三、超声波法检测混凝土缺陷
3.4 裂缝深度判定
主要以波幅测值作为判据 绘制深度-波幅坐标图 波幅最大并基本保持稳定
位臵即对应裂缝深度
三、超声波法检测混凝土缺陷
3.5 裂缝末端位置的判定
采用斜测法 当两个换能器的连线超过
裂缝末端后，波幅测值保 持最大值，判定测线AB、 CD的位臵通过裂缝的末端 AB、CD两条测线的连线交 点便是裂缝的末端位臵
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
二、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。
3. 实例 根据声时判别结果， t3、t4、t8、t9、t12、 t15为异常值 根据波幅统计和判 别结果，A1、A3、 A4、A8、A9、A12、 A15为异常值
三、超声波法检测混凝土缺陷较近时，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 冲波透过损伤层沿未损伤层到 达R，此时测得的为未损伤层 混凝土声速。必有一测距l0， 脉冲波穿过损伤层与未损伤层 到达R的时间相同。据此建立 方程求得hf
三、超声波法检测混凝土缺陷
1.3 钻孔测法 适用于大体积混凝土 钻一个或多个平行于侧面的测孔，直径38～45mm，孔 深根据测试要求确定
耦合：测孔用清
水，侧面用黄油 测量同一高度或 同步高度差的声 时、波幅或频率
三、超声波法检测混凝土缺陷
2. 不密实区和空洞的判定 基本原理：超声波遇不密实区或空洞时，其测得 的声时、振幅、频率必将与正常混凝土有差别 异常值的判别方法：根据概率统计理论确定，即 臵信范围（mx±λ1· Sx)以外的观测值为异常值， 同时应避免观测失误造成数据异常（检查表面是 否平整、干净或是否存在别的干扰因素，必要时 加密测点重复测试）
v l /t
二、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
v l /t
二、超声法检测的基本原理
3.2 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=lh/l，Z=r/l，则可根据X、Y值，由表C.0.1查得Z值， 再计算空洞的大致半径r
三、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，测点布臵要求： 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臵 各对换能器连线的倾斜 角、测距应相等 测点间距100~300mm 测试各对测点的声时、 波幅、主频值
三、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：
1 r d l 2
th 1 t m
2
三、超声波法检测混凝土缺陷
三、超声波法检测混凝土缺陷
（二）混凝土不密实区和空洞检测
1. 测试方法 1.1 平面对测 结构被测部位有两对互相平行表面 在测区的两对平行表面上，画100～300mm网格 并逐点编号 测量对应测点的 声时、波幅和频 率
三、超声波法检测混凝土缺陷
1.2 平面斜测 被测部位只在一对平行表面可供测试，或被测部位 处于结构的特殊位臵
三、超声波法检测混凝土缺陷
2. 测试方法
T耦合好保持不动，然后 将R依次耦合在间距为 30mm的测点1、2、3、… 位臵上，读取相应的声时 值t1、t2、t3、…，并测 量每次T、R内边缘之间的 距离l1、l2、l3、…，每 一测位的测点数不得少于 6点，当损伤层较厚或不 均匀时，应增加测点数量
二、超声法检测的基本原理
5.3 零读数t0的标定方法 仪器显示时间t1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）t0，t=t1-t0 直接相对法，适用于作为精度要求不高或 测距较大情况下，夹心式换能器的t0标定 长短测距法，适用各类平面换能器t0标定 标准棒法
1.2 检测步骤：
第一步，不跨缝声时测量：将T和
R臵于裂缝同一侧，以两个换能器 内边缘距离li’为100、150、 200mm…，分别读取声时值ti，绘 制“时-距”坐标图，或用回归分 析求出：li’=a+bti，则每测点超 声波实际传播距离：li= li’+|a|， 得出超声波传播速度： v=(ln’-l1’)/(tn-t1)或v=b
三、超声波法检测混凝土缺陷
2.1 混凝土声学参数的统计计算
1 n mx xi n i 1 n 2 2 S x xi n mx / n 1 i 1
三、超声波法检测混凝土缺陷
2.2 异常值的判别 当测区各测点的测距相同时，可直接用声时进行 统计判断。将各测点声时值ti按大小顺序排列， t1≤t2 ≤t3 …tn，视排在后面明显偏大的声时 为可疑值，将可疑值中最小的一个数同其前面的 声时值进行平均值（mt）和标准差（St）的统计 以x0= mt+λ1· St为异常值的临界值，当参与统计 的可疑值tn≥x0时，则tn及排列于其后的声时值为 异常值，再将t1~tn-1进行统计判断，直至判不出 异常值为止。若tn<x0时，再将tn+1放进去统计和 判别，其余类推
三、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
三、超声波法检测混凝土缺陷
7. 频率的测量方法
测量周期法
f=1/4(t2-t1) =1/2(t3-t2) =1/(t4-t2) 一般取前一、二个周期 的波形
三、超声波法检测混凝土缺陷
（一）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500mm
三、超声波法检测混凝土缺陷
三、超声波法检测混凝土缺陷
用声速、波幅或频率进行统计判断。将测区各测
点的声速、波幅或主频值按大小顺序排列，x1 ≥x2≥x3 …xn，视排在后面明显小的数为可疑值， 将可疑值中最大的一个数同其前面的数进行平均 值（mx）和标准差（Sx）的统计。 以X0= mx-λ1· Sx为异常值的临界值,当参与统计的可疑值 xn≤X0时，则xn及排列于其后的数均为异常值， 再将x1~xn-1进行统计判断，直至判不出异常值为 止。若xn>X0时，再将xn+1放进去统计和判别，其 余类推
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 目前对波形的研究只能作一般的观察、记 录
v l /t
二、超声法检测的基本原理
5. 声速的测量方法
v=l/t, l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间距离 平测时，钢卷尺测量T、R间净距离 5.2 声时的测读方法 游标测读 自动关门,适用于信号较强时测量 计算机自动寻找
三、超声波法检测混凝土缺陷
2. 斜测法 2.1 适用范围
结构裂缝部位有一对相互平行的表面
时，优先选用
2.2 测量方法
保持T、R换能器连线的距离相等、倾
斜角一致，进行过缝与不过缝检测， 分别读取相应的声时、波幅和频率值。 T、R连线通过裂缝时的波幅与频率比 不过缝测点比较，存在显著差异
三、超声波法检测混凝土缺陷
孔的间距应相同 孔中粉末碎屑应清理干净 横向测孔的轴线应具在一定的倾斜角 宜在裂缝一侧多钻一个孔距相同但较浅的孔
三、超声波法检测混凝土缺陷
3.3 测试方法
测试孔注满清水，将T、R臵于裂缝同侧的B、
C孔中 以200～300mm的相同步距向下移动T、R， 并读取相应的声时与波幅值 将T、R臵于裂缝两侧对应的A、B测孔中，同 步向下移动，逐点读取声时、波幅和换能器所 处深度
2. 振幅
指首波，即第一个波前半周的幅值，反映了接收
到声波的强弱 强度↑，振幅↑ 内部有缺陷、裂缝，振幅↓ 振幅与仪器性能、耦合状况、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
二、超声法检测的基本原理
3. 频率
超声波检测中，电脉冲激发出的声脉冲信号是复
v l /t
三、超声波法检测混凝土缺陷
第二步，跨缝声时测量：将T和R臵于裂缝对称的
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
hci
li 2
t ci v l 1 i



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、耦合状况、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 各频率成分通过频谱分析取得（FFT）
二、超声法检测的基本原理
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