在瓜地里的瓜把式，或者賣瓜的營業(yè)員，要判斷哪個瓜熟了，只要往瓜上輕輕一拍，聽聲音，就能夠做出判斷。有時為了更仔細些，他們把瓜用一只手端起來，另一只手拍一拍，一邊聽聲音，一邊憑端瓜的那只手的感覺，就可以綜合做出判斷。
也許你會問，要判斷瓜的生熟，把瓜切開不就一目了然了嗎？當然了，不過切開的瓜，就不能較長時間保存。如果是生瓜，存放幾天，它還能夠自然成熟?？墒前阉虚_后，不能存放太久，就會造成浪費。在我們要了解一件東西內(nèi)部的情況時，直接打開看（例如切開西瓜）是一種辦法，這通常被稱為有損檢驗。因為把它打開了，當然對它是有損傷的。用手拍一拍西瓜，聽聲音，這稱為無損檢驗法。
剛才我們說的對西瓜的生熟檢驗，賣瓜的當然會選擇無損檢驗了。因為對于生瓜，可以放幾天等待熟了繼續(xù)賣。
實際上我們需要檢驗的東西是多種多樣的。一根大型機器上的軸，其中有沒有微裂紋；一件大型的鑄件，其中有沒有砂眼；人的肺部有沒有結(jié)核菌感染，地底下有沒有礦藏，海關需要了解旅客的行李箱里有沒有違禁物品，等等問題，都需要回答。特別是最好用無損檢驗的方法來回答，有的也只能用無損的方法來回答。而要用無損方法來檢驗這些不同的問題，從方法的原理上來說，還是我們一開頭說的拍西瓜辦法的發(fā)展。
一般的固體物體都可以發(fā)出聲音。拍西瓜就是憑借拍西瓜發(fā)出的聲音來判斷生熟的。固體物體也能夠傳播聲音，拍西瓜時，端西瓜的那只手會感覺傳來的振動。一般說，生瓜的硬度比熟瓜大（即彈性系數(shù)較大），而同樣形狀的物體中，彈性系數(shù)大的物體頻率高。我們又知道物體發(fā)聲的頻率還與物體的密度有關。不過生瓜和熟瓜的密度差別不會太大。所以有經(jīng)驗的高手聽聲音大致就能夠判斷瓜的生熟。
其實，用聲音來檢驗的方法，年代已經(jīng)非常早了。早在一二百年之前，在醫(yī)學上人們就已經(jīng)用所謂叩診法來診斷人體深部是否正常。特別是看肺部是不是有由于結(jié)核病引起的空洞。其道理和拍西瓜相同。方法是用左手中指末稍兩指節(jié)緊貼于被檢部位，其余手指要稍微抬起勿與體表接觸；右手各指自然彎曲，以中指的指端垂直叩擊左手中指第二指節(jié)背面。聽叩擊的聲音，有清濁之別，便可以大致確定是否有病。自然是有空洞時聲音比較低沉。
叩診圖
據(jù)說俗語“敲竹杠”，是來自海關的無損傷檢驗。海關人員為了檢查來船是否攜帶犯禁的鴉片，需要敲擊來船的竹篙或竹子。聽其聲音，看其中是否有違禁品。這和拍西瓜是一個道理。由于海關人員經(jīng)常借機敲詐勒索，久而久之，“敲竹杠”便成為敲詐勒索轉(zhuǎn)義語了。
二十世紀初，人們發(fā)現(xiàn)了超聲波，很快人們便發(fā)現(xiàn)超聲波的一些重要特點。頻率在每秒20000次以上的聲音，人耳聽不見，所以稱為超聲波。它有穿透性強、方向性好的特點。用超聲波進行無損檢驗會有更優(yōu)秀的性能。它的原理和拍西瓜完全是一個道理。不同的是，西瓜是用手去拍，而用超聲波檢驗是用一個超聲波發(fā)生器將生出的超聲波傳送到被檢測的物體內(nèi)部，然后在物體另外的地方安放一個超聲波的接收器或顯示設備。這樣，就能夠根據(jù)超聲波傳播中的直射、衰減、受阻、反射等不同情況，來判斷物體內(nèi)部的結(jié)構。
最早超聲波被用于檢測構件的探傷，后來用于醫(yī)學診斷。現(xiàn)在醫(yī)學上常用的超聲波診斷儀，所用的超聲波頻率一般在1~5兆赫之間。
二十世紀末隨著激光技術的發(fā)展，有一種全息照相技術出現(xiàn)。它的原理是，把同一頻率的激光束分成兩束；一束激光直接投射在感光底片上，稱為參考光束；另一束激光投射在物體上，經(jīng)物體反射或者透射，就攜帶有物體的有關信息，稱為物光束。物光束經(jīng)過處理也投射在感光底片的同一區(qū)域上。在感光底片上，物光束與參考光束發(fā)生相干疊加，形成干涉條紋，這就完成了一張全息圖。
全息再現(xiàn)的方法是：用一束激光照射上面得到的全息圖，這束激光的頻率和傳輸方向應該與參考光束完全一樣，于是就可以再現(xiàn)物體的立體圖象。人從不同角度看，可看到物體不同的側(cè)面，就好像看到真實的物體一樣，只是摸不到真實的物體。
利用這一原理，同樣可以拍攝物體內(nèi)部的聲全息圖。這種技術稱為聲全息。這樣物體內(nèi)部的情況就基本了如指掌了。
技術人員在調(diào)試拍攝激光全息圖的數(shù)字合成全息照相系統(tǒng)
在醫(yī)學上，超聲波與聲音的多普勒效應相結(jié)合應用，不僅能夠探測身體內(nèi)部組織的結(jié)構分布，而且還可以辨認血流的速度信息。這就是現(xiàn)今所謂的彩超診斷。
我們經(jīng)常需要了解地下的結(jié)構，看是否有礦藏。這時，可以把地球這個大物體看做像西瓜一樣。不過用手拍一拍就無濟于事了，需要用一個有一定能量的爆炸，或巨大的落錘來激發(fā)一個人工地震。這時，地震波可以通過地層傳播與反射。我們在若干個地方放置探測器來接收傳來的信號，把這些探測器得到的地震信號進行分析，就能夠得到地質(zhì)構造的大致情況，從中判斷有沒有礦藏。
人工地震勘探
? ? ? ?如上圖，在左邊地坑里面有一個爆炸造成人工地震，那輛汽車在進行多點測量。得到的訊號繪制在圖的右半邊。從中可以得到地下密度變化的三個地層。根據(jù)地震波的速度還能夠計算出層間的距離。圖的右邊有一輛車正在挖掘地坑，準備做下一次的人工地震。
1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了一種可以穿透許多種常見光不能穿透的物體的射線，當時不知道這種射線是不是人類認識過，所以稱為X射線。后來也就發(fā)現(xiàn)，它是一種波長為范圍在0.01納米到10納米之間的電磁輻射波。自然這種新射線便很快用于無損檢驗上，特別是用于醫(yī)療診斷上。由于X射線遇到比較密實的物體衰減得快，而遇到稀疏的物體衰減得慢。所以從拍攝的膠片上就能夠發(fā)現(xiàn)人體或物體內(nèi)部的異常。迄今，X射線的感光片對于肺部、骨骼、牙齒等有無病變，仍然是最常規(guī)的診斷手段。
X射線透視片有一個缺點，就是它是一張平面的圖像。很難判斷沿射線方向上異常部分的深度。
隨著計算機的發(fā)展，人們將X射線與計算機分析相結(jié)合產(chǎn)生了一種新的技術：計算斷層攝影（Computed Tomography），簡稱CT。1969年英國的電子學工程師漢斯菲爾德（Sir Godfrey Newbold Hounsfield，1919–2004）首先設計成電子計算機斷層成像裝置。1972年這一成果在放射學年會上公布于世。1979年與之前（1963、1964年）發(fā)表論文論證CT原理的美國物理學家科馬克（Allan MacLeod Cormack，1924–1998)共同獲得了諾貝爾醫(yī)學生物學獎。
CT的原理是，由變換位置的X射線管發(fā)出的X射線束對所選層面變換方向進行掃描，由探測器接收。測定透過的X射線量，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)入計算機儲存。X射線在物體內(nèi)部的每一點（由于該點的密度不同）都有一個衰減值，而衰減值是物體密度的函數(shù)。計算機存儲的是關于X射線束的初始坐標和射線不同傾角的數(shù)值，從這些數(shù)值要去計算物體內(nèi)部的密度，這首先從數(shù)學原理上來說是可能的。由存儲的這些數(shù)據(jù)可以通過計算得到該層面各單位容積的X射線衰減值，也就相當于各部分的密度值，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器在陰極射線管影屏上轉(zhuǎn)成CT圖像。臨床上將此圖像再攝于膠片上，醫(yī)生可以通過它來更準確的診斷。
與CT技術發(fā)展的同時，還有一種診斷技術產(chǎn)生。這就是上世紀80年代進入臨床應用的核磁共振技術。
1946年，費利克斯·布洛赫（Felix Bloch，1905–1983）和愛德華·珀塞爾（Edward Mills Purcell，1912–1997）發(fā)現(xiàn)，將具有奇數(shù)個核子（包括質(zhì)子和中子）的原子核置于磁場中，再施加以特定頻率的射頻場，就會發(fā)生原子核吸收射頻場能量的現(xiàn)象，這就是人們最初對核磁共振現(xiàn)象的認識。為此他們兩人獲得了1952年度諾貝爾物理學獎。
核磁共振的基本原理是：原子核有自旋運動，在恒定的磁場中，自旋的原子核將繞外加磁場作回旋轉(zhuǎn)動，叫進動（precession）。進動有一定的頻率，它與所加磁場的強度成正比。如在此基礎上再加一個固定頻率的電磁波，并調(diào)節(jié)外加磁場的強度，使進動頻率與電磁波頻率相同。這時原子核進動與電磁波產(chǎn)生共振，叫核磁共振。核磁共振時，原子核吸收電磁波的能量，記錄下的吸收曲線就是核磁共振譜（NMR-spectrum）。由于不同分子中原子核的化學環(huán)境不同，將會有不同的共振頻率，產(chǎn)生不同的共振譜。記錄這種波譜即可判斷該原子在分子中所處的位置及相對數(shù)目，用以進行定量分析及分子量的測定，并對有機化合物進行結(jié)構分析。
核磁共振用到醫(yī)學上，即Megnetic Resonance（MR）是醫(yī)學影像學的一場革命，生物體組織能被電磁波譜中的短波成分，如X射線等穿透，但能阻擋中波成分，如紫外線、紅外線及短波。人體組織允許磁共振產(chǎn)生的長波成分，如無線電波穿過，這是磁共振應用于臨床的基本條件之一。核子自旋運動是磁共振成像的基礎，而氫原子是人體內(nèi)數(shù)量最多的物質(zhì)；正常情況下人體內(nèi)的氫原子核處于無規(guī)律的進動狀態(tài)，當人體進入強大均勻的磁體空間內(nèi)，在外加靜磁場作用下原來雜亂無章的氫原子核一起按外磁場方向排列并繼續(xù)進動，當立即停止外加磁場磁力后，人體內(nèi)的氫原子將在相同組織相同時間下回到原狀態(tài)，這稱為馳豫（Relaxat
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