中国超声波探伤仪行业分析报告文档格式.docx
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难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷
受试件表面状态影响很大，如果缺陷中填塞有较多杂质时将影响其检测的灵敏度。
适用范围
金属制品原材料、零部件和焊缝，适合于厚度较大的零件检验
碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝
管材检测
铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测
金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测
2）非常规无损检测技术有：
－声发射AcousticEmission（缩写AE）；
－泄漏检测LeakTesting（缩写UT）；
－光全息照相OpticalHolography；
－红外热成象InfraredThermography；
－微波检测MicrowaveTesting
二、超声波探伤仪
1.超声波探伤仪概念
超声波探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器，它能够快速、便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷（裂纹、疏松、气孔、夹杂等）的检测、定位、评估和诊断。
既可以用于实验室，也可以用于工程现场。
广泛应用在锅炉、压力容器、航天、航空、电力、石油、化工、海洋石油、管道、军工、船舶制造、汽车、机械制造、冶金、金属加工业、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。
2.超声波探仪发展历程
3）国外超声波探伤仪发展历程
✧起步——20世纪20年代末：
前苏联人首先提出了用超声波检测金属物体内部缺陷的建议。
并于第二次世界大战后研制成第一种穿透式检测仪器对材料进行检测。
由于是穿透法,分辨率差,灵敏度低,操作不便,应用范围小，所以，不久这种仪器就被淘汰了,未能应用于工程检测。
✧发展——20世纪40年代——脉冲反射法和仪器的出现：
美国的Firestone首次介绍了脉冲回波式超声检测仪，利用该技术，超声波可从物体的一面发射并接收，且能够检测小缺陷，较准确的确定缺陷的位置及测量缺陷尺寸。
随后，由美国和英国开发出了A型脉冲反射式超声检测仪，并逐步用于锻钢和厚钢板的检测。
50年代初,世界各主要工业国家相继采用脉冲反射式超声波探伤仪对钢铁,造船和机械制造部分材料进行探伤.
——20世纪60年代——电子元器件和电子技术设计的进步：
各种试块的标准化、系列化促使了超声波探伤仪主要指标的标准化、超声波换能器性能的优化和系列化.脉冲回波技术至今仍是通用性最好、使用最广泛的一种超声检测技术。
在此基础上，超声检测发展为一个有效而可靠的无损检测手段，并得到了广泛的工业应用。
——20世纪70年代——计算机技术的发展：
计算机有可能应用于自动超声检测信号处理中,即将监测到的超声回波信号,经A/D变换后，进入计算机后，进行处理。
由于计算机的介入，一方面提高了设备的抗干扰能力；
另一方面利用计算机的运算功能，实现了对缺陷信号的自动读数、自动识别、自动补偿、定量和报警。
——1983年——大规模集成电路和微机技术的快速发展：
德国KrautKramer公司推出第一台便携式数字化超声波探伤仪USD1型，采用的是Z80CPU,尽管重量较重/体积较大/功能较差，但其自动设置DAC曲线/自动判伤/数据存储和打印输出功能已显示出数字化超声波探伤仪强大的生命力。
✧现状——数字化、TOFD等技术为主导，超声导波、电磁超声检测、超声波相控阵等开始逐渐显示出其强大的生命力。
4）国内超声波探伤仪发展历程
✧起步——1950至1980年：
l950年铁道部引进瑞士的穿透式超声波探伤仪并用于路轨检验，是国内应用这一技术的开端。
50年代初引进苏联超声波探伤仪,初期长春应用物理所的查天锡、向明等仿制了加拿大生产的超声波探伤仪,1953年上海材料研究所前身综合应用研究所也去长春仿制了加拿大生产的超声波探伤仪,并与长春所一起在工业生产中推广超声波探伤技术,与此同时,上海江南造船厂的吴绳武等人试制出超声波探伤仪,小批量生产推向市场。
60年代,先后形成上海仪器厂原中原电器厂、营口探伤仪器厂、武汉电子仪器厂和汕头超声波仪器厂等超声波仪器专业生产厂。
✧发展——1980至1989年——模拟超声波发展阶段：
80年代初,国内各生产厂研制生产的超声波探伤仪的放大器线性、动态范围、灵敏度余量、当量读数精度等主要技术指标均有大幅度提高,较好地满足了超声探伤技术的需要。
特别值得一提的是,1980年汕头超声仪器厂推出的CTS-22型超声波探伤仪的主要性能指标与当时国际同类仪器水平相当,而且外形美观,稳定性、可靠性均有很大的提高,因此深受国内用户好评。
——1989至2000年——数字超声波发展阶段：
1989年中科院武汉物理所武汉科声技术公司研制成功国内第一台全数字化超声波探伤仪（KS1010型）,并于1990年批量推向市场,与此同时中科院声学所数字、模拟组合式电脑超声波探伤仪亦研制成功,推向市场。
从而推进了我国新一代数字化超声波探伤仪的发展。
✧现状——我国目前已数字机为主，同时出现了TOFD、相控机、电磁超声检测等，产品同世界同步。
目前，市场上质量最轻，体积最小的仪器近250克，最多通道数为16通道（即一次最多可以使用16个探头同时进行检测）。
3.超声波探伤仪技术发展路线
穿透式检测
脉冲回波式
衍射时差法TOFD
数字化、智能化
超声波相控阵
超声导波
超声波探伤仪出现至今，经历了穿透式检测和脉冲回波，目前，脉冲回拨仍然是主导技术，成为推动超声波探伤仪发展的主要力量，模拟式超声波探伤仪采用的就是该技术，在该技术的基础上，将计算机技术与之相结合，产生了数字式超声波探伤仪。
未来超声波探伤仪技术将向超声导波和电磁超声检测技术等方向发展。
1）衍射时差法TOFD：
是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。
是一种使用两个探头以一发一收模式进行检测的技术。
TOFD探测并记录来自缺陷端部的衍射信号，从而进行缺陷探测和缺陷定量。
TOFD数据显示在灰度图象B扫描视图中。
是一种利用超声波衍射现象、利用缺陷端点的衍射波信号检测或测定缺陷尺寸的超声检测技术。
TOFD技术具有以下优越性：
✧一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度；
✧可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高；
✧能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感；
✧可以识别向表面延伸的缺陷；
✧采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观；
✧对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm；
✧和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%；
2）超声波相控阵：
通过软件可以单独控制相控阵探头中每个晶片的激发时间，从而控制产生波束的角度、聚焦位置和焦点尺寸。
最初,系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。
然而随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测,特别是在核工业及航空工业等领域。
超声相控阵技术具有以下优势：
✧实时彩色成像，包括A/B/C/D和S-扫描，便于缺陷判读，不会误判或漏判缺陷；
✧相控阵技术可以实现线性扫查、扇形扫查和动态深度聚焦，从而同时具备宽波束和多焦点的特性，因此检测速度可以更快更准；
✧相控阵具有更高的检测灵活性，可以实现其它常规检测技术所不能实现的功能，如对复杂工件检测；
✧容易检测各种走向、不同位置的缺陷，缺陷检出率高，检测范围广，定量、定位精度高；
✧扫查装置简单，便于操作和维护；
使用更便捷，对人体无伤害，对环境无污染；
✧检测结果受人为因素影响小，数据便于储存、管理和调用，以及连接电脑打印查看。
也可以直接连接鼠标在仪器上操作。
✧可以节省许多成本费用，一探头+各角度楔块的多用处，可以自动生成图文缺陷报告，若有内部网路可以直接发送质检报告到数据中心查阅。
3）超声导波：
频率范围为5～60kHz，传播速度为3260m／s，它的检测过程是采用机械或气体施加到探头背面使探头与管道表面接触，达到超声波良好耦合的。
管道环向的超声波探头均匀的间隔排列，使得声波以管道轴芯为对称传播。
因为环向声波沿着管道传播，整个管壁被声波的运动激励，管道作为波导媒体而“工作”，即导波名词来源。
多用于长距离管道。
超声导波与传统超声波检测的最大区别为，超声导波可在一个测试点对一条长输管道材质进行100检测，而传统超声波只能对一个测试点进行检测。
4.超声波探伤仪产品基本构造
模拟机：
CTS-22（广东汕头超声电子股份有限公司，简称汕头超声）
数字机：
CTS-9002plus（汕头超声）
TOFD超声波探伤仪：
CTS-1008plus（汕头超声）相控阵超声波探伤仪：
CTS-602
一台完成的超声波探伤仪由主机（显示屏、主板电路、键盘、插孔等）、探头、耦合剂、电源（电池）等构成。
各技术、型号不同的产品，虽然在外观和主机内部构造上不同，但整体结构没有发生很大变化。
5.超声波探伤仪性能指标
1）分辨力
指在屏幕上区分相邻两缺陷的能力。
能区分的相邻两缺陷的距离愈小，分辨力就愈高。
2）动态范围
指仪器屏幕容纳信号大小的能力。
3）水平线性误差
指仪器屏幕上时基线显示的水平刻度值与实际声程之间成正比的程度，或者说是屏幕上多次底波等距离的程度。
仪器水平线性的好坏直接影响测距精度，进而影响缺陷定位。
4）垂直线性误差
指仪器屏幕上的波高与探头接收的信号之间成正比的程度。
垂直线性的好坏影响缺陷定量精度。
5）信噪比
指屏幕上有用的最小缺陷信号幅度与无用的噪声杂波幅度之比。
信噪比高，杂波少，对探伤有利。
信噪比太低，容易引起漏检或误判，严重时甚至无法进行探伤。
6）灵敏度
指整个探伤系统（仪器和探头）发现最小缺陷的能力。
发现缺陷愈小，灵敏度就愈高。
7）质量和体积大小
第二章我国超声波探伤仪行业基本情况
一、我国超声波探伤仪行业发展历程
1.起步：
20世纪50年代—60年代
20世纪50年代初，我国超声波探伤仪行业开始萌芽。
当时没有专门的厂商生产研制机器，而是由长春应用物理所、上海材料研究所仿制外国仪器，由上海江南造船厂试制，并在工业生产中予以推广。
60年代，先后出现了上海仪器厂原中原电器厂、营口探伤仪器厂、武汉电子仪器厂和汕头超声波仪器厂等超声波仪器专业生产厂，但生产规模都比较小。
2.发展：
20世纪70年代—现在
70年代开始，随着我国超声波探伤研制技术的发展，超声波探伤仪生产企业开始增加，开始出现了专业生产超声波探伤仪的企业，如武汉中科、南通友联等，生产产品数量也在增加，产品技术性能也紧随世界水平。
同时，上海仪器厂原中原电器厂、营口探伤仪器厂、武汉电子仪器厂等开始推出超声波探伤仪生产舞台。
目前我国共有超声波探伤仪生产厂家十几家，生产的产品包含所检对象种类繁多，尺寸大小不等，制造方法也各式各样。
这些厂家全部以数字机为主导产品，其中2家仍生产模拟机，2家已能够生产具有TPFD功能的产品，1家生产相控机，1家生产电磁超声波探伤仪。
2007年年销售量3000台以上，广泛应用在特种检测行业、航天航空、电力、石油化工、机械制造、冶金、钢结构、铁路交通、核能电力、高校等行业。
二、超声波探伤仪上下游行业分析
（一）上游行业分析
1.单片机行业
单片机占数字超声波探伤仪成本的30%左右。
单片机（MCU）是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
超声波探伤仪所需要的单片机是8位单片机,相关技术已经相当成熟.目前单片机16位、32位已经比较普遍。
国际单片机市场竞争比较激烈，世界主要巨头们一方面增加科技投入、提高技术水平，另一方面通过海外并购等进行扩张。
目前中国市场中的主要进口单片机供应商包括：
瑞萨科技（日）、飞思卡尔半导体（美）、MicrochipTechnology（微芯）（美）、NEC电子（日）、英飞凌（德）、东芝（日）、Atmel（美）、三星（韩）、恩智浦半导体（NXP）（荷）及意法半导体（瑞士）。
其中，MicrochipTechnology的8位单片机在全球的销售额和付运量均排名第一。
近几年，国内单片机设计制造有的很快的发展，台湾的凌阳、盛群等公司以及大陆的宏晶科技、海尔、新华龙、中颖等企业生产的单片机都逐渐地占据了一定的市场。
国内单片机企业目前有2000家（截至2010年6月30日），多数为代理经销商。
2.工控机行业
工控机占数字超声波探伤仪成本的20%左右。
工控机（IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。
工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。
目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。
目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；
各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；
软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。
在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。
某些企业以每年超过100％的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且已成功打入国际工控市场。
目前我国工控机的市场规模约200亿元
不同企业采用的商业模式不同，主要有以下几种：
✧按单设计服务（DesignToOrderService-DTOS）按单生产服务（BTOS）——研华
✧为库存生产（MaketoStock）——其他
现国内市场主要工控机厂商有台湾的研华、磐仪、大众和大陆的研祥、华北、康拓等。
工控机价格2000——10000不等。
Ø
研祥智能科技股份有限公司（研祥）成立于1993年，是中国最大的特种计算机研究、开发、制造、销售和系统整合于一体的高科技企业。
2003年10月10日，研祥智能于香港联交所上市，股票代码8285，是中国同行业中唯一的上市公司。
目前全国第一，全球第五，预计到2013年取得全球第一的位置。
2008年销售33亿，占全国市场的80%。
相对研华，价格略低，功能和售后都不错。
研华是一家全球领先的网络平台（ePlatform）服务供应商。
自1983年创立以来，研华始终致力于为工业电脑和自动化市场开发并生产高质量、高性能的网络平台产品及服务。
经过20多年的发展，研华已经在网络平台服务市场中积累了丰富的经验，并为全球用户提供全面的系统整合硬件、软件、客户服务、全球后勤支持和电子商务基础设施等解决方案。
在研华的支持下，系统整合商合作伙伴很好的实现了自身解决方案和服务的增值。
价格相对较高，但是历史较长，有自己的核心技术，口碑很好。
（二）下游行业分析
目前,超声波探伤仪主要应用于电力、特检、铁路、航空航天、钢铁、机械以及石油化工等行业。
2007年销售的3000台超声波探伤仪中，应用于以上各行业的数量参见图一。
1.电力行业
1）超声波探伤仪的应用
用于发电厂设备、部件（如三通、弯头、焊缝）等的日常检测，以预防和避免安全事故的发生。
2）电力行业概况及盈利能力
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。
2008年、2009年，受宏观经济和煤炭价格影响，电力供求增长率双双下降，全国电力企业普遍亏损。
2008年全行业亏损约700亿元。
（见表一）
年度项目
2007
2008
2009
发电量（亿千瓦时）
32,559
34,334
36,621
增速
14.40%
5.45%
6.66%
消费量（亿千瓦时）
32,458
34,381
36,430
14.42%
5.92%
5.96%
数据来源：
中国电力企业联合会
表一：
电力行业2007年至2009年发展供求情况
3）电力行业运营模式
电力行业属于国有垄断的产业，可划分为发电、供电两大系统和发电、输电、供电、用电四大环节，发电系统根据电厂的电能级别以及所处的位置分为夸王电厂、网级电厂、省级电厂、自备电厂及小水电等四个发电级别，统一向电网供电，供电系统实行分层次管理，即分为国家电力公司、网局/独立省局、地区和县电力公司四级；
全国共有地区以上供电局约280个。
总体架构为金字塔形，上层对下层进行严密的控制。
电力生产的产品是电能，其有着发、输、配、用同时完成，不能储存的特点。
由发电系统向供电系统售电，供电系统将电经由高压电网送往全国各个城市并售给每个用电户，其中的资金结算由电网的计量关口电能表确定，是一个复杂严密的过程。
中国电力行业主要集中在五大电力集团，它们是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国电集团公司以及中国电力投资集团公司。
4）行业预测
2010年一季度，国民经济总体回升向好态势进一步发展，带动发电量稳步增长，电力行业回升基础不断巩固。
宏观经济的高增长预计将带动全会用电量的高增长，预计2010年全会用电量增长7％。
电力装机增速明显回落，机组利用小时将小幅增长。
预计10年新增风电装机容量1000万千瓦时，累计风电装机量达2750万千瓦，占总装机容量达到3％。
2.特检行业
提供考试考核器材（主要是武汉中科创新和南通友联）；
特检机构进行检测（锅炉、压力容器、压力管道、电梯等）。
2）我国特检行业概况
我国的特种设备检测机构，多属于不以盈利为目的的事业单位，主要由客户主动联系检测机构，由检测机构提供服务的模式，在其提供特检服务时收取的检验费用，遵循以收抵支、差额补助、盈余分成、年终结余可结转下年度使用的管理制度。
目前，我国拥有国家级特检院一个——中国特种设备检测研究院，以及各省级以及地级特检院——山东（15）、江苏（18）、天津、广西（6）、深圳、浙江、陕西
（1）等共1100多家。
3.铁路行业
用于钢轨、车轮，车轴等的日常监测，以预防和避免列车安全事故的发生。
2）行业概况及盈利能力
铁路行业具有规模性、垄断性、服务的可替代性、公共性与企业型并存的特点。
我国铁路行业处于成长期，毛利率8~9%，盈利能力较低。
根据十一五规划，“十一五”期间（2006-2010），中国铁路发展的主要目标是：
建设新线17000公里，其中客运专线7000公里；
建设既有线复线8000公里；
既有线电气化改造15000公里。
2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，复线、电化率均达到45%以上。
快速客运网总规模达到20000公里以上，煤炭通道总能力达到18亿吨，西部路网总规模达到35000公里，形成覆盖全国的集装箱运输系统。
2008年和2009年，铁路基础建设投资都以80%左右的速度增长（见表二）。
年度项目
基础建设投资（万元）
窗体顶端
1,789.99窗体底端
3,371.59窗体底端
6,005.64
-
88.4%窗体底端
77.9%
中华人民共和国铁道部
表二：
铁路行业2007年至2009年发展情况
3）运营模式
我国铁路分为国家铁路、合资铁路和地方铁路三类，其中国家铁路在营业里程、周转量方面占绝对优势。
我国国家铁路运营模式主要实行的是“网运合一+客货合一”的完全一体化的垄断性组织结构，“政企不分”是其最主要的特征。
目前，我国铁路运输业实行的是“三级管理”（铁道部、铁路局和基层站段）的金字塔式结构，铁道部下属16个铁路局。
在收入分配体制上实行“管内归己、直通清算”。
2010年，铁路部门计划安排固定资产投资8235亿元，其中基础建设投资7000亿元，增长16.56%。
虽然增速大幅度回落，基础建设投资绝对量仍很大。
4.钢铁行业
检测钢铁在锻造过程中的缺陷和裂缝以及钢管、钢条等，避免影响今后的使用。
钢铁行业是国民经济的支柱产业，是关系国计民生的基础性行业。
作为原材料工业，在国民经济中占有不可替代的地位。
钢铁工业作为一个原材料的生产和加工部门，处于产业链的中间位置。
它的发展与国家的基础建设以及工业发展的速度关联性很强。
钢铁行业具有以下特点:
✧基础性行业具有较高的产业关联度
✧周期性行业，受经济发展周期的影响大
✧典型的规模经济特征
✧“双高”产品具有资金壁垒和技术壁垒的双重壁垒
✧外部不经济
近年来，我国钢铁行业工业产值高速稳定增长，大大高于同期GDP增速。
行业工业产值占GDP的比重呈提高态势，从2003年的7.27%提高到2007年的12.36%，2008年更是提高到了14.88%，行业在国民经济中的地位稳固（见表三）。
国内生产总值（现价）
增长率
钢铁行业工业产值
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