超聲法檢測混凝土缺陷課件資料

1、超聲法檢測石全缺陷2011-092011-10-222011-10-222述曠聽他扣們.混凝土缺陷 : 內(nèi)部不需實或空洞，外部蜂窩麻面 、裂 縫或損傷層檢測目的 : 盒明混凝土缺陷的性質(zhì)、范圍及尺寸.檢測方法 :.機(jī)械波法 : 超聲脈沖波 、沖擊脈沖波、聲發(fā)射.穿透幅射法 : X射線 、 y 射線、中子流.超聲波介紹在彈性介質(zhì)中傳播的振動叫彈性波，人耳可聞范 圍的彈性波為20-20000Hz ，叫聲波，低于此范圍叫次 聲波 ，頻率超過2萬Hz，并不能引起昕覺的彈性波叫超 聲波。2011-10-223述旺嘰p寧l.超聲法定義指采用帶波形顯示的低頻超聲波檢測儀和頻率為20250kHz 的聲波換能器

2、 ，測量混凝土的聲速、波幅 和主頻等聲學(xué)參數(shù) ，并根據(jù)這些參數(shù)及其相對變化分 析判斷混凝土缺陷的方法.在混凝土檢測中的應(yīng)用.非破損檢測混凝土內(nèi)部的空洞 、離析.檢測混凝土裂縫的深度.檢測混凝土接觸面的結(jié)合質(zhì)量.檢測混凝土表面的損傷層厚度2011-10-224一一 、超聲法檢測的基本原理(一)基本原理利用脈沖波在技術(shù)條件相同的混凝土中傳播 的時間(或速度)、接收波的振幅和頻率等聲 學(xué)參數(shù)的相對變化，來判定混凝土的缺陷。(注:技術(shù)條件相同:指混凝土的原材料、 配合比、齡期和測試距離一致)2011-10-225.一、超聲波法缺陷檢測原理.假設(shè)混凝土中有一處缺陷，用超聲法檢測時， 由于正?；炷潦沁B續(xù)

3、體，超聲波在其中正常 傳播。 當(dāng)換能器正對著缺陷時，由于混凝土連 續(xù)性中斷，缺陷區(qū)與混凝土之間出現(xiàn)界面(空 氣與混凝土) 。在界面上超聲波傳播發(fā)生反射、 散射與繞射 。超聲波用于混凝土缺陷評估的 4 個聲學(xué)參數(shù)一一聲時(或波速)、振幅、頻率 和波形將發(fā)生變化 。62011-10-22二 、超聲波法聲學(xué)參數(shù)的變化當(dāng)超聲波在傳播路徑上遇到缺陷時，超聲波的傳 播有兩種可能: 一是直接穿過缺陷介質(zhì)，缺陷介質(zhì)可能是空氣、水或 夾雜雜質(zhì)的非正?；炷?，這些介質(zhì)的共同特點是 聲 速低 ; 二是超聲波繞過缺陷與正?；炷恋慕缑?zhèn)鞑ァ．?dāng)超 聲波直接穿過缺陷，由于缺陷速度較混凝土低，在同 樣測距下傳播時間要長，而

4、繞過缺陷的傳播路徑比直 線傳播的路徑長 。72011-10-22口上述兩種情況測得的聲時都將比正 常部位長 。在計算測點 聲速時，總是以 換能器間的 直線距離L作為傳播距離，因 此有缺陷處的計算 聲速就減小。82011-10-22由于缺陷對聲波的反射或吸收比正?；炷链螅?當(dāng)超聲波通過缺陷后，衰減比正?；炷链?，即接收波的 振I陽將減少。根據(jù)接收波首波振幅的異常變化也可以發(fā)現(xiàn) 缺陷的存在。振幅值雖然與混凝土質(zhì)量有相關(guān)性，但也取決于測試 距離和換能器的聲學(xué)性能(儀器和換能器靈敏度、自振頻 率、頻譜特性等) ，因此難以定出一種統(tǒng)一的指標(biāo)，只能 在同一儀器設(shè)備和測距情況下作相對比較用。92011

5、-10-22頻(頻譜)對接收波信號的頻譜分析表明，不同質(zhì)量的口混凝土對超聲波中高頻分量的吸收、衰減不同。 因此，當(dāng)超聲波通過不同質(zhì)量的混凝土后，接收 波的頻譜也不同。有內(nèi)部缺陷的混凝土，其接收 波中高頻分量相對減少而低頻分量相對增大，接 收波的主頻率值下降。頻率值也只能在同一儀器 設(shè)備和測距情況下作相對比較用。2011-10-2210當(dāng)超聲波通過混凝土內(nèi)部缺陷時，由于混 凝土的連續(xù)性己被破壞，使超聲波的傳播路徑復(fù) 雜化，直達(dá)波、繞射波等各類波相繼到達(dá)接收換 能器。它們各有不同的頻率和相位。這些波的疊 加有時會造成 波形的崎變 。目前，對波形的研究 還不夠，只能是 半定性的參數(shù) ，作為判斷缺陷的

6、 參考。112011-10-22_. 、超聲法檢測的基本原理(二 ) 聲學(xué)參數(shù)1. 聲速.彈性模量，孔隙率 ，密實度，聲速.強度，聲速 .混凝土內(nèi)部有缺陷(孔洞、蜂窩) ，聲速.超聲波穿過裂縫傳播，聲速 .聲速可以反映混凝土的性能與內(nèi)部情況122011-10-22_. 、超聲法檢測的基本 原理2. 振幅.指首波，即第 一個波前半周的|陌值，反映了接收到聲 波的強弱.強度，振幅.內(nèi)部有缺陷、裂縫，振幅振11畫與儀器性能、精合狀況、測距大小均有關(guān)系 ，沒 有統(tǒng)一 的度量標(biāo)準(zhǔn)，目前只作為同條件(同 一儀器、 同一狀態(tài)、同一測距)下相對比較用132011-10-22_. 、超聲法檢測的基本 原理3.頻

7、率.超聲波檢測中，電脈沖激發(fā)出的聲脈沖信號是復(fù)頻超 聲脈沖波，包含了一系列不同頻率成分.測距越遠(yuǎn)，高頻成分衰減越多.混凝土內(nèi)部缺陷及裂縫使主頻下降.頻率與儀器性能、精合狀況、測距大小均有關(guān)系 ，沒 有統(tǒng)一 的度量標(biāo)準(zhǔn)，目前只作為同條件(同 一儀器、同 一狀態(tài)、同一洲距)下相對比較用.各頻率成分通過頻譜分析取得142011-10-22_. 、超聲法檢測的基本原理4.波形.顯示屏上顯示的接收波波形.直達(dá)波 、反射波 、繞射波 、縱波 、橫波 、表面波等的 綜合反映.波形分析常集中于波前部的縱波.目前對被形的研究只能作一般的觀察 、記錄 =/11心_. 、超聲法檢測的主的5.聲速的測量方法 v=l/

8、t， 1為測距 ，t為聲時5. 1 測距的測量方法.對測時 ，鋼卷尺測量 T 、R間距 ).平測時 ，鋼卷尺測量 T 、R間凈5.2 聲時的測讀方法游標(biāo)測讀(b) 接收波弱，丟i皮2011-10-225.臼動關(guān)門，適用于信號較強時 1.計算機(jī)自動尋找自動整形關(guān)門波形(a) 接收波不陡峭，關(guān)門時刻延遲;2011-10-2216_. 、超聲法檢測的基本原理5.3 零讀數(shù)to 的標(biāo)定方法儀器顯示時間 t 1包含超聲波在被測物體中傳播時間 t 、延遲時間(電延遲 、電聲轉(zhuǎn)換、聲延遲) to t二 t 1-to.直接相對法 ，適用于作為精度要求不同或測距較大情 況下 ，夾心式換能器的 to標(biāo)定.長短測距

9、法 ，適用各類平面換能器 to標(biāo)定.標(biāo)準(zhǔn)棒法 =/11_. 、超聲法檢測的基本原理6.振幅的測量方法.直讀法 : 固定發(fā)射電壓 、衰減器刻度及增益值，直接 讀取首波波谷(峰)距水平刻線的高度.衰減器法 : 固定發(fā)射電壓、增益刻度，將首波高度衰 減至某預(yù)定高度 ，此時從衰減器讀得的 dB值即為首波 幅度的指標(biāo)2011-10-2217 =/11_. 、超聲法檢測的基本原理7. 頻率的測量方法.測量周期法f二 1/4(tz-t 1)二 1/2 (t3-tZ)= 1/ (t4-tZ ).一般取前一、二個周期的波形接收波形2011-10-22182011-10-2219一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷(一

10、混凝土裂縫深度檢測 1.平測法1.1 適用范 圍.只有一個表面可供超聲檢測.裂縫深度不大于 500rnm2011-10-2220一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷1.2 檢測步驟 :.第一步，不跨縫 聲時測量 : 將T矛H R置于裂縫同 一側(cè)，以兩個換能器 內(nèi)邊緣距離li，為100、150、 200mm . ，分別讀取聲時值t i繪 制時一距坐標(biāo)圖 ，或用回歸分 析求出 : 1i=a+b勺，則每測點超聲波實際傳播距離 : li二 li+ |a| ，得出超聲波傳播速度 :V 二 (ln-1 ) / (t -t ) 或v二b1n1卜一l單面平測裂縫t(mm)/ (s).i!J才 -fi =/12011

11、-10-2221一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷第二步，跨縫聲時測 量 :將T和R置于裂縫對稱的兩側(cè)，li取100、150、200mm. ，分別讀取聲時值tci 同時觀測首波相位的變化.第三步 ，計算:裂縫深度按下式計算如=生- C干了-1問zu=4主二億r L-;=12011-10-2222一- 、超聲波法檢測混凝土缺陷1.3 裂縫深度的確定跨縫洲墾中 ，當(dāng)在某測距發(fā)現(xiàn)首波 反相時 ，取該測距及 l樹個相鄰測距 的裂縫深度平均值無反相 ，則將剔除liX。時，再將X n+1放進(jìn)去統(tǒng)計和判別 ，其余類推2011-10-2236一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷.相鄰測點異常的臨界值，按下式進(jìn)行統(tǒng)計判斷

12、。Xo二ffix一 2Sx或Xo二ffix一 3Sx1、 2、3與測點數(shù)量有關(guān) ，查規(guī)范表可得。2. 3 不密實混凝土和空洞范圍的判定.根據(jù)異常測點的分布及波形狀況判定混凝土內(nèi)部存在不密實區(qū)和空洞的范圍.注意:波幅測 量值雖然對缺陷的反映很敏感，但由于受聲稠合狀態(tài)的影響較大 ，容易產(chǎn)生誤判和漏判2011-10-2237一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷3.混凝土內(nèi)部空洞尺寸的估算3. 1 設(shè)空洞位于發(fā)射和接收換能器的正中央適用于只有一對可供 測試的表面時，按下式 估算空洞半徑 :r=ll ;-/+l. lf 生 1 -121VltmBLA空洞估算模型 一- 、超聲波法檢測混凝土缺陷空洞估算模型二3

13、. 2 設(shè)空洞位于發(fā)射和接收換能器連線的任 意位置適用于有兩對可供測試 的表面 時。設(shè)x= (th-tm)/tm ，Y二 1h/ 1，Z=r/ 1，則可根據(jù)X 、Y值 ，由表C.O. l 查得Z值 ，再計算空洞 的大致半徑rAEtm2011381鐵，nl架兇有限公司 T程.1如測1心illl泌 1-鉆合 rrliJ員Ii檢 / f Xli: 附_32011-10-22一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷(三混凝土結(jié)合面質(zhì)量檢測 1.測試方法.有對測法和斜測法兩種 ，測點布置要求 :.使測試范圍覆蓋全部結(jié)合面或有懷疑的部位.各對換能器連線應(yīng)采用穿過和不穿過結(jié)合面布置.各對換能器連線的傾斜 角、測距)立

14、相等.測，自、間1El00300mm.測試各對測點的聲時 、波幅 、主頻值(b)j(.J 洲 去2011-10-2240一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷2.數(shù)據(jù)處理及判定.測點數(shù)足夠，仍用統(tǒng)計方法判定.測點數(shù)不足 ，或數(shù)據(jù)較離散，可用通過結(jié)合面的聲速、 波幅值與不通過結(jié)合面的聲速、波幅值比較，顯著低 者，可判為異常測點.被判為異常值的測點，查明無其他原因影響時，可判 定這些部位的新老混凝土結(jié)合不良一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷3.實例.根據(jù)聲時判別結(jié) 果， t3、t4 、t8、 tg 、t 12、t 15為異 常值.根據(jù)波|幅統(tǒng)計和判別結(jié)果，Al 、A3、A4 、A8 、Ag 、A12、A15為

15、異常值聲時波幅測量值不過漣過iil!f點號一- 一. 一一._.一一._.町- .，叫一聲et t(S)t寬闊 A( B)窯時 t l.us)i應(yīng)幅AtdBl103，54 .，109.1。一.- 噸2 ._.-_，. _I6.66.0101.70.93104.513.21l0.4。一一 一一4、106.52 0117.21)5105.6，4| -咿 _四嗣同啕2.日-102.5一一0.9610U6 0102.串1.4710.4105.2 2.5 .-一一町 . 115 38106.18.4。9109.74.4111.1。，、，、，咱配.16.0_ . ._.104.710107.911.011

16、108.515.010757.012106.9R 017幣。 o1)一一108.45. 7109.13 714108.220.0107.79.4-_._.- .-.幡-，-，.-葉._- 川 ，IS1OR411.0112.7。16l8.49.92011-10-224142一 .、超聲波法檢測混凝土缺陷表層損傷層檢測1.測試原理當(dāng)T 、R換能器間距較近時， 脈沖波首先沿?fù)p傷層到達(dá) R ，此 時測得的為損傷層混凝土聲速。 當(dāng)T 、R換能器間距較大時 ，脈沖以透過損傷層沿未損傷層到達(dá)R ，此時測得的為未損傷層混 v. 凝土聲速 。必有一測距 10，脈沖 波穿過損傷層與未損傷層到達(dá) R的時間相同。據(jù)此

17、建立方程求得hfJ一一一-一一-5002050四、超聲波檢測的儀器設(shè)備(一超聲波檢測儀的檢 定 1. 聲時計量校驗取常用平面換能器一對 ，接 于超聲波儀 上 ，將兩個換能 器的輻射面相互對準(zhǔn) ，以問 距(精確至 O.5%) 50、100、 150、200mm .依次放置在空 氣中， 在保持首波幅度一致的條件下，讀取各間距所對31 定滑輪 2- 螺栓 3- 糾度尺個支架 換能 R懸掛裝就示惠陽應(yīng)的聲時值 ttt.1、 2 、 3 、tn 同時測量空氣溫度Tk (精確至O. 20C )四、超聲波檢測的儀器設(shè)備2011-10-2252繪制 時一距 坐標(biāo)圖(或求 出回歸直線方程) ，得出空 氣聲速實測值 V S (精確至 O.lm/s)計算空氣 聲速的標(biāo)準(zhǔn)值 V Cl=331.4-.)1+0.肪7-7;.計算二者相對誤差應(yīng)不