超声法检测混凝土缺陷幻灯片课件.ppt

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1、超声法检测混凝土缺陷福建省建筑科学研究院陈松一混凝土无损检测概述混凝土无损检测技术是以电子学、物理学、计算机技术为基础的测试仪器，直接在材料试体或结构物上，非破损地测量与材料物理、力学、结构质量有关的物理量，藉材料学、应用力学、数理统计和信息分析处理等方法，确定和评价材料和结构的弹性、强度、均匀性与密实度等的一种新兴的测试方法。无损检测技术的特点：⒈无损于材料、结构的组织和使用性能；⒉可以直接在试体或结构上，对质量或强度进行重复、全面的检测，弥补了因各种因素影响造成材料试件与结构物质量差别的缺点；⒊选用不同的方法，检测和判别结构表

2、层和内部的质量或损伤，操作简便、迅速；⒋随着信息处理技术的发展，有利于实现“在线检测和生产自动化”。国内外无损检测方法分类(一)国内外无损检测方法分类(二)国内外无损检测方法分类(三)国内外无损检测方法分类(四)国内外无损检测方法分类(五)二超声波检测基本概念1混凝土超声检测技术发展概况1928年世界上第一台连续波的超声波石材探测仪问世。20世纪30年代初开始有学者尝试进行混凝土中声波传播性质的研究，有的采用金属超声波探伤仪，有的采用敲击产生振动的方法。40年代末50年代初，加拿大、德国和英国的一些学者开创了超声波检测混凝土质量这

3、一新领域。至20世纪70年代末，随着电子技术的发展，超声波检测仪的不断改进和完善，促进了超声波检测技术的发展。我国自20世纪50年代末60年代初开始超声法检测混凝土质量技术的研究和应用，先后完成了“超声波检测混凝土缺陷”、“超声波检测混凝土强度”、“超声回弹综合法检测混凝土强度”、“超声波检测灌注桩完整性”、“超声波检测钢管混凝土质量”等课题的应用研究，目前都具有相应的技术规程。同时，国产的超声检测仪也达到了国际先进水平，形成了从模拟式的CTS-25(汕头超声仪器公司)到数字式的CTS-45以及智能化的NM系列(北京康科瑞公司)、

4、ZBL-U系列(北京智博联公司)、RSM-SY5(武汉岩海公司)等品种繁多、性能稳定可靠、使用方便的一系列仪器。值得一提的是，国内的超声检测仪比较注重波型的显示，无论是模拟式还是数字式、智能型的仪器，都具备波型显示、手动游标判读功能。而国外的仪器，基本上都不具备波型显示功能，超声参数均由仪器自动判读，必要的时候可以将显示信号输出到示波器上显示波型，在实际使用中反而不如国产仪器方便。2超声波的基本知识⑴振动与波超声波是一种机械振动波。当物体中某一个质点突然获得一定能量，在其自身的平衡位置产生往复运动时，机械振动即产生了。由于物体介质

5、的连续性，则这种振动会传递到邻近的质点，并且一个个传递下去，从而使得振动在物体内传播，这就是机械振动波。注意在机械振动波传播过程中，质点本身是不会传播的，传播的仅仅是振动这种运动方式以及能量。2超声波的基本知识⑵波的种类a纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。产生于媒质受到拉、压交变力的作用，在固体、液体和气体中均能传播。这是混凝土超声检测中应用最广泛的形式。从形态上看，也叫“疏密波”，即有的质点之间因为振动互相远离(疏)，有的质点直接互相靠近(密)。b横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波。具有切变弹性变形

6、能力的物体，其媒质受到剪切力作用的时候，产生剪切变形，使质点沿切线方向振动而产生横波。只有固体才具有切变弹性变形能力，因此横波只能在固体中传播。c表面波：质点的振动方向与波的传播方向具有纵波和横波质点振动的综合特性，固体介质表面质点以纵向和横向两种振动的合成振动，便围绕其平衡位置做椭圆形振动。表面波的振动能量随着深度的增加而迅速减小，故只能沿着固体表面传播。产生在固体介质自由表面的表面波称为瑞利波，瑞利波的最大特点是其波速只与介质的弹性常数有关，与振动频率无关，且属于二维振动的波，在固体表面传输的能量损耗小，传播距离远，可用于检测

7、水下混凝土的表面裂缝情况。纵波波速最高。纵波横波表面波⑶波的形式根据波阵面，波可以分为平面波、球面波和柱面波。波阵面：振动传播过程中相位相同的所有质点轨迹的集合所形成的面。波线：振动传播的方向。波前：在某一瞬间振动传播到最前沿的各质点轨迹形成的面。a平面波：波阵面呈平面的波。可以看作是由无限大板状振源或从无限远处的点状振源发出的振动波。例如光线，可以看作平面波。b球面波：波阵面呈球面的波。由点状振源发出。对于混凝土质量检测，因振源(换能器)尺寸较小，振动频率不太高，传播距离有限，因此一般都看成球面波。c柱面波：波阵面为同轴圆柱面的

8、波。由无限长直棒振源发出的振动波。波阵面形状不同的波(a)平面波(b)球面波(剖面示意图)(c)柱面波1——波线2——波阵面3——波前⑶振动频率根据机械波的振动频率，可分为次声波、可闻声波、超声波和特超声波。a次声波：振动频率小于10Hz，人耳听不