在工业领域，螺栓被称为“工业之米”，属于紧固件的范畴，是应用最广泛的基础零件之一，在工程建筑、轨道交通、航空航天等各行各业中扮演着至关重要的角色，而作为近十年发展迅速的风电领域也对螺栓等紧固件有着严格的要求。
风电机组高强螺栓主要用于重要结构之间的连接，是风电机组的关键组成部分，影响着风电机组构件之间的连接可靠性和整个风电机组的服役效果及寿命。据统计，风电高强螺栓约占整台机组螺栓的77%，以某3 MW风机为例，高强度锚栓216支、塔筒螺栓432支、叶片螺栓336支、其他连接件约300支。
在复杂的应力、高温高压、周期振动等各种恶劣工况下工作，风电高强螺栓很容易产生裂纹，这些裂纹一般不易被发现，但在裂纹发展一定程度时，就经常会发生脆性断裂，从而造成重大安全事故。
因此，风电高强螺栓原位检测技术研究迫在眉睫，为了确保工业安全，必须尽早发现裂纹缺陷，以便及时更换，把隐患扼杀在摇篮中。作为目前无损检测领域热度较高的超声波技术成为了研究重点，该技术也逐渐向螺栓轴向应力和疲劳裂纹的检测应用发展。
一、螺栓缺陷检测技术
目前对螺栓的检测主要包括出厂或拆卸检测和原位检测，其中出厂或拆卸检测以常规无损检测为主，辅以金相检测分析，原位检测即是在螺栓服役不拆卸状态下进行检测，可以采用超声检测技术。
（一）磁粉检测
磁粉检测技术是一种用于检测铁磁体表面或近表面的微细损害的方法，利用磁粉进行螺栓检测时，需将螺栓进行纵向磁化，在螺栓端面磁化，磁场将与螺纹平行，很难发现环向裂纹。对于不允许拆卸或难拆卸的情况，此种方法难以使用。
（二）渗透检测
渗透检测可用于检测结构件表面的裂纹、气孔、缩孔、疏松等缺陷，可应用于检测有色金属的锻件、冶金件、焊接件以及各种陶瓷、玻璃制品，适用于原材料、在制零件、成品零件和在役零件的表面质量检验。
（三）涡流检测
载有交变直流的检测线圈接近被检测的导电试件时，表面和近表面将感应出涡流。通过测定检测线圈阻抗的变化，即可非破坏性地判断出被检件有无缺陷的信息。利用涡流对螺栓进行无损检测无法准确有效地检测出螺栓头与杆结合部位以及螺纹尾部的缺陷。
（四）声发射检测
声发射技术作为一种动态无损检测技术，被用作监测材料损伤现象，而螺栓断裂前必会在材料层面有显著的声发射现象。弹性波可被传感器采集并转换为声发射信号，这种信号可以作为评判螺栓是否发生损伤的依据。但声发射检测技术对于检测人员的数据处理能力、专业能力要求较高，运用声发射技术检测原位螺栓无法满足检测的时效性要求。
（五）超声检测
以上四种常规无损检测方法不适于原位螺栓检测应用，超声检测具有检测准确率高、设备简单、操作便捷的优点，可以实现螺栓的高效原位检测。目前的研究热点聚焦在相控阵超声检测技术，其检测原理如图1所示。
通过控制每一个晶片的激发时间，可以达到控制波阵面的效果。若在某个位置需要一个聚焦或者偏转的波阵面，则可根据不同阵元发射子波传播到设定位置的时间进行相应的延迟控制，便可以实现相控聚焦或者偏转的功能，如图2所示。各晶片产生的超声波叠加之后合成的超声波与单个相同面积同样晶片产生的超声波基本一致。
相控阵超声检测等同于同时拥有许多角度的超声波，多种角度的探头同时工作，具有聚焦功能，可以检测复杂工件，缺陷显示直观。
全聚焦成像是一种新的相控阵成像技术，是基于全矩阵采集数据进行的一种后处理成像算法，如图3所示，全聚焦技术是对检测区域内的每一个像素点都进行类似于相控阵技术的延迟聚焦计算，使得每个晶片都接收所有晶片的声场回波信号，然后进行叠加。通过全矩阵捕捉实现更高精度的分辨率和更高的检测灵敏度，增强结果的可视化程度，使得结果显示更直观、更简洁。
全聚焦相控阵技术具有图像分辨率高、聚焦效果好、信噪比高、缺陷检出率高、误判率低、有效声场覆盖范围宽等优势。
二、螺栓应力检测技术
螺栓预紧力的大小是评价当前螺栓可靠性的关键指标，螺栓在服役过程中所受到的冲击、振动、动态负载及沉降、蠕变、弛豫均会引起螺栓的预紧力降低。预紧力异常不仅会导致结构失效，从而造成经济的损失，还可能造成更严重的安全事故。目前，国内外针对螺栓应力检测的方法主要有扭矩扳手法、应变片法、压力传感器法、光纤光栅法、超声波法等，具体如图4所示。超声波法是基于材料的声弹性效应，通过研究螺栓轴向应力与超声波传播时间变化，利用发射和接收时间差测量螺栓的轴向应力。
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