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英国高等院校无损检测技术研究与人才培养考察报告

 

英国高等院校无损检测技术研究与人才培养考察报告

清华大学 李路明


  作为中英高校无损检测国际互访的组成部分,由无损检测学会教育培训科普工作委员会组织,华东理工大学屠耀元、刘晴岩,重庆大学王珏、北京航空航天大学周正干、清华大学李路明和四川大学苏真伟组成的六人代表团于9月5日到17日对英国几个著名大学的无损检测实验室进行了访问。代表团在9月13到9月15日还参加了英国无损检测学会第44届年会。
  在英期间,代表团参观考察了帝国理工、布里斯托大学、华威大学、曼彻斯特大学与无损检测相关的实验室并和英方的教授进行了交流。因为学校的安排,我和周正干于9月12日提前回国,非常遗憾未能参加英国无损检测年会和后续的考察。其他几位老师则在会议后考察了赫特福德大学,这次英方组织者田贵云博士是该大学的教授。
  他山之石,可以攻玉。受无损检测信息中心委托,我将上述参观、考察、交流的情况作简要汇报和国内的同行交流。


1、英国大学的无损检测科研概况
  虽然我们考察的学校不全,但它们都是在英国排名前10以内的学校,其研究状况应该能够基本反映英国高校的研究水平。下面简单将上述几个大学所看到比较有特色的科研情况做一个介绍。
  1)帝国理工
  我们参观的帝国理工的实验室是在它的机械工程系。众所周知,帝国理工是提出并发展导波检测理论与技术的先驱,也是该研究领域的权威。它的实验室也非常突出地强调了这一点:围绕导波的理论计算仿真、试验、工程应用研究是实验室的特色和主题,导波的研究主要围绕管道、铁轨等进行,在海洋水下部分的管道腐蚀、铁路铁轨端面裂纹、管道的水泥埋藏部分的缺陷检测等工作非常有特色。
  2)布里斯托大学
  接待我们的是布里斯托大学的Bruce Drinkwater博士。今年4月份,他参加了上海的中英交流会。布里斯托大学的研究工作也主要是围绕声学进行的,涉及导波、声发射波的传播、双频缺陷测量、裂纹宽度、裂纹角度对超声检测的影响等。因为实验室筹建的时间不长,让人感觉充满活力,这和Bruce本人的状态也很有关系。
  3)华威大学
  我们主要考察了华威的机械系和物理系,接待我们的是到过中国的Steve Dixon博士。华威与无损检测相关的研究的突出特点是非接触检测,主要涉及的方法是空气耦合声检测和电磁超声,部分工作和激光超声相关。其中空气耦合声测量的工作主要在机械工程系,其它在物理系。
  空气耦合超声的研究工作主要集中在传感器和超声成像方面,其在薄膜电容声传感器方面的工作非常有特色,而应用在传感器上的MEMS技术及其在MEMS传感器基础上的芯片化令人耳目一新,应该说是声传感器的一个发展方向。
电磁超声的工作非常深入,实验室展示的便携式电磁超声测厚、探伤等技术已接近工程应用阶段,正在进行产业化的工作,而利用电磁超声非接触的测量材料的组织生长方向、电磁超声和激光超声联合检测等工作有新意。
  4)曼彻斯特大学
  曼大的Dewhurst教授和Peyton教授访问过中国,这次是他们两人接待中国代表团。Dewhurst教授在化学工程与科学学院,而Peyton教授在电子与电器学院。
  Dewhurst教授目前的主要工作是激光超声,可惜没有能够参观他的实验室。电子与电器学院无损检测相关的研究的突出特色是断层成像(Tomography)。tomography作为一个算法,其应用已经远远超出了常规的X射线领域,曼大在基于电感、电容、电磁感应、红外、可见光等方面都开展了深入研究,其科研人员展示的管道断层成像对于工业管道内介质的分布分析、硫化床等状态检测都提供了新的技术解决方案,而最让人感兴趣的是人体的电磁断层成像,采用了1MHz的电磁波,对于反恐和未来医学诊断都有潜在的价值。
  几个学校的研究的一个共同特点是重视基础研究,同时强调基础研究的应用背景,基本上可以说是在应用牵引下的基础研究,我想这和发达国家工业界较强的研发能力和高校研究工作的定位有关;另一个感触就是,他们相应的实验设施、装备也都较为先进,这是开展基础研究工作的前提和保障。从科研思路、方法来讲,和国内的一些高校差距不是很大,例如大家都在关心传感阵列检测问题,包括传感器设计制造、信号处理与融合等;都在关注铁轨的检测问题等。
  从涉足的领域来讲,这几个大学的主要研究领域在声学和电磁学,这可能和基础科学的发展阶段有关,但更主要的是和英国大学的机构设置机制有关,英国的大学每个系的教授非常有限,视情况不同,有一个到几个,这样在选择研究内容上必然考虑其研究基础和资源的配置,较为明显地感觉和国内的一个差别是国内的研究工作的重复较多,这对于一个本来研究资源就不丰富的国家来说,就限制了研究水平的提高,当然这和很多因素有关,其中学术交流不都是一个因素,值得研究人员反思。
  另外一个非常值得关注的方面就是,部分学者在关注反恐和医学检测问题,前者和英国前一段的恐怖袭击有关,而后者则是检测学术界的一个发展方向。
 
2、英国大学的无损检测人才培养
  考察的几个大学和以前了解的情况一样,在本科教育方面没有专门的无损检测专业或方向,这和西方专业面设置较宽有关,同时从单纯的学科内涵来讲,无损检测更加侧重在应用技术领域。
  因为时间的限制,有关人才培养方面的探讨不是非常深入,但从实验室的研究人员、研究生的情况来看,英国高校无损检测相关的人才培养主要集中在研究生方面,受培养方式的影响,又集中在博士培养上(英国的硕士培养年限一般为一年,在修完必须的课程后,没有多少时间从事科研工作)。但数量不是很多,主要集中在机械工程、物理、电子科学等领域,这和无损检测自身的学科背景一致。
  另外一个现象就是,这些大学在积极从事在职人员的高层次人才培养,主要对象是大公司的无损检测高级技术人员,进行以解决工程实际问题为目标的学位教育,大学要求他们在学校完成相关课程(可以采用灵活选课、时间不限的方式),结合工程界的实际情况完成研究论文,他们成为类似国内工程方面的论文博士。这方面,帝国理工较为详细地介绍了相关情况。他们认为这对于了解工业界的需求,从工业界得到资助,把握研究方向非常重要。
 
3、英国大学无损检测研究的资助情况
  作为大学的科研工作,大家都关注研究的经费情况和来源。英国这几个大学的做法值得借鉴:
首先,英国的大学重视从工业界得到的资助,他们认为这是其研究工作价值的体现,但就目前的情况来说,他们大部分的资助来自国家的基金(EPSRC),类似于我国的自然科学基金。但是他们获得基金资助的方式有些变化:以帝国理工牵头,英国六个有名的大学成立了一个“无损检测研究中心”(RCNDT),RCNDT在竞争的基础上从EPSRC得到了较大的资助,对于RCNDT的成员,RCNDT有分配从EPSRC得到的研究经费的权利,但是EPSRC的资助是通过类似配套的方式给予申请小组的,也就是说申请人或小组必须首先从工业界获得部分资助,从工业界获得的经费和EPSRC的经费的比例是1:9,显然,国家的投入还是占主要地位,这也是英国的大学能够从事基础研究工作的前提。反观国内,从自然基金委获得的资助相对就要少一些,但最近情况在改善,因为数据不完整,无法给出具体的数据。
 
4、我国大学开展无损检测研究的一点建议
  我国的无损检测技术水平随着国民经济的快速发展也发展很快,但就目前情况来说,我国是一个无损检测技术大国,但还不是一个强国。如何尽快从大变强是无损检测界面临的最大挑战,我国的高等院校不管是从人才培养还是科学研究上都承担着义不容辞的重要角色。
  1)加强学术交流,提高学术水平
  从这次交流来说,我自己感觉收获很多,同行的几位老师也非常有同感。加强学术交流,学习他人的经验,少走弯路是实现快速发展的“捷径”,但这决不是简单的崇洋、照搬,而是要采取积极的拿来主义态度,在交流中借鉴,看到差距,迎头赶上。
随着国内经济的快速发展和综合国力的增强,发达国家非常重视和中国的交往,包括学术交流,这是非常难得的机遇。
  2)坚持有特色的发展道路
  因为各自的经济、社会发展阶段、水平不同,高校在社会、经济等领域中扮演的角色也不同。不重视基础研究,我国的无损检测研究很难在国际的领先阵营中有一席之地;但不考虑实际情况,一味强调我国的高校都必须开展基础研究工作也不合适。中国的无损检测高等教育必须结合国情,走自己的道路:从基础研究到应用研究、从研究型人才的培养到现场检测工程师的培训等方方面面,在可预见的一段时间内可能都是高等院校的任务和责任。
  3)加强联合,促进学术进步
  英国“无损检测中心”的模式非常值得借鉴,能否集中国内有限的资源,通过联合的方式对总体上不多的研究资源进行优化分配,这是实现高效、快速发展必须要考虑的问题,当然这需要高校的同仁和国家相关机构的共同努力。

 

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