檢測新技術(shù)?；谛盘柼幚淼牧鸭y檢測方法和電磁（渦流）脈沖無損檢測是現(xiàn)代常用的新技術(shù)。

（1）基于小波分析的裂紋檢測方法　隨著信號處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于信號處理的裂紋檢測方法，包括時(shí)間域、頻率域及時(shí)頻域方法，主要有傅里葉變換、短時(shí)傅里葉變換、WignerVille分布、希爾伯特-黃變換（HHT）、盲源分離等。其中小波分析的方法最具有代表性。直接利用小波分析的裂紋識別方法可以分為以下兩種：

1）基于時(shí)域響應(yīng)的分析方法。包括利用時(shí)域分解圖的奇異點(diǎn)的方法、利用小波系數(shù)變化的方法和利用小波分解后能量變化的方法?；跁r(shí)域響應(yīng)的分析方法旨在發(fā)現(xiàn)裂紋損傷發(fā)生的時(shí)刻。

2）基于空間響應(yīng)的分析方法。就是用空間位置的空間坐標(biāo)軸代替時(shí)域響應(yīng)信號的時(shí)間軸，以空間域響應(yīng)作為輸入進(jìn)行小波分析?；诳臻g域響應(yīng)分析方法可以確定發(fā)生裂紋的位置。小波方法本身只能進(jìn)行損傷發(fā)生時(shí)刻或損傷發(fā)生位置的判斷，且前者的應(yīng)用更多一些。若想識別小裂紋，則需要將小波與其他方法結(jié)合對裂紋進(jìn)行檢測。

（2）電磁（渦流）脈沖無損檢測　電磁技術(shù)結(jié)合超聲檢測、渦流成像、陣列渦流和脈沖渦流檢測等諸多功能，形成了現(xiàn)代電磁檢測新技術(shù)。其中常見的裂紋檢測技術(shù)有脈沖渦流檢測、脈沖渦流熱成像技術(shù)、脈沖渦流和電磁聲換能器（EMAT）雙探頭無損檢測以及金屬磁記憶檢測技術(shù)。

脈沖渦流用一個(gè)脈沖電流來激勵線圈，對檢測探頭感應(yīng)的時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)信號進(jìn)行分析，選用信號的峰值、過零時(shí)間和峰值時(shí)間來對裂紋進(jìn)行定量檢測。國防科技大學(xué)楊賓峰等用實(shí)驗(yàn)證明脈沖渦流只需一次掃描就可對被測試件上不同深度的裂紋實(shí)現(xiàn)定量檢測；有研究人員利用諧波線圈的替代技術(shù)進(jìn)行脈沖渦流檢測，以自身電場對導(dǎo)體內(nèi)部總電場的貢獻(xiàn)的電偶極子形式的改變高于磁場傳感器所測導(dǎo)體上的改變，找到裂紋區(qū)電偶極子的分布密度來檢測裂紋。

脈沖渦流的缺點(diǎn)是脈沖渦流信號的峰值極易受到其他因素的影響（如提離效應(yīng)），還有脈沖渦流探頭的檢測能力都會影響裂紋的檢測。

脈沖渦流成像儀器都采用線圈作為檢查傳感器。有人用霍爾傳感器作為檢查傳感器。近年來超量子干涉儀器開始應(yīng)用到無損檢側(cè)領(lǐng)域。利用脈沖渦流熱成像技術(shù)消除了其他檢測中的提離效應(yīng)，避免成像結(jié)果產(chǎn)生失真。

有研究人員用類似高斯光束形狀的YNG激光射入金屬板材表面，利用脈沖渦流和電磁聲換能器檢測技術(shù)，通過超聲波波形的突然變化或激光照射裂紋時(shí)波形中頻率成分的突然增加來識別裂紋。

對緊固件裂紋損傷識別雖然已經(jīng)開展了很多研究工作，但是目前的損傷識別方法或指標(biāo)僅局限于傳統(tǒng)檢測方法，考慮到檢測設(shè)備的成本、使用環(huán)境以及人為因素等，對于緊固件的多裂紋和微裂紋檢測是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，要做到快速定位、精確定量，提高檢測精度和可靠性，實(shí)現(xiàn)對裂紋又好又快的檢測，這些都是緊固件裂紋檢測的發(fā)展方向。