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1、 专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 测试前的准备工作。确定换能器的频率，换能器选择的主要指标是频率，以及由频率计算出的波长 应满足小于混凝土样横向垂直声线方向尺寸的倍，考虑到接收信号的主频率会低于发射频率，因此要求（），同时要求 （为混凝土平均粒径） 。反过来确定换能器的频率，（）/。混凝土样品的测试，在声速可以穿透 的情况下尽量选用频率高一些的换能器，因为这时会有好的指向性。例如的纵波 换能器，在声速为 4000/Sec 的混凝土中，其波长 ，而换能器的辐射面约 ，其线度已大于波长 4 倍，指向角约 35已表现出一定的指向性，有利于发射声 波的能量
2、充分传播至接收点。此外，为保证换能器是良好的，有一定的电声，和声电转换 效率，其收发传输效率大于%。系统的校零。在测试之前，必须测试发射换能器、电路、接收换能器的系统延时值。 ，故每更换一次换能器需重复此相工作一次。的测试方法最简单的是对接法，即将收发换能器的辐射面间加黄油或凡士林作为偶合剂，并相互紧贴，将发射能量调到最小，读取这时的声时，即为。 。此外尚有标准棒法，即一个一定长度的铝棒或有机玻璃棒，事先在精密仪器上标定了它的声波传播时间时，只需将此标准棒的声波传播时间测试一下，肯定所测之值要大于n，如果是m,则0mn，n 值已在棒上标出，故0可以获取。当然还有长短棒法，即取同一段有机玻璃棒其
3、直径应不小于50，截取25、50、75、100、120数段，分别用仪器依次测取其声波传播时间，如为-、，即可做时距曲线，或进行一元线性回归，即可测得-值，如果能够做到每次的偶合状态均达到最佳，那么所测得的值，基本上与对接法相一致，其相互间的误差仅在0.1微秒内，即相当于一个偶合油层的声波传波时间。测取混凝土样品尺寸，一般可采用卡尺，其精度在0.02可满足要求，但对加工面是否平行应加考虑，方法是采取对混凝土样的两测试面间，改换角度多次测量，以求得两被测面中心点至中心点间的距离。混凝土超声波的判读与处理：我们主要通过波的到时，以及频率、周期、振幅、相位等定性定量数据，借以研究混凝土结构和岩体的基本
4、物理力学性质。.获得波形剖面的方法。详细了解并掌握声波检查仪性能，充分利用仪器的某些特殊设计，如改变脉冲的宽度和输出发射电压的大小等，详细了解并掌握换能器的声波指向性，适当选择并安放专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 收发换能器的位置及倾斜角度。根据研究目的和波形特点，适当选取收、发探头的频率。换能器的电声及声电转换效率与换能器的输出输入阻抗匹配情况有很大影响。应采用磨平探测点混凝土表明或加偶合剂的办法来改善换能器与混凝土的偶合状态。选择最佳的观测系统。消除干扰波。通过实测取得一张完整的波形剖面图后，就要对剖面进行震相辨认，区分出直达纵波、直达横波、反
5、射波、折射波及其它各种转换波的到时及波形特点，并计算波速和研究各类波的所携带的有用信息。图8-1 透射法实测波形图从图上可以 看出：由时标可分别计算发射脉冲到接收探头之间纵波的初至点及时间间隔，从而计算波速。波形分析及震相的识别是在工作一开始就要考虑的问题，这一工作贯穿在整个声波测试工作的始终。如在选用探头和探头的安装上就应考虑到突出被测震相，其次要了解各类波的震相特点和利用各类波的对比才能加以识别。纵波初至时间的测定应尽量增大放大器的增益，这样找到的波形起跳点“干净”。在增大放大器的增益时，噪声也将随之放大，测定起跳点时，应避免噪声的干扰等产生的误差。在有高频成分干扰 P 波初至时，最好采用
6、高频包络线与基准线（0线）的交点作为初至时刻。当纵波 P 的初动不明显或初动反向时，需要根据震相特点及波速，波速比等诸因素认真研究。同时改变探头的偶合条件和倾斜方向，力争使各测点初动方向一致。横波初致时间的确定：由于 S 波的初致时间较晚，基本在 P 波的续至区及其它界面波的干扰区内，因此 S 波的初至的测定是比较困难的。根据经验我们认为可采用如下措施： 把放大器的增益尽量减少，使 P 波振幅几乎小到与水平基线重合的程度，这时在波列图上只能见到 S 波的振幅，这样可以大体上确定 S 波的起点。然后，在加大增益，细找 S 波的起始点。一般情况下在 S 波大振幅前面去找周期、振幅、相位与 P 波列
7、不同的属 S 波初至的震相。也可根据纵横波速比值及理论时距曲线法查找初致。 空气中声速的测试取常用平面换能器一对，接于声波仪上，开机预热30min，在空气中将两换能器辐射面对准，在变动两辐射面彼此相隔距离的情况下（如0.1m、0.15m、0.20m、0.25m、0.30m、0.35m、0.40m） ，将接收信号尽可能放大，通过调节微机按键测出相应于各间距的声时 t1，t2，t3.。测量时应注意：换能器间距的测量误差应小于或等于0.5%；换能器宜悬空相对，若置于地板及桌面上时，需在换能器下面垫以海绵块。计算空气的声速：以换能器距离为纵坐标，声速读数为横坐标，将各组数据点绘在直角坐标图上，各点应在
8、一直线上。在坐标纸上画出该直线，并算出直线斜率；即为空气声速实测值 v。专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 图8-1 透射法实测波形图。2.声波探测的基本方法声波在均匀的固体介质中传播时，特别是在金属中定向传播过程中，实际上并没有什么衰减，而在金属与空气界面上则几乎全被反射回来这就是利用声波来检测金属零部件均匀性和零件内是否有气孔 、裂缝 铸造等缺陷的物理基础而混凝土超声探测亦是根据这一原理来研究混凝土的结构形态目前比较成功的方法有以下几种类型：（1）用超声波通过混凝土来判断混凝土内部结构的方法，叫透射法或穿透法（2）用声波所产生的回波信号来研究混凝土
9、内部结构及裂缝位置及波速叫反射法（3）用声波的界面滑行波来研究岩体的下伏界面速度及界面位置的方法叫折射法（4）用钻孔来了解混凝土内波速及结构特征随深度的变化，称为孔中测定法。下面分别介绍各种方法工作的特点及使用条件透射波（直达波）法：混凝土超声波透射法，是一种简单而效果又是最好的探测方法采用透射法发收、换能器机电，电机转换效率高，因而在混凝土中的穿透能力相对较强，传播距离相对较长，可以扩大探测范围。透射波法可以获得较反射波法大几倍，较折射波法大几十倍的能量，因而波形单纯、清楚、干扰较小，初至清晰，各类波形易于辨认。透射波法要求发射探头和接受探头之间的距离必须能够准确丈量，否则计算出来的误差值较
10、大，反而影响了测量的精度。有时混凝土间的距离不易丈量，这时可采用多点测定。专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 如图82假定混凝土是均匀的，在混凝土壁上发射，在另一测接收，OA 垂直于混凝土壁， （如果不知是否垂直，可在混凝土壁上、下左右测定一些点，找出纵波走时最小 的点（A） ，这时最好采用优选法寻找） 。也可以通过 A 点作一测线 BC 或 DE，假定 ABX则：Vt-aOAVt-b=OBOA2x2（OA）2（Vt-b）2x2则：（Vtb）2x2（Vt-a）2X2 V=tb2-ta2专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职
11、业化进程 从而可以求出混凝土壁内的速度。如果 OA 线并不垂直于岩壁，则也可以过 A 点以 X作图测定 B、C、D、E 各点的到时，然后利用余弦定理，进行计算，寻找 A 点，如图8-3所示当 rc 等于 rb 时 a90，如果固定 C 点，则不断移动并测试 B、A 或 D、E 各点就可以找出垂直于 BC 及 DE 线的 OA 线，并确定 A 点，如图83从而可以迅速的求出穿透混凝土壁的超声波速度。当被测对象较破碎，或存在张裂缝时岩体对声波的衰减系数较大，以及做大距离测试，可采用锤击法。这时接收仍可采用单片弯曲式换能器接收，其谐振频率以10千赫左右为宜。因为在混凝土上加板的激发频率主频约在数千赫
12、。鉴于这时所测声时值较大，发射到接收的系统延时值在数微秒，可忽略，顾不在计较 to 的值。2.反射波（回波）法、用发射、接收换能器检测混凝土质量。超声波在混凝土中传播时，所遇到的每个波阻抗面上，都将发生反射透射现象，在有几个波阻抗面存在时，则在每个界面上都将发生反射和透射。这样我们在混凝土表面上可以观测到一系列依次到达的反射波如图反射波的强度不仅与入射波的强度有关外，而且决定界面的反射系数，即决定两种介质的声阻抗。声波在介质中传播过程中，由于波前的 发散作用和凝滞及阻尼等吸收作用，波内稀疏部分与压缩部分中间之热传导及辐射，以及反射波形成过程中都会使入射波的振幅随着传播的距离增加而迅速衰减，在均
13、匀同性介质中，振幅随距离按指数规律衰减。在各向异性介质中,振幅一方面要随距离衰减外，而且随着节理、层理、界面曲率、混凝土结构的破碎程度、裂缝的宽度和长度及与波传播的方向等因素有关，无一定规律的衰减，在计算时，这要看诸影响因素中起主导作用的是什么，抓住主要矛盾，在考虑其它因素。专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 混凝土不均匀或者由界面破碎等波阻抗面的不同所造成的反射波，当波阻抗面距离小于波形振动的延续面时，则往往造成两个波形振动带的干涉使之产生叠加，反射波多层薄层分辩率最好的位置是在发射探头附近，发射和接收探头距离过大，则往往使之浅层反射波振动带来严重干
14、扰下层的反射波，这时超声波形图将是及其复杂而无法分辨的。由持此，在应用反射法时应注意以下几个问题：I接收探头应尽量靠近发射探头，因为这时波具有稳定的强度和一致的波形，这使得反射波容易追踪。II在发射探头附近的测区内，反射波法可以分辨界面相距较近的反射波。并且干扰最小。III观测点距离发射探头不远时，反射波射线在方向上接近于反射面的法线。因此上部混凝土中间分界面上折射的影响大大减少，这样就便于认识波形和提高解释的精度。、用力锤做震源传感器接收反射波。对于混凝土桩基这样较长的被测体，若用一个换能器作为发射另一个换能器做接收，根本无法推定较深缺陷的类型及其在桩身中的位置，我们通常采用反射波法。其原理
15、是弹性固体内应力波的传播理论，当桩的长、径比很大时，可将其视为一维介质，从桩顶以手锤激发一弹性波，此波动将沿桩的轴线向下传播，当其波动到达桩底的波阻抗界面时即向上反射。如果桩身存在破损(如断裂、离析、夹泥、缩径、蜂窝及不均匀等缺陷)，亦会形成波阻差异，从而在这些破损界面上产生反射。反射波被安装在桩顶的传感器接收并记录在接收仪器上，通过对反射波的初至、振幅及相位分析，可得出桩身的声波平均传播速度(强度)，缺陷程度及深度位置。现场检测过程：平整、清理被测桩桩头，被测桩应凿去浮浆，切除外露的主钢筋。以黄油偶合固定传感器于桩顶；初进现场，首先检查仪器工作状况；对首根桩进行多次反复观测，以确定最佳激振方
16、式和接收条件。锤击点保持于桩头中心部位,传感器应稳固的安装在桩头上。对于桩径大于350mm的桩可安置两个或多个传感器。当随机干扰信号较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。为提高检测的分辨率，应使用小能量激振，并选用高质量截止频率的传感器和放大器。判断桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。每一根被检测的单桩应进行二次及以上重复检测。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试。重复测试的波形与原波形应具有相似性。检测数据的处理与判定：应依据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、频专业专业知知识识分享版分享版使命：加速中国职业化进程使命：加速中国职业化进程 率及波的
