地下管線探測技術課件

1、聲波透射法檢測技術基本概念聲波檢測一般是以人為激勵的方式向介質(zhì)（被測對象）發(fā)射聲波，在一定距離上接收經(jīng)介質(zhì)物理特性調(diào)制的聲波（反射波、透射波或散射波），通過觀測和分析聲波在介質(zhì)中傳播時聲學參數(shù)和波形的變化，對被測對象的宏觀缺陷、幾何特征、組織結(jié)構(gòu)、力學性質(zhì)進行推斷和表征。聲波透射檢測技術則是以穿透介質(zhì)的透射聲波為測試和研究對象的。而我們所要研究的對象是大直徑的灌注樁。聲波發(fā)射系統(tǒng)向被測介質(zhì)發(fā)射聲波聲波在介質(zhì)（被測介質(zhì)）中傳播，介質(zhì)對聲波進行調(diào)制聲波接收系統(tǒng)接收經(jīng)介質(zhì)傳播的聲波聲波記錄和分析系統(tǒng)依據(jù)聲學參數(shù)和波形的變化，對介質(zhì)特性進行工程解釋結(jié)構(gòu)混凝土的聲學檢測始于1949年；目前已成為混凝土無

2、損檢測的重要手段；20世紀70年代，聲波透射法開始用于檢測混凝土灌注樁的完整性；基本方法：基樁成孔后，在灌注混凝土之前，在樁內(nèi)預埋若干根聲測管作為聲波發(fā)射和接收換能器的上下通道，在樁身混凝土滿足養(yǎng)護期后，用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點檢測聲波穿過樁身截面的聲學參數(shù)，能過對檢測數(shù)據(jù)進行分析、處理和判斷，確定樁身混凝土缺陷的位置、范圍、程度，從而推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和均勻性，評定樁身完整性等級。特點（優(yōu)點）：檢測全面、細致（聲波檢測的范圍可覆蓋全樁長的各個橫截面）；信息量相當豐富，結(jié)果準確可靠；不受樁長、長徑比的限制，一般也不受場地條件限制。第一部分基本理論一、聲波類別及對應

3、的頻率范圍名稱頻率范圍次聲波010Hz可聞聲波2102104Hz超聲波2104 1010Hz特超聲波1010Hz用于混凝土聲波透射法檢測的聲波主頻率一般為2104 2.5105Hz聲波在固體介質(zhì)中傳播速度的影響因素：波的類型；介質(zhì)的性質(zhì)；邊界條件。低應變反射波法與聲波測試中的波速的比較：波長與邊界條件：頻率范圍；測距。二、描述聲波的基本物理量聲壓聲強聲阻抗輻射聲場的指向性(指聲源發(fā)射響應的幅值隨方位角的變化而變化的特性)聲壓比三、聲波在介質(zhì)分界面上的傳播規(guī)律及能量衰減反射折射繞射散射四、聲波在混凝土中傳播特點聲波能量衰減大（異常界面，散射損失）指向性差（波長大、反射波折射波的干涉疊加造成漫射聲

4、能）傳播路徑復雜（較大缺陷，并非直線傳播）經(jīng)砼介質(zhì)特性調(diào)制后聲波的構(gòu)成復雜（一次聲場與二次聲場的疊加，波形會產(chǎn)生畸變）傳播過程復雜，砼內(nèi)部的缺陷、粗骨料與水泥砂漿構(gòu)成的聲學界面的數(shù)量和空間分布也是隨機的、多樣的，很難找到合適的力學模型去模擬，目前，只能停留在定性的分析水平之上。但是了解聲波在砼中傳播的特點，是利用聲波進行砼質(zhì)量檢測的基礎。五、砼聲波透射法檢測中使用的聲波每次發(fā)射的持續(xù)時間短、重復間斷發(fā)射復頻特性脈沖聲波的特點：頻散（不同頻率的波在介質(zhì)中傳播時，具有不同的傳播速度，一般高頻快、低頻慢，這種現(xiàn)象。頻散必然導致聲脈沖在介質(zhì)中傳播時，與傳播距離俱增的畸變）頻漂（由于各種頻率成份的衰減量

5、不同，頻率高的成分比頻率低的成分誤減大，脈沖頻譜將發(fā)生變化，主頻將向低頻端漂移，造成波形畸變）脈沖聲波在介質(zhì)中的傳播特征聲脈沖主頻的漂移程度，也是介質(zhì)對聲波衰減作用的一個表征六、聲波信號的頻域分析頻散頻漂主頻的變化主頻的漂移程度或者主頻變化程度介質(zhì)對聲脈沖的衰減介質(zhì)的粘塑性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況頻域分析頻譜分析的對象對時域波形的截取長度采樣要求聲波檢測信號在頻域分析中的特點第二部分儀器設備一、聲波儀的功能與發(fā)展概況向待測的結(jié)構(gòu)混凝土中發(fā)射聲波脈沖，使其穿過混凝土，然后接收穿過混凝土的脈沖信號。記錄下聲脈沖穿過混凝土所需的時間、接收信號的波形、振幅等。20世紀50年代：電子管聲波儀（USA 的UCT，第一代） 20世紀60年代至70年代：晶體管集成電路聲波儀（英國的PUNDIT，第二代）80年代：數(shù)字式聲波儀（CTS-35第三代）90年代：智能型數(shù)字式聲波儀（第四代，U-Sonic）超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程（CS21:2000）CS97系統(tǒng)換能器二、聲波換能器發(fā)射換能器實現(xiàn)電能到聲能的轉(zhuǎn)換接收換能器實現(xiàn)聲能到電能的轉(zhuǎn)換功能：電磁法靜電法磁致伸縮法壓電伸縮法工作原理