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混凝土结构检测 

发(fa)布(bu)时间:2019/11/23
混凝土结构检测

混凝土超声检测目前主要是采用所谓"穿透法",即用发射换能器重复发射超声脉冲波,让超声波在所检测的混凝土中传播,然后由接收换能器接收。被接收到的超声波转化为电信号后再经超声仪放大显示在屏幕上,用超声仪测量直接收到的超声信号的声学参数。
当超声波经混凝土中传播后,它将携带有关混凝土材料性能、内部结构及其组成的信息。准确测定这些声学参数的大小及变化,可以推断混凝土的性能内部结构及其组成情况。
声速
声速即超声波在混凝土中传播的速度。它是混凝土超声检测中一个主要参数。混凝土的声速与混凝土的弹性性质有关,也与混凝土内部结构(孔隙、材料组成)有关。不同组成的混凝土,其声速各不相同。一般说来,弹性模量越高,内部越是致密,其声速也越高。而混凝土的强度也与它的弹性模量、它的孔隙率(密实性)有密切关系。因此,对于同种材料与配合比的混凝土,强度越高,其声速也越高。若混凝土内部有缺陷(孔洞、蜂窝体),则该处混凝土的声速将比正常部位低。当超声波穿过裂缝而传播时,所测得的声速也将比无裂缝处声速有所降低。总之,混凝土声速值能反映混凝土的性能及其内部情况。
振幅
接收波振幅通常指首波,即第一个波前半周的幅值,接收波的振幅与接收换能器处被测介质超声声压成正比,所以接收波振幅值反映了接收到的声波的强弱。在发射出的超声波强度一定的情况下,振幅值的大小反映了超声波在混凝土中衰弱的情况。而超声波的衰减情况又反映了混凝土粘塑性能。混凝土是弹粘塑性体,其强度不仅和弹性性能有关,也和其粘塑性能有关,因此,衰减大小,即振幅高低也能在一定程度反映混凝土的强度。对于内部有缺陷或裂缝的混凝土,由于缺陷、裂缝使超声波反向或绕射,振幅也将明显减小,因此,振幅值也是判断缺陷与裂缝的重要指标。由于振幅值的大小还取决于仪器设备性能、所处的状态,耦合状况以及测距的大小,所以很难有统一的度量标准,目前只是作为同条件(同一仪器、同一状态、同一测距)下相对比较用。
频率
如前所述,在超声检测中,由电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超声脉冲波。它包含了一系列不同频率成分的余弦波分量。这种含有各种频率成分的超声波在传播过程中,高频成分首先衰减(被吸收、散射)。因此,可以把混凝土看作是一种类似高频滤器的介质。超声波愈往前传播,其所包含的高频分量愈少,则主频率也逐渐下降。这已为不同测距的试验及频谱分析结果充分证实。主频率下降的多少除与传播距离有关外,主要取决于混凝土本身的性质(质量、强度)和内部是否存在缺陷、裂缝等。因此,测量超声波通过混凝土后频率的变化可以判断混凝土质量和内部缺陷、裂缝等情况。要准确细致地测量和分析接收波各频率成分变化,须采用频谱分析的途径,这需要对波形采样后送入计算机,进行快速傅利叶变换(FFT),获得频谱图。目前的数字式超声仪具有这一功能。下面将提出用超声仪直接测量接收波主频率的简易有效的方法。和振幅一样,接收波主频率的绝对值大小不仅取决于被测混凝土的性质的内部情况,也和所用仪器设备、传播距离有关,目前也只能用同于同条件下的相对比较用。
波形
波形指在显示屏上显示的接收波波形。当超声波在传播过程中碰到混凝土内部缺陷、裂缝或异物时,由于超声波的绕射、反射和传播路径的复杂化,直达波、反射波、绕射波等各类波相继到达接收换能器,它们的频率和相位各不相同。这些波的叠加有时会使波形畸变。因此,对接收波波形的分析、研究有助于对混凝土内部质量及缺陷的判断。鉴于波形的变化受各种因素的影响,目前对波形的研究只能作一般的观察,记录。这里还要说明的是,通常所用的纵波换能器所发射的超声脉冲波不仅有纵波成分也有横波成分,即便是较纯的纵波,在通过混凝土内各声学界面后也有部分转化为横波。因此,接收到的一串波形中,既有纵波也有横波。若邻近表面测量时,还有表面波。但是由于横波与表面波传播速度较纵波慢,所以在首波之后一定时刻才出现并和纵波的后续波叠加在一起。如果波形分析与研究也包括了这一部分,那么情况将更为复杂,所以,通常的波形分析与研究大多集中于波前部的纵波,而且最好是不受边界影响的直达纵波。

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