關(guān)于超聲檢測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)題

1、關(guān)于超聲檢測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)題南京水利科學(xué)研究院 羅騏先一、超聲法及綜合法測(cè)強(qiáng)1. 測(cè)量精度問(wèn)題混凝土強(qiáng)度聲速關(guān)系為f=avb ，這是冪函數(shù)。由誤差傳遞分析可知：f=bv （1）式中 f、v分別為強(qiáng)度與聲速的最大相對(duì)誤差； b 為相關(guān)式中的回歸系數(shù)，通常為46之間。這就是說(shuō)，聲速測(cè)量誤差或其波動(dòng)所引起計(jì)算強(qiáng)度誤差或波動(dòng)要大46倍。如果希望由聲速測(cè)量引起的推算強(qiáng)度的誤差不超過(guò)10%（還有相關(guān)曲線帶來(lái)的誤差），則聲速測(cè)量的誤差應(yīng)控制在范圍內(nèi)，平均為2.2%。要求v為2.2%，而聲速v=，因?yàn)関=l+t，若距離的測(cè)量誤差以1%計(jì)，則聲時(shí)的最大誤差t=v-t=2.2-1.0=1.2%。1.2%的準(zhǔn)確度是很高

2、的，長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)問(wèn)題不大，短測(cè)距時(shí)則應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。例如，測(cè)15cm試件，聲時(shí)為30S ，要達(dá)到1.2%的準(zhǔn)確度，聲時(shí)測(cè)量的絕對(duì)誤差應(yīng)小于30×1.2%=0.36S。正因?yàn)槿绱?，有一系列?wèn)題要注意：（1） 超聲儀測(cè)時(shí)最小分度應(yīng)為0.1S；（2）測(cè)讀聲時(shí)時(shí)首波起點(diǎn)要仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)；（3）t0要標(biāo)定準(zhǔn)；（4）各種影響測(cè)量結(jié)果的因素，如測(cè)距、混凝土濕度、探頭頻率等影響都應(yīng)考慮。2.估計(jì)強(qiáng)度的變化缺陷處的強(qiáng)度（不是泥砂）可按（1）式進(jìn)行粗略估計(jì)，即：聲速減少1%，強(qiáng)度降低5%。二、超聲測(cè)試中的標(biāo)準(zhǔn)差與離差系數(shù)問(wèn)題1.分組抽樣與單個(gè)抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差與離差系數(shù)二者是不同的（圖1），但有以下關(guān)系：S組=；CV組

3、= （2）式中 S單、CV單單個(gè)抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù) S組、cV組分組抽樣的標(biāo)準(zhǔn)差、離差系數(shù)P（u，S2）（u，S2）PRMinRMin單個(gè)抽樣分組抽樣圖1二種抽樣方法的分布 n每組中試件個(gè)數(shù)當(dāng)n=1，S組= S單，n越大，二者差別越大2.超聲測(cè)試獲得的計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差是分組抽樣的結(jié)果，取樣試件是單個(gè)抽樣的結(jié)果，二者是不同的，不能套用。測(cè)距越大，差別也越大。二者關(guān)系如（2）式：CV/ CV=1/Dn=，l=15cm 10 20 30 40 50 D（cm） 2015 1005CV/CVCV/ CV=1/RJons的資料圖2不同測(cè)距下的CV/CV。圖3超聲測(cè)距與分組數(shù)更不能用波速的標(biāo)準(zhǔn)差或離差系

4、數(shù)來(lái)評(píng)判混凝土的勻質(zhì)性。如前所述，波速的標(biāo)準(zhǔn)差或離差系數(shù)比強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差或離差系數(shù)小“b”倍。只能用于同測(cè)距下的相對(duì)比較。三、關(guān)于不同類型的波1. 不同類型波的波速超聲探頭振動(dòng)會(huì)發(fā)出各種類型的波。屏幕上的波只有正、負(fù)和振幅大小之分，如何來(lái)識(shí)別判斷？不同類型的波其速度不同：縱波速度 VP= （3）橫波速度VS= （4）表面波速度VR= （5）式中密度；E 楊氏模量；泊松比 （6）一般固體在0.3左右，混凝土在0.2-0.3左右，-1.87，因?yàn)閂R0.9VS，VP（1.8-2.0）VR2.測(cè)試中的波形：P，SRP S P反 R短余振探頭長(zhǎng)余振探頭對(duì)測(cè) 四. 用普通縱波探頭測(cè)定表面波波速及彈性模量1.

5、用平測(cè)法進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，在坐標(biāo)圖上可獲得二條直線，它們的斜率分別是混凝土縱波波（圖5）速、表面波波速。根據(jù)這二個(gè)波速，可求解得混凝土的彈性模量和泊松比。tl。+RP圖5 用時(shí)距法求P、R波波速2.關(guān)于雙探頭測(cè)厚如下圖6所示，利用雙探頭測(cè)量，認(rèn)為接收波中振幅增大點(diǎn)是底面反射波的初至點(diǎn)，測(cè)定聲時(shí)，從而計(jì)算出厚度h值。R PAhBCl P。是反射P波還是R波？圖6 雙探頭測(cè)厚及其波形若忽略表面波，認(rèn)為凡振幅突然增大并反相的波是底面反射波的到達(dá)是不全面的。若混凝土的按1.9計(jì)，當(dāng)AB+BC<1.9AC時(shí)，波形突然增大和反相應(yīng)是表面波的到達(dá)。當(dāng)AB+BC=1.9AC時(shí)，底面反射波與表面波同時(shí)到達(dá)，此

6、時(shí)，角為58.5o，AC=1.2h。雙探頭測(cè)厚時(shí)，探頭測(cè)距應(yīng)大于板厚的1.2倍以上。五、聲測(cè)法灌注樁的幾點(diǎn)體會(huì)1、聲測(cè)管接頭的影響振幅驟減，聲時(shí)增大。特點(diǎn)：（1）只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)；（2）影響二個(gè)測(cè)試面；（3）探頭扶正器可探測(cè)到。2、斜測(cè)的重要性聲測(cè)管處常掛泥團(tuán)，通過(guò)斜測(cè)（圖7）可避免誤判為成層狀缺陷。進(jìn)一步發(fā)展就是層析成象（CT圖）。圖8是灌注樁中的一段的CT圖。圖中紅色區(qū)域正是泥砂團(tuán)，聲速3700m/s。3、二項(xiàng)指標(biāo)判斷灌注樁檢測(cè)中測(cè)量二項(xiàng)聲學(xué)參數(shù)：聲速和振幅。應(yīng)充分利用這二項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行判斷。混凝土離析，石子沉降，砂漿多，聲速低，但振幅不低，混凝土強(qiáng)度并不一定低。振幅低，聲速不低，往往是混凝土氣泡

7、多，不一定是嚴(yán)重缺陷。只有聲速、振幅均突降，才是夾泥、沉渣與斷層。4、波形反相：探頭靠聲測(cè)管壁會(huì)發(fā)生這種情況，應(yīng)加扶正器。5、6db規(guī)定太嚴(yán)測(cè)樁規(guī)程中把振幅小于平均振幅6db視為缺陷，似乎太嚴(yán)。新修訂的測(cè)缺規(guī)程未采用。6、盡量不要提測(cè)定強(qiáng)度，因?yàn)楣芫嗖粶?zhǔn)，波速測(cè)值有誤差，相關(guān)曲線也沒(méi)有。圖7 灌注樁斜測(cè)圖 8 灌注樁掃描測(cè)試及CT圖六、低應(yīng)變測(cè)樁的波速、超聲測(cè)試波速、應(yīng)力波波速超聲測(cè)試是體波，邊界條件是被測(cè)試體的橫截面尺寸波長(zhǎng)。超聲測(cè)試中波速為10cm左右?？v波波速 VP=。低應(yīng)變測(cè)樁是聲波在桿件中傳播，邊界條件是橫截面尺寸波長(zhǎng)。此時(shí)波長(zhǎng)為10多m?？v波波速 V0=，比超聲測(cè)試的波速小許多。以桿件中的波速按超聲測(cè)試的fv關(guān)系推算強(qiáng)度是不對(duì)的。塊體（半無(wú)限大）中應(yīng)力波波速與超聲測(cè)試的波速關(guān)系大致為：V應(yīng)=（0.90.95）V超 。應(yīng)力波速度略低與應(yīng)力波頻率低有關(guān)。參考文獻(xiàn)(1) 羅騏先，關(guān)于超聲儀測(cè)讀方法、測(cè)距及頻率對(duì)聲速測(cè)值影響的研究，混凝土及加筋混凝土，1986，4（2）羅騏先，用超聲綜合法測(cè)量混凝土強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)度的評(píng)定問(wèn)題，混凝土及加