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無(wú)損探傷檢測(cè)在中國(guó)古代的應(yīng)用
我們的祖國(guó)是世界文明古國(guó), 對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有過(guò)偉大的貢獻(xiàn), 我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)文化遺產(chǎn)中就有不少應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的記載,從中可以看出我國(guó)古代早已具有樸素的無(wú)損檢測(cè)科學(xué)思想。
在我國(guó)先秦時(shí)期的《考工記》、《墨經(jīng)》等著作中,記載著光學(xué)、力學(xué)和聲學(xué)的物理學(xué)知識(shí),從而使無(wú)損檢測(cè)的樸素思想可以追溯到遠(yuǎn)古的時(shí)代。
早在2500多年前,我國(guó)春秋時(shí)期的齊國(guó)有部重要的手工業(yè)工藝技術(shù)典籍《考工記》,就記載著當(dāng)時(shí)銅冶煉過(guò)程中用無(wú)損檢測(cè)的方法控制鑄銅質(zhì)量?jī)?nèi)容:“凡鑄金之狀,金(銅)與錫,黑濁之氣竭,黃白次之;黃白之氣竭,青白次之;青白之氣竭,青氣次之,然后可鑄也?!?/SPAN>
這段文字準(zhǔn)確地記載了銅冶煉時(shí),通過(guò)觀(guān)察煙氣的顏色以確定冶煉的過(guò)程,即借助冶煉時(shí)煙氣的不同顏色來(lái)判斷被冶煉的銅料中雜質(zhì)揮發(fā)的情況,從而判定銅水出爐的時(shí)機(jī)。
這說(shuō)明我國(guó)春秋時(shí)代就有樸素的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用,這與今天的紅外測(cè)控技術(shù)何其相似。公元前400年,墨翟(公元前478—前392)在《墨經(jīng)》中記載并論述了有關(guān)小孔成像及光色與溫度的關(guān)系。
在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,我國(guó)發(fā)現(xiàn)磁石具有吸鐵和指南的性質(zhì)。公元前3世紀(jì),古書(shū)《韓非子》記載有司南(磁鐵石指南的現(xiàn)象);《呂氏春秋》記有“慈(磁)石召鐵”, 這也許是磁場(chǎng)吸引力的最早記載。公元前2世紀(jì),劉安(公元前179—前122)著《準(zhǔn)南子》,記載了人造磁鐵和磁極斥力等現(xiàn)象。
《論衡》是東漢王充(公元27 97年)所著,記載有關(guān)力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等方面的物理知識(shí),內(nèi)容十分豐富。王充在《論衡》中有:“生人所以言語(yǔ)呼吁者,氣括口喉之中,動(dòng)搖其舌,張歙其口,故能成言。譬猶吹蕭笙,蕭笙折破,氣越不括,手無(wú)所弄,則不音。夫簫之管猶人之口吞也,手弄其孔猶人之動(dòng)吞也?!庇终f(shuō):“令人操行變氣遠(yuǎn)近,宜與魚(yú)等,氣應(yīng)而變,宜與水均?!?/SPAN>
可見(jiàn)他已認(rèn)識(shí)到人發(fā)聲是使空氣振動(dòng)而產(chǎn)生的,指出了振動(dòng)的傳播要通過(guò)媒質(zhì),并將聲音在空氣中的傳播用可見(jiàn)的水波的傳播來(lái)作了比喻。這種比喻,在今天超聲檢測(cè)中講聲波的干涉和衍射時(shí),仍然適用。
《夢(mèng)溪筆談》是北宋中期的政治家和科學(xué)家沈括(1031—1195)所著,這是一部在中國(guó)科學(xué)史上占有重要地位的著作,記載有關(guān)于地磁偏角的發(fā)現(xiàn),凹面鏡成像原理和共振現(xiàn)象等。
《夢(mèng)溪筆談》指出“方家以磁石磨針?shù)h,則能指南,然常微偏東,不全南也?!闭f(shuō)明沈括在實(shí)驗(yàn)中已發(fā)現(xiàn)了磁偏角?!秹?mèng)溪筆談》還除了通俗地講了凹面鏡成像和針孔成像的道理,對(duì)光的直線(xiàn)傳播、光的折射現(xiàn)象和虹的形成進(jìn)行了研究和解釋。這些道理在今天的磁力探傷和射線(xiàn)探傷中仍然適用。
元朝時(shí)代的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家趙友欽(1279—1368)著《革象新書(shū)》,記載有他作過(guò)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)以及光的照度、光的直線(xiàn)傳播、視角與小孔成象等問(wèn)題。
他在書(shū)中對(duì)光學(xué)現(xiàn)象作了比較深入的研究和詳細(xì)的描述,并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行小孔成像的研究,指出了小孔成像的規(guī)律。他在實(shí)驗(yàn)中指出,光通過(guò)小孔時(shí),不論孔的形狀如何,屏上得到的光斑總是發(fā)光物的像。
當(dāng)孔相當(dāng)大時(shí),則屏上得到的光斑形狀隨孔的形狀而定,孔方則方,孔圓則圓。他對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的解釋是“罅小則不足容日月之體,是以隨日、月之形而圓,及其缺則皆缺。”
“罅大而可容日、月之體也?!闭f(shuō)明了小孔成像與孔的大小有關(guān)。經(jīng)過(guò)一系列的周密的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)以后,趙友欽指出:“凡景近竅者狹,景遠(yuǎn)竅者廣;燭遠(yuǎn)竅者景亦狹,燭近竅者景亦廣。
景廣則淡,景狹則濃。燭雖近而光衰者,景亦淡,燭雖遠(yuǎn)而光盛者,景亦濃。由是察之,燭也,光也,竅也,景也,四者消長(zhǎng)勝負(fù),皆所當(dāng)論者也。”這段論述與今天射線(xiàn)探傷中關(guān)于幾何不清晰度的解釋可以說(shuō)是完全一樣。
根據(jù)聲音頻率的變化來(lái)判斷物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種古老的檢驗(yàn)方法。在我國(guó)明朝時(shí)期宋應(yīng)星所著《天工開(kāi)物》一書(shū)有如下記載:“凡釜,即成后,試法以敲之,響聲如木者佳,聲有差音則鐵質(zhì)未熟之故,它日易損壞?!边@種古老的聲音檢測(cè)方法,在今天質(zhì)量檢測(cè)中仍有廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)如同群星燦爛,光輝閃耀,只是到了近代由于清朝封建王朝的腐敗和外國(guó)帝國(guó)主義的入侵,我國(guó)的科學(xué)技術(shù)才逐漸落后了。
注明:本文轉(zhuǎn)載自呼倫貝爾日?qǐng)?bào)