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混凝土缺陷声波检测法有哪些(混凝土缺陷声波检测法怎么做)

导语:混凝土缺陷,声波检测法

声波在介质界面的反射与透射

声波在无限大介质中传播只是在理论上成立,实际上任何介质总有一个边界。

当声波在传播中从一种介质到达另一种介质时,在两种介质的分界面上,一部分声波被反射,仍然回到原来介质中,称为反射波;另一部分声波则透过界面进人另一种介质中继续传播,称为折射波(透射波),声波透过界面时,其方向、强度、波形均产生变化。这种变化取决于两种介质的特性阻抗和入射波的方向。

声波在传播过程的衰减

声波在介质的传播过程中,其振幅将随传播距离的增大而逐渐减小,这种现象称为衰减。

声波在任何介质中传播都有衰减存在。声波衰减的大小及其变化不仅取决于所使用的超声频率及传播距离,也取决于被检测材料的内部结构及性能。因此,研究声波在介质中的衰减情况将有助于探测介质的内部结构及性能。

1、吸收衰减;2、散射衰减;3、扩散衰减

混凝土的声学参数

混凝土超声检测目前主要采用所谓“穿透法”,即用一发射换能器重复发射超声脉冲波,让超声波在所检测的混凝土中传播,然后由接收换能器接收。被接收到的超声波转化为电信号后再经超声仪放大显示在屏幕上,用超声仪测量收到的超声信号的声学参数。当超声波经混凝土中传播后,它将携带有关混凝土材料性能、内部结构及其组成的信息。准确测定这些参数的大小及变化,可以推断混凝土性能、内部结构及其组成情况。

目前在混凝土检测中所常用的声学参数为声速(波速)、振幅、频率以及波形。衰减系数,在现场检测中上难以运用,通常只用于室内试验研究中。

超声法检测混凝土强度的原理

1.混凝土声(波)速c一般在4000-5000m/s之间变化。混凝土强度f与波速c之间有较好的相关性。混凝土强度越高,其波速也越快。

理论与实验都证实,物体的密实性越好,孔隙率越低,其波速越高。对混凝土来说,密实性越好,孔隙率越低,其强度必然越高。因此,混凝土强度和波速之间也有相关性。

2.当知道f-c之间的关系曲线后,测出结构物混凝土的波速就可以推算结构物混凝土的强度。

当混凝土无缺陷时,混凝土是连续体,超声波在其中正常传播。当换能器正对着缺陷时,情况就不一样了。由于缺陷(空洞、蜂窝区)的存在,混凝土连续性中断,缺陷区与混凝土之间成为界面(空气与混凝土)。在这界面上,超声波传播情况发生变动发生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化:

空洞、松散等缺陷部位测得的声速要比正常部位小

接收波振幅的变化

由于缺陷对声波的反射或吸收比正常混凝土大,所以当超声波通过缺陷后,衰减比正常混凝土大,即接收波的振幅将减少。因此,和声时(速)一样,根据接收波首波振幅的异常变化也可以发现缺陷的存在。

如果传播路径中遇到裂缝,由于裂缝对声波的强烈反射,只有很少的声波通过裂缝,接收波振幅将大大降低,振幅的变化可以较灵敏地发现裂缝的存在。

接收波主频率的变化

对接收波信号的频谱分析证明,不同质量的混凝土对超声脉冲波中的高频分量的吸收、衰减不同。因此,当超声波通过不同质量的混凝土后,接收波的频谱(各频率分量的幅度)也不同,质量差或有内部缺陷、裂缝的混凝土,其接收波中高频分量相对减少而低频分量相对增大,接收波的主频率值下降,从而反映出缺陷和裂缝的存在。

接收波波形的变化

当超声波通过混凝土内部缺陷时,由于混凝土的连续性已被破坏,使超声波的传播路径复杂化,直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器,它们具有不同的频率和相位,这些波的叠加有时会造成波形的畸变。

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