脉冲回波法在工程混凝土检测中的应用研究__集群

发布时间：2022-10-05 10:12 热度：

摘要：
　　在以往的工程施工当中，传统的混凝土缺损的无损检测方式军都受到了一定的环境和条件的限制。而一种新的检测方法却克服了这些限制，它就是脉冲回波法，它是一种新型超声检测的方法，其基本的原理就是根据仪器所发的弹性波在物体内部所产生的振动，从而利用振动的共振频率去计算混凝土缺陷的位置以及所检测物体的厚度。近年以来，此种方法在国外已经得到了广泛的应用，它是西欧国家在检测混凝土的缺陷时不可缺少的方法，可是在国内却未见到多少应用。
　　
　　关键词：脉冲回波；工程；混凝土检测；
　　
　　一、脉冲回波的发展综述
　　脉冲回波法，是上个世纪80年代的中期。由美国Conell大学和国家标准技术研究院共同提出的一种新型的无损检测方法。此种方法的基本原理就是根据弹性波在物体内部所产生的振动共振频率并计算缺陷位置以及物体的厚度，对于单面的混凝土结构，其精确的检测厚度可达2m以内的砼厚度以及内部的缺陷(如离析、蜂窝、空等等)，近年以来脉冲回波检测法在国外得到了广泛的应用，它成为了西欧国家检测混凝土砼的缺陷时不可或缺的有效检测方法。如加拿大的马尔霍察曾在1984年的国际现场混凝土无损检测会议时在其论文的综述当中，把脉冲回波检测法列为当今“最有发展前途的现场检测方法之一。到了80年代末期，美国的M．Sansalone与N．J．Carino在其所作的频率域内对冲击的反射回波进行的分析研究过程当中，取得了突破性的进展，从而使该脉冲回波检测法进入实用的阶段，在1992年，世界上第一台冲击反射测试系统出世，被命名称为DOCTER。而在我国的国内，位于南京的水利科学研究院也对此项技术进行了一定研究。
　　二、脉冲回波的仪器设备
　　RS—UT01C型岩体声波仪，该声波仪器拥有轻便、操作简单、数据、波形存贮以及现场数据处的理功能，检测的过程当中能即时的发现砼内部的缺陷。主要仪器的参数有采样间隔为20(μs)，采样的长度为1024，激发方式为信号的触发，前置放大器频带为10Hz~50kHz，放大的倍率为1～10倍。接收器为带前置放大的换能器，频带宽为几十赫兹至17kHz，采用黄油和砼表面耦合。激发采用15～30mm直径的小榔头轻击砼表面产生脉冲应力波。
　　三、脉冲回波法检测原理
　　在脉冲回波法检测当中，通过用机械的冲击在砼的表面施加一个短周期的应力脉冲，而该应力脉冲由压缩波(纵波P)，剪切波(横波S)和瑞利波(R)所组成。P波S波沿圆形的波阵面传人试验体当中，R波沿的表面传播，当P波(这里仅利用P波，由于P波所能引起的表面位移比S波要大得多)在传播的过程当中遇到缺陷或是边界(底面)之时，因为其波阻抗的差异，应力波就在这些界面发生了反射，而且差异的越大，反射的就越强。当波在砼表面和界面或是缺陷之间能产生往复的反射时，就将引起砼表面的微小位移与之响应，而接收这种响应并且对其进行频谱的分析就可以获得所要的频谱图，在频谱图上突出的峰就是应力波在砼表面和底面以及缺陷之间来回反射所形成的，而根据频率的峰值变化就可以判断出有无缺陷以及计算出缺陷的埋深(h)。因此在靠近了冲击点所载之处接收到的波，其传播的路径就是块厚(h)的2倍，而其周期也就等于其传播的路径(2h)除以P波速度V(V可以通过实测或是依据已知的厚度来反算)，而频率则是周期的倒数，故此频谱图上和厚度(或是深度)相应的峰值频率为f=V/2h，从而就得到了界面的厚度(或是埋深)h=V/2f。
　　脉冲回波的检测方法是较为简单的，它不受场地以及旁侧的影响，一般的都采取激发源和接收器同步沿测线移动的点测方式进行，激发源和接收器之间的距离一般为5～8cm，测量点距为10～30cm。
　　基本的处理步骤如下；①原始的波形回放；②进行快速傅里叶变换(FFT)，得到测点的频谱图；③依据频谱图频率主峰变化，确定