冲击回波法检测.ppt

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1、冲击回波法检测陈超2011-5-18冲击回波法一概述二冲击回波法原理三冲击回波法相对的特点四检测中应注意的问题五IES扫描式冲击回波测试系统六PIES便携式冲击回波测试仪七总结一概述混凝土在载荷和外界环境的作用下会出现不同程度的损伤。其中内部裂纹的产生与扩展使混凝土强度下降并最终导致混凝土的破坏。目前常用的质量检测的方法主要是钻芯取样法、回弹法以及超声波法，雷达法等。每种方法都有自己的适用范围和局限性。目前，许多混凝土结构，如路面、机场跑道、底板、护坡、挡土墙、筏型基础、隧道衬砌、大坝等，只存在单一测试面，而从事砼结构评估、修补工作的工程师们往往对以上结构砼的厚度比较重视，因为这些结构砼

2、的厚度如达不到设计要求，将会影响结构的整体强度及其耐久性，造成工程隐患，甚至引起严重工程事故，所以用无损检测方法测试结构砼的厚度是有重要意义和实用价值的。无损检测方法很多，为了检测只存在单一测试面的结构砼的厚度及其内部缺陷，国际上从八十年代中期开始研究一种新的无损检测方法--冲击回波法。冲击-回波法应用于砼构筑物无损检测，具有简便、快速、设备轻便、干扰小、可重复测试等特点。冲击回波法是基于应力波的一种检测结构厚度、缺陷的无损检测方法。在20世纪80年代，国外的一些专家就对该方法进行了研究。冲击回波技术发展非常迅速，目前已有IES扫描式冲击回波系统、带表面波的冲击回波系统、超薄冲击回波检测

3、系统等多种类型，可根据工程需要进行选择。IES是IE技术发展的一大突破，不仅可以快速连续检测，而且增加了检测项目如预应力管灌浆情况等，此外还可对结构厚度、缺陷进行三维成像。表面波型冲击回波系统无需取芯标定，就可准确检测混凝土的厚度。超薄型冲击回波系统可检测最小厚度约5cm的板状结构，拓宽了冲击回波方法的厚度检测范围。目前应用比较广泛的冲击回波法是IES扫描式冲击回波系统。二冲击回波法原理冲击回波法是利用一个短时的机械冲击（用一个小钢球或小锤轻敲混凝土表面）产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来（如图1所示）并被送到一

4、个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。将所记录的信号进行幅值谱分析，谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，它可以被识别出来并被用来确定结构砼的厚度和缺陷位置。图1冲击-回波法原理图上述原理图中，接收器接收到反射波后，通过快速傅立叶转换将时域数据转化为频域数据，然后确定回波的频率峰值F，深度计算结构的厚度或缺陷D=(b*VP)/2f（其中b是形状系数，对板/墙来说是0.96，对于梁和柱该值更小，根据厚度和宽度的比值确定，VP是压缩波波速）。图2给出了无缺陷处和有缺陷处的测试结果对比。图2说明：上图：无缺陷处只有一个频率峰值，可获得厚度信息下图：

5、缺陷处存在多个频率峰值，可根据曲线形状判断缺陷性质及深度图2：无缺陷和有缺陷频域图比较三冲击回波方法相对于超声波方法的优点1、冲击回波方法只需一个测试面，而超声波方法需两个测试面，这在很多情况下很难做到。2、冲击回波方法使用比超声波更低频的声波（IE频率范围通常在2～20kHz），这使得冲击回波方法避免了超声波测试中遇到的高信号衰减（highsignalattenuation）和过多杂波干扰问题。3、冲击回波方法不需耦合剂，单手即可操作，标定后每个测点直接得出结构厚度或缺陷位置、深度信息。而超声波方法需耦合剂，两个探头加大了操作的难度。同时需大量数据对比才能确定缺陷的位置，但不能确定缺陷

6、深度。4、冲击回波方法最深可测180cm的结构，而对于超声波方法测试同样厚度将非常困难，特别是两个测试面不易接触的情况下。由以上可以看出，IE冲击回波方法具有超声波方法无可比拟的优越性，该方法将随着技术的不断完善和发展，成为混凝土结构无损检测的一个重要方法。四、检测中应注意的问题1）表面处理一般路面施工都有一道"拉毛"工序，此道工序会使砼路面不平整，同时使得表层产生微裂隙，如果不经过任何处理就用冲击回波法测厚，很难甚至不能得出结果，原因之一是传感器与待测表面耦合不良，很难接收到信号，从而使信号微弱；原因之二是微裂隙的存在使测试条件更复杂，所得信号质量不好，杂波较多，有用信号不突出，所以在

7、检测之前，一定要对表面进行处理，用砂轮将待测点周围磨平，至少将"拉毛"层磨掉。2）传感器的设计用于测厚的传感器必须具有较宽的频带范围，以适应不同厚度砼的检测，另外，传感器还必须有适宜的灵敏度，使得有用信号突出，干扰信号减低到最低限度，从而提高信号质量，使测试结果更精确。为此，我们公司研制开发了一种新型传感器，专用于砼路面厚度的检测。3）冲击器的选择对于不同厚度的砼板，其瞬态共振频率是不一样的：对于较厚的砼板，此频率值较低，对于较薄的