超声波常用检测方法

‘壹’ 超声波检测混凝土裂缝的方式有哪些

摘 要】目前超声波技术被广泛应用于各种工程的质量检测上。超声波检测是混凝土非破损检测技术中的一个重要方面，特别是在检测混凝土内部缺陷与匀质性等方面非常有效。阐述超声波检测混凝土裂缝的原理与意义，介绍该方法涉及的主要声学参数和常用方法，并讨论超声波检测技术的发展趋势。
中国论文网 http://www.xzbu.com/6/view-3989382.htm
【关键词】超声波检测；混凝土结构；裂缝；工程质量
混凝土结构由于各种原因普遍存在裂缝。裂缝的出现会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，同时也会引起钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。因此，要对裂缝制定合理的检测方案，判定裂缝的性质，确定裂缝的危害性及制定相应的补救措施。
应用超声波检测混凝土裂缝是重要的混凝土结构无损检测方法之一。超声波检测是20世纪60年代发展起来的一种非破损性检测，其利用超声波传播速度及回弹值同混凝土抗压强度之间的相互联系来反映混凝土的抗压强度，并且可以利用超声波在混凝土中传播的时间（声时）和波幅值、频率值的变化来计算裂缝深度、确定内部裂缝的位置。该方法具有操作简单、快捷准确、费用低廉等优点，在混凝土工程中得到广泛的应用。
1超声波单面平测法检测原理和方法
1.1超声波单面平测法检测基本原理
将电—声换能器接触在混凝土表面，由发射换能器发射的超声波被接收换能器接收，超声波在混凝土中遇到裂缝时将产生绕射、反射和衰减。根据声时、波幅等参数变化，通过回归分析，由此判别和计算裂缝深度大小。
1.2超声波单面平测检测方法
当结构的裂缝部位有一个可测表面估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距按跨缝和不跨缝布置测点，布置测点时应用钢筋混凝土雷达定位仪确定裂缝检测区域的钢筋位置，避开钢筋的影响进行检测，其检测步骤如下：
1）将T，R换能器置于裂缝附近同一侧，分别测量两个换能器内边缘间距li'=100mm，150mm，200mm，250mm……的声时值ti。由于超声波的实际传输距离要大于两个换能器内边缘间距，并且很难直接确定，为了求取的超声波传播声速值误差最小，应采用最小二乘方法来做线性回归，以便确定较为精确的超声波实际传输li距离以及不跨缝时混凝土中的超声波传播声速值，见图1。线性回归方程如下：
li=vti+a （1）
其中，v为回归系数，即为不跨缝时混凝土中的声速值，km/s；a为回归常数。
2）将T，R换能器置于以裂缝为轴线的对称两侧（见图2）。两换能器中心连线垂直于裂缝走向，以li'=100mm，150mm，200mm，250mm，300mm分别读取声时值，同时观察首波相位的变化。
3）各测点裂缝深度计算值按式（2）计算。
（2）
测试部位裂缝深度的平均值按式（3）计算。
其中，hci为裂缝深度；l为超声测距；ti为不跨缝测量的混凝土声时； 为跨缝测量的混凝土声时；v为不跨缝测量的混凝土声速。
1.3裂缝深度的确定方法
1）三点平均值法：在跨缝测试发现首波反相时，用该测距与其两个相邻测距的声时测量值分别计算hci，取三点hci的平均值作为该裂缝的深度hc。
2）平均值加剔除法：当跨缝测量难以发现首波反相时，可先求出各测距计算深度（hci）的平均值（mhc）。再将各测距li'与mhc相比较，若测距li'＜mhc和li'＞3mhc，则剔除hci，取余下hci的平均值作为该裂缝深度hc。
2超声波检测的主要声学参数
超声波在混凝土中的传播速度不仅与混凝土的弹性性质有关，还与其内部结构和组成成分关系密切。混凝土超声检测目前主要是采用“穿透法”，即用一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经过超声仪放大显示于屏幕上，用超声仪测量接收到的超声波信号的声学参数。目前，在混凝土检测中常用的声学参数有声速（波速）、振幅、频率以及波形。
3超声波检测混凝土裂缝的常用方法
对混凝土浅裂缝深度50cm以下的超声波检测主要有tc—t0法和英国标准BS-4408法（如图3所示）。BS-4408法是以二换能器的边到边计算，tc－t0法是以二换能器的中到中计算。
4结语
在制作混凝土时，由于振捣不均匀会大大降低混凝土的强度，从而引起工程的隐患。初步的研究结果表明，用超声波对混凝土材料进行无损检测是一种非常有潜力的检测手段，有良好的发展空间。可以利用超声波法来检测混凝土试块在振捣后是否均匀，这样便保证了混凝土的质量，弥补了制作过程中的漏洞，加强了结构工程的可靠性，避免出现质量缺陷。由于混凝土的组成成分非常复杂，在成型过程中受到多种因素的影响，所以对超声波在混凝土中的传播理论还需深入研究，以使超声波检测混凝土缺陷的技术得到完善。

‘贰’ 超声波测距的几种方法原理

相位检测法是通过测量返回波与发射波之间相差多少相位，判断距离；声波幅值检测法是看回波的幅度大小，判断距离；渡越时间检测法是通过回波的返回时延判断距离；
个人认为，相位检测法最精确，但是测量距离也较短，电路复杂；幅度法最简单最廉价，也最不精确；时间检测法是居中的，也不太复杂，测量距离、精度也都不错，所以应用比较广泛。

‘叁’ 超声波检测方法有哪些，有哪些特点

垂直入射法，纵波直探头，探钢板，锻件什么的，主要用纵波直探头，厚大件也会辅助斜探头
斜射法，横波斜探头，比如焊缝探伤，主要要用到斜射法
这个规定不是很死的，据具体情况定，比如缺陷方向等等
你的问题确实不好回答，看从哪个方面区分，上面是从入射方式分，还可以从波形显示分等等

‘肆’ 超声波传感器的检测方式

根据被检测对象的体积、材质、以及是否可移动等特征，超声波传感器采用的检测方式有所不同，常见的检测方式有如下四种： 穿透式：发送器和接收器分别位于两侧，当被检测对象从它们之间通过时，根据超声波的衰减（或遮挡）情况进行检测。 限定距离式：发送器和接收器位于同一侧，当限定距离内有被检测对象通过时，根据反射的超声波进行检测。 限定范围式：发送器和接收器位于限定范围的中心，反射板位于限定范围的边缘，并以无被检测对象遮挡时的反射波衰减值作为基准值。当限定范围内有被检测对象通过时，根据反射波的衰减情况（将衰减值与基准值比较）进行检测。 回归反射式：发送器和接收器位于同一侧，以检测对象（平面物体）作为反射面，根据反射波的衰减情况进行检测。

‘伍’ 超声波桩基检测方法

按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式，超声波透射法基桩检测有三种方法：
（1）桩内单孔透射法

在某些特殊情况下只有一个孔道可供检测使用，例如在钻孔取芯后，我们需进一步了解芯样周围混凝土质量，作为钻芯检测的补充手段，这时可采用单孔检测法，此时，换能器放置于一个孔中，换能器间用隔声材料隔离（或采用专用的一发双收换能器）。超声波从发射换能器出发经耦合水进入孔壁混凝土表层，并沿混凝土表层滑行一段距离后，再经耦合水分别到达两个接收换能器上，从而测出超声波沿孔壁混凝土传播时的各项声学参数。需要注意的是， 当孔道中有钢质套管时，由于钢管影响超声波在孔壁混凝土中的绕行，故不能用此法。

（2）桩外单孔透射法

当桩的上部结构已施工或桩内没有换能器通道时，可在桩外紧贴桩边的土层中钻一孔作为检测通道，检测时在桩顶面放置一发射功率较大的平面换能器，接收换能器从桩外孔中自上而下慢慢放下，超声波沿桩身混凝土向下传播，并穿过桩与孔之间的土层，通过孔中耦合水进入接收换能器，逐点测出透射超声波的声学参数，根据信号的变化情况大致判定桩身质量。由于超声波在土中衰减很快，这种方法的可测桩长十分有限，且只能判断夹层、断桩、缩颈等。另外灌注桩桩身剖面几何形状往往不规则，给测试和分析带来困难。
该方法在规范中均没有提及，不推荐使用。

（3）桩内跨孔透射法
此法是一种成熟可靠的方法，是超声波透射法检测桩身质量的最主要形式，其方法是在桩内预埋两根或两根以上的声测管，在管中注满清水，把发射、接收换能器分别置于两管道中。检测时超声波由发射换能器出发穿透两管间混凝土后被接收换能器接收，实际有效检测范围为声波脉冲从发射换能器到接收换能器所扫过的面积。根据不同的情况，采用一种或多种测试方法，采集声学参数，根据波形的变化，来判定桩身混凝土强度，判断桩身混凝土质量，跨孔法检测根据两换能器相对高程的变化，又可分为平测、斜测、交叉斜测、扇形扫描测等方式，在检测时视实际需要灵活运用。

平测法

斜测法

扇测法

桩内跨孔透射法三种方法的运用：
现场的检测过程一般首先是采用平测法对全桩各个检测剖面进行普查，找出声学参数异常的测点。
然后，对声学参数异常的测点采用加密平测测试、斜测或扇形扫测等细测方法进一步检测，这样一方面可以验证普查结果，另一方面可以进一步确定异常部位的范围，为桩身完整性类别的判定提供可靠依据。

‘陆’ 超声波测厚仪测量方法有那些呢

超声波测厚仪的常见测量方法有以下几种：

一、一般测量方法

(1)在一点处用探头进行两次测厚，在两次测量中探头的分割面要互为90°，取较小值为被测工件厚度值。

(2)30mm 多点测量法：当测量值不稳定时，以一个测定点为中心，在直径约为30mm 的圆内进行多次测量，取小值为被测工件厚度值。

二、网格测量法

在指定区域划上网格，按点测厚记录。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛使用。

三、测量法

在规定的测量点周围增加测量数目，厚度变化用等厚线表示。

四、连续测量法

用单点测量法沿指定路线连续测量，间隔不大于5mm。