超声法检测混凝土缺陷课件资料

1、超声法检测石全缺陷2011-092011-10-222011-10-222述旷听他扣们.混凝土缺陷 : 内部不需实或空洞，外部蜂窝麻面 、裂 缝或损伤层检测目的 : 盒明混凝土缺陷的性质、范围及尺寸.检测方法 :.机械波法 : 超声脉冲波 、冲击脉冲波、声发射.穿透幅射法 : X射线 、 y 射线、中子流.超声波介绍在弹性介质中传播的振动叫弹性波，人耳可闻范 围的弹性波为20-20000Hz ，叫声波，低于此范围叫次 声波 ，频率超过2万Hz，并不能引起昕觉的弹性波叫超 声波。2011-10-223述旺叽p宁l.超声法定义指采用带波形显示的低频超声波检测仪和频率为20250kHz 的声波换能器

2、 ，测量混凝土的声速、波幅 和主频等声学参数 ，并根据这些参数及其相对变化分 析判断混凝土缺陷的方法.在混凝土检测中的应用.非破损检测混凝土内部的空洞 、离析.检测混凝土裂缝的深度.检测混凝土接触面的结合质量.检测混凝土表面的损伤层厚度2011-10-224一一 、超声法检测的基本原理(一)基本原理利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播 的时间(或速度)、接收波的振幅和频率等声 学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。(注:技术条件相同:指混凝土的原材料、 配合比、龄期和测试距离一致)2011-10-225.一、超声波法缺陷检测原理.假设混凝土中有一处缺陷，用超声法检测时， 由于正常混凝土是连续

3、体，超声波在其中正常 传播。 当换能器正对着缺陷时，由于混凝土连 续性中断，缺陷区与混凝土之间出现界面(空 气与混凝土) 。在界面上超声波传播发生反射、 散射与绕射 。超声波用于混凝土缺陷评估的 4 个声学参数一一声时(或波速)、振幅、频率 和波形将发生变化 。62011-10-22二 、超声波法声学参数的变化当超声波在传播路径上遇到缺陷时，超声波的传 播有两种可能: 一是直接穿过缺陷介质，缺陷介质可能是空气、水或 夹杂杂质的非正常混凝土，这些介质的共同特点是 声 速低 ; 二是超声波绕过缺陷与正常混凝土的界面传播。当超 声波直接穿过缺陷，由于缺陷速度较混凝土低，在同 样测距下传播时间要长，而

4、绕过缺陷的传播路径比直 线传播的路径长 。72011-10-22口上述两种情况测得的声时都将比正 常部位长 。在计算测点 声速时，总是以 换能器间的 直线距离L作为传播距离，因 此有缺陷处的计算 声速就减小。82011-10-22由于缺陷对声波的反射或吸收比正常混凝土大，所以 当超声波通过缺陷后，衰减比正常混凝土大，即接收波的 振I阳将减少。根据接收波首波振幅的异常变化也可以发现 缺陷的存在。振幅值虽然与混凝土质量有相关性，但也取决于测试 距离和换能器的声学性能(仪器和换能器灵敏度、自振频 率、频谱特性等) ，因此难以定出一种统一的指标，只能 在同一仪器设备和测距情况下作相对比较用。92011

5、-10-22频(频谱)对接收波信号的频谱分析表明，不同质量的口混凝土对超声波中高频分量的吸收、衰减不同。 因此，当超声波通过不同质量的混凝土后，接收 波的频谱也不同。有内部缺陷的混凝土，其接收 波中高频分量相对减少而低频分量相对增大，接 收波的主频率值下降。频率值也只能在同一仪器 设备和测距情况下作相对比较用。2011-10-2210当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混 凝土的连续性己被破坏，使超声波的传播路径复 杂化，直达波、绕射波等各类波相继到达接收换 能器。它们各有不同的频率和相位。这些波的叠 加有时会造成 波形的崎变 。目前，对波形的研究 还不够，只能是 半定性的参数 ，作为判断缺陷的

6、 参考。112011-10-22_. 、超声法检测的基本原理(二 ) 声学参数1. 声速.弹性模量，孔隙率 ，密实度，声速.强度，声速 .混凝土内部有缺陷(孔洞、蜂窝) ，声速.超声波穿过裂缝传播，声速 .声速可以反映混凝土的性能与内部情况122011-10-22_. 、超声法检测的基本 原理2. 振幅.指首波，即第 一个波前半周的|陌值，反映了接收到声 波的强弱.强度，振幅.内部有缺陷、裂缝，振幅振11画与仪器性能、精合状况、测距大小均有关系 ，没 有统一 的度量标准，目前只作为同条件(同 一仪器、 同一状态、同一测距)下相对比较用132011-10-22_. 、超声法检测的基本 原理3.频

7、率.超声波检测中，电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超 声脉冲波，包含了一系列不同频率成分.测距越远，高频成分衰减越多.混凝土内部缺陷及裂缝使主频下降.频率与仪器性能、精合状况、测距大小均有关系 ，没 有统一 的度量标准，目前只作为同条件(同 一仪器、同 一状态、同一洲距)下相对比较用.各频率成分通过频谱分析取得142011-10-22_. 、超声法检测的基本原理4.波形.显示屏上显示的接收波波形.直达波 、反射波 、绕射波 、纵波 、横波 、表面波等的 综合反映.波形分析常集中于波前部的纵波.目前对被形的研究只能作一般的观察 、记录 =/11心_. 、超声法检测的主的5.声速的测量方法 v=l/

8、t， 1为测距 ，t为声时5. 1 测距的测量方法.对测时 ，钢卷尺测量 T 、R间距 ).平测时 ，钢卷尺测量 T 、R间净5.2 声时的测读方法游标测读(b) 接收波弱，丢i皮2011-10-225.臼动关门，适用于信号较强时 1.计算机自动寻找自动整形关门波形(a) 接收波不陡峭，关门时刻延迟;2011-10-2216_. 、超声法检测的基本原理5.3 零读数to 的标定方法仪器显示时间 t 1包含超声波在被测物体中传播时间 t 、延迟时间(电延迟 、电声转换、声延迟) to t二 t 1-to.直接相对法 ，适用于作为精度要求不同或测距较大情 况下 ，夹心式换能器的 to标定.长短测距

9、法 ，适用各类平面换能器 to标定.标准棒法 =/11_. 、超声法检测的基本原理6.振幅的测量方法.直读法 : 固定发射电压 、衰减器刻度及增益值，直接 读取首波波谷(峰)距水平刻线的高度.衰减器法 : 固定发射电压、增益刻度，将首波高度衰 减至某预定高度 ，此时从衰减器读得的 dB值即为首波 幅度的指标2011-10-2217 =/11_. 、超声法检测的基本原理7. 频率的测量方法.测量周期法f二 1/4(tz-t 1)二 1/2 (t3-tZ)= 1/ (t4-tZ ).一般取前一、二个周期的波形接收波形2011-10-22182011-10-2219一 .、超声波法检测混凝土缺陷(一

10、混凝土裂缝深度检测 1.平测法1.1 适用范 围.只有一个表面可供超声检测.裂缝深度不大于 500rnm2011-10-2220一 .、超声波法检测混凝土缺陷1.2 检测步骤 :.第一步，不跨缝 声时测量 : 将T矛H R置于裂缝同 一侧，以两个换能器 内边缘距离li，为100、150、 200mm . ，分别读取声时值t i绘 制时一距坐标图 ，或用回归分 析求出 : 1i=a+b勺，则每测点超声波实际传播距离 : li二 li+ |a| ，得出超声波传播速度 :V 二 (ln-1 ) / (t -t ) 或v二b1n1卜一l单面平测裂缝t(mm)/ (s).i!J才 -fi =/12011

11、-10-2221一 .、超声波法检测混凝土缺陷第二步，跨缝声时测 量 :将T和R置于裂缝对称的两侧，li取100、150、200mm. ，分别读取声时值tci 同时观测首波相位的变化.第三步 ，计算:裂缝深度按下式计算如=生- C干了-1问zu=4主二亿r L-;=12011-10-2222一- 、超声波法检测混凝土缺陷1.3 裂缝深度的确定跨缝洲垦中 ，当在某测距发现首波 反相时 ，取该测距及 l树个相邻测距 的裂缝深度平均值无反相 ，则将剔除liX。时，再将X n+1放进去统计和判别 ，其余类推2011-10-2236一 .、超声波法检测混凝土缺陷.相邻测点异常的临界值，按下式进行统计判断

12、。Xo二ffix一 2Sx或Xo二ffix一 3Sx1、 2、3与测点数量有关 ，查规范表可得。2. 3 不密实混凝土和空洞范围的判定.根据异常测点的分布及波形状况判定混凝土内部存在不密实区和空洞的范围.注意:波幅测 量值虽然对缺陷的反映很敏感，但由于受声稠合状态的影响较大 ，容易产生误判和漏判2011-10-2237一 .、超声波法检测混凝土缺陷3.混凝土内部空洞尺寸的估算3. 1 设空洞位于发射和接收换能器的正中央适用于只有一对可供 测试的表面时，按下式 估算空洞半径 :r=ll ;-/+l. lf 生 1 -121VltmBLA空洞估算模型 一- 、超声波法检测混凝土缺陷空洞估算模型二3

13、. 2 设空洞位于发射和接收换能器连线的任 意位置适用于有两对可供测试 的表面 时。设x= (th-tm)/tm ，Y二 1h/ 1，Z=r/ 1，则可根据X 、Y值 ，由表C.O. l 查得Z值 ，再计算空洞 的大致半径rAEtm2011381铁，nl架凶有限公司 T程.1如测1心illl泌 1-钻合 rrliJ员Ii检 / f Xli: 附_32011-10-22一 .、超声波法检测混凝土缺陷(三混凝土结合面质量检测 1.测试方法.有对测法和斜测法两种 ，测点布置要求 :.使测试范围覆盖全部结合面或有怀疑的部位.各对换能器连线应采用穿过和不穿过结合面布置.各对换能器连线的倾斜 角、测距)立

14、相等.测，自、间1El00300mm.测试各对测点的声时 、波幅 、主频值(b)j(.J 洲 去2011-10-2240一 .、超声波法检测混凝土缺陷2.数据处理及判定.测点数足够，仍用统计方法判定.测点数不足 ，或数据较离散，可用通过结合面的声速、 波幅值与不通过结合面的声速、波幅值比较，显著低 者，可判为异常测点.被判为异常值的测点，查明无其他原因影响时，可判 定这些部位的新老混凝土结合不良一 .、超声波法检测混凝土缺陷3.实例.根据声时判别结 果， t3、t4 、t8、 tg 、t 12、t 15为异 常值.根据波|幅统计和判别结果，Al 、A3、A4 、A8 、Ag 、A12、A15为

15、异常值声时波幅测量值不过涟过iil!f点号一- 一. 一一._.一一._.町- .，叫一声et t(S)t宽阔 A( B)窑时 t l.us)i应幅AtdBl103，54 .，109.1。一.- 吨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币。 o1)一一108.45. 7109.13 714108.220.0107.79.4-_._.- .-.幡-，-，.-叶._- 川 ，IS1OR411.0112.7。16l8.49.92011-10-224142一 .、超声波法检测混凝土缺陷表层损伤层检测1.测试原理当T 、R换能器间距较近时， 脉冲波首先沿损伤层到达 R ，此 时测得的为损伤层混凝土声速。 当T 、R换能器间距较大时 ，脉冲以透过损伤层沿未损伤层到达R ，此时测得的为未损伤层混 v. 凝土声速 。必有一测距 10，脉冲 波穿过损伤层与未损伤层到达 R的时间相同。据此

17、建立方程求得hfJ一一一-一一-5002050四、超声波检测的仪器设备(一超声波检测仪的检 定 1. 声时计量校验取常用平面换能器一对 ，接 于超声波仪 上 ，将两个换能 器的辐射面相互对准 ，以问 距(精确至 O.5%) 50、100、 150、200mm .依次放置在空 气中， 在保持首波幅度一致的条件下，读取各间距所对31 定滑轮 2- 螺栓 3- 纠度尺个支架 换能 R悬挂装就示惠阳应的声时值 ttt.1、 2 、 3 、tn 同时测量空气温度Tk (精确至O. 20C )四、超声波检测的仪器设备2011-10-2252绘制 时一距 坐标图(或求 出回归直线方程) ，得出空 气声速实测值 V S (精确至 O.lm/s)计算空气 声速的标准值 V Cl=331.4-.)1+0.肪7-7;.计算二者相对误差应不