超聲波檢測的基本原理精選(九篇)

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第1篇：超聲波檢測的基本原理范文

從基本原理來說，自動對焦可以分成測距自動對焦和聚焦檢測自動對焦。

測距對焦主要有紅外線測距法和超聲波測距法，紅外線測距法，該方法的原理是由照相機主動發(fā)射紅外線作為測距光源，并由紅外發(fā)光二極管間構(gòu)成的幾何關(guān)系，然后計算出對焦距離，超聲波測距法，該方法是根據(jù)超聲波在相機和被攝物之間傳播的時間進行測距的。

相機上分別裝有超聲波的發(fā)射和接收裝置，工作時由超聲振動發(fā)生器發(fā)出持續(xù)超聲波，超聲波到達被攝體后，立即返回被接收器感知，然后由集成電路根據(jù)超聲波的往返時間來計算確定對焦距離。紅外線式和超聲波式自動對焦是利用主動發(fā)射光波或聲波進行測距的，稱之為主動式自動對焦。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第2篇：超聲波檢測的基本原理范文

人耳能聽到的聲音頻率為20Hz-20KHz,低于20Hz的聲波為次聲波,人耳是聽不到的,高于20KHz的聲波為超聲波,人耳也是聽不見的。超聲波之所以被廣泛用于醫(yī)療領(lǐng)域是因為他有許多奇妙的特點: 1.由于超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發(fā)射超聲波,2.聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。3. 超聲波遇到不同的介質(zhì)交接面時會產(chǎn)生反射波,這些特點構(gòu)成了今天超聲儀器在醫(yī)學領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。

B超成像的基本原理是:向人體發(fā)射一組超聲波,按一定的方向進行掃描。根據(jù)監(jiān)測其回聲的延遲時間,強弱就可以判斷臟器的距離及性質(zhì)。經(jīng)過電子電路和計算機的處理, 形成了我們今天的B超圖像。B超的關(guān)鍵部件就是我們所說的超聲探頭 (probe),其內(nèi)部有一組超聲換能器,是由一組具有壓電效應(yīng)的特殊晶體制成。這種壓電晶體具有特殊的性質(zhì),就是在晶體特定方向上加上電壓,晶體會發(fā)生形變,反過來當晶體發(fā)生形變時,對應(yīng)方向上就會產(chǎn)生電壓,實現(xiàn)了電信號與超聲波的轉(zhuǎn)換。

B超工作過程為: 當探頭獲得激勵脈沖后發(fā)射超聲波, (同時探頭受聚焦延遲電路控制,實現(xiàn)聲波的聲學聚焦。) 然后經(jīng)過一段時間延遲后再由探頭接受反射回的回聲信號,探頭接收回來的回聲信號經(jīng)過濾波,對數(shù)放大等信號處理。然后由DSC電路進行數(shù)字變換形成數(shù)字信號,在CPU控制下進一步進行圖像處理, 再同圖表形成電路和測量電路一起合成視頻信號送給顯示器形成我們所熟悉的B超圖像,也稱二維黑白超聲圖像。

彩超在黑白B超圖像基礎(chǔ)上加上以多普勒效應(yīng)原理為基礎(chǔ)的偽彩而形成的。那么何謂多普勒效應(yīng)呢,當我們站在火車站臺上聽有遠處開來的火車笛叫聲會比遠離我們的火車笛叫聲音調(diào)要高,也就是說對于靜止的觀測者來說,向著觀測者運動物體發(fā)出的聲波頻率會升高,相反頻率會降低,這就是著名的多普勒效應(yīng)?，F(xiàn)代醫(yī)用超聲就是利用了這一效應(yīng),當超聲波碰到流向遠離探頭液體時回聲頻率會降低,流向探頭的液體會使探頭接收的回聲信號頻率升高。利用計算機偽彩技術(shù)加以描述,使我們能判定超聲圖像中流動液體的方向及流速的大小和性質(zhì),并將此疊加在二維黑白超聲圖像上,形成了我們今天見到的彩超圖像。

二、 適用對象及范圍

JJG639-1998《醫(yī)用超聲診斷儀超生源》檢定規(guī)程的適用對象除單純的B超外還包括彩超及彩超中的黑白超。

現(xiàn)今通用B超多為多探頭的,高檔的可配十幾種,但規(guī)程所明確檢定范圍僅涉及腹部、心臟、小器官檢查診斷所用的機械扇掃、平面線陣、凸陣而不包括腔內(nèi)探頭和活檢穿刺探頭。

三、 操作要點

(一)聲輸出檢測

為確保臨床安全,與之密切相關(guān)的聲輸出參數(shù)即輸出聲強,應(yīng)小于10mW/cm2檢定中應(yīng)注意兩個問題,因為毫瓦功率計是一種靈敏、準確度高的超聲微功率測量儀器,水中的測量靶應(yīng)處于完全靜止狀態(tài),確保周圍無任何干擾(如:有人員走動或有氣流)盡量避免其震動。對儀器探頭為凸陣、相控陣探頭,必須在現(xiàn)有功率計上加裝掩膜,測量1cm長度內(nèi)的有界功率計,以保證全部聲能都射在輻射力天平的靶位上面無遺漏。

(二)盲區(qū)檢測

近場聚焦、中等增益、高對比度、中等亮度、線陣探頭在一幅內(nèi)完成判讀,其他探頭沿聲窗平移,依次讀出靶線。

(三)探測深度檢測

功率輸出最大,遠場聚焦,高增益,高對比度,高亮度,線陣耦合于縱向靶群上方,其他探頭的縱向軸線必須對準縱向靶群。讀取縱向靶群中能夠明確成像靶線到聲窗的距離(總增益調(diào)滿時TGC失去作用)。

(四)軸向、側(cè)向分辨率的檢測

低增益,高對比度,將探頭耦合于所測靶群正上方聲窗表面,從體膜的最淺處開始分別聚焦所對應(yīng)的靶群,依次讀出所能分辨的最小軸向、側(cè)向靶線間隔,軸向分辨率取決于超聲波脈寬。側(cè)向分辨率取決于聲束寬度,但靶線圖像的橫向鋪展表現(xiàn)與儀器的焦點位置、與增益及亮度條件關(guān)系極大,在操作中應(yīng)尤為注意。另外,在讀取側(cè)向靶線間隔時,若探頭置于靶群的斜上方,在靶線圖像為“斜線”的情況下讀分辨力是嚴重的操作錯誤。正確的操作是:探頭置于靶群的正上方,在其圖像為“橫線”的情況下進行判讀,相鄰靶線圖像必須完全斷開,不能“是斷非斷”。

(五)幾何誤差的檢測

第3篇：超聲波檢測的基本原理范文

1、橋梁檢測的背景

橋粱在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷。損傷的原因可以是使用、維護不當、車禍事故等人為因素,也可能是地震、風暴等自然災(zāi)害。此外某些要道上交通量以大大高于預(yù)測流量的速度猛增也加劇了橋梁結(jié)構(gòu)的自然老化。這些因素均導(dǎo)致了橋梁承載能力和耐久性的降低,甚至影響到運營的安全。由此而引起的一系列問題都需要相應(yīng)的維修、改造和加固來解決。而這些維修、改造和加固工作又必須在對橋梁結(jié)構(gòu)詳細和系統(tǒng)的檢測的基礎(chǔ)上才能妥善的進行。

2、橋梁檢測的特點

在目的方面,傳統(tǒng)橋梁檢測往往僅是為了確定橋梁的損傷狀況,最多是在一定程度上對橋梁的繼續(xù)工作能力提出評價。然而橋梁健康檢測不僅獲得橋梁的損傷狀況或健康狀況,而且利用其智能系統(tǒng)中開放的數(shù)據(jù)庫的數(shù)字化參數(shù)積累,對已用的橋粱設(shè)計理論提供長期的、及時的由足尺寸真實構(gòu)件在真實環(huán)境下結(jié)構(gòu)響應(yīng)為基礎(chǔ)的設(shè)計驗證,繼而為研究發(fā)展橋梁理論提供低成本高效率的“試驗”支持。以橋梁健康檢測作為設(shè)計的驗證具有前所未有的優(yōu)越性,它比較模型試驗而言。成本低,模型就是已有的橋梁,省去了模型制作費用;效果真實,完全的足尺寸.真實的環(huán)境.真實的載荷,數(shù)據(jù)的采集具有長期性,只要橋梁“健在”,數(shù)據(jù)就可以長期地收集下去。

在實現(xiàn)的手段方面,傳統(tǒng)橋梁檢測的手段雖然有很大發(fā)展并且日趨成熟,但對這些手段的應(yīng)用往往是孤立的、被動的。橋梁健康檢測通過現(xiàn)代的傳感與通信技術(shù)的運用使得橋梁健康檢測智能系統(tǒng)像人的神經(jīng)系統(tǒng)將人體各部分協(xié)調(diào)起來一樣,將各種檢測手段通過計算機系統(tǒng)有機地組合在一起,利用內(nèi)部數(shù)據(jù)庫和信號軟件接口實現(xiàn)參數(shù)的采集和存放,并借助于瑚代通信寬帶的不斷拓寬和高速高容量的計算機系統(tǒng)可以實現(xiàn)異地數(shù)據(jù)采集,便捷、準確、安全。在發(fā)展趨勢方面,橋梁健康檢測取代傳統(tǒng)的橋梁檢測已是大勢所趨。橋粱健康檢測可以為業(yè)主提供更加準確和全面的檢測評定,而且可為設(shè)計人員提供前所未有的設(shè)計驗證資料和理論研究依據(jù)。

3、常見的橋梁檢測技術(shù)

3.1　聲探測技術(shù)。聲探測技術(shù)主要包括超聲波探測技術(shù)、聲發(fā)散檢測技術(shù)和沖擊一回聲檢測技術(shù)。聲探測技術(shù)是目前發(fā)展最迅速的無損檢測。超聲波探測技術(shù)的基本原理是:超聲波能夠以一定的速度在某種材料中傳播,直至達到不連續(xù)點或抵達測試物的邊界時才反射回來。超聲波探測技術(shù)即利用聲脈沖在缺陷處發(fā)生特性變化的原理來進行檢測。聲發(fā)散技術(shù)的基本原理是:大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料在受力后出現(xiàn)諸如塑性變形、裂紋開裂、裂紋開展等微結(jié)構(gòu)損傷時,就以聲波的形式釋放能量。它的優(yōu)點是可以對處干荷載作用狀態(tài)下的橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料和結(jié)構(gòu)變化進行穩(wěn)定的監(jiān)視、并給出早期報警。沖擊――回聲是根據(jù)應(yīng)力波能夠在材料中傳播的原理設(shè)計的,基本的測試方法和超聲波相似。應(yīng)力波可以通過以下兩種方法產(chǎn)生:使用轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的應(yīng)力波稱為脈沖――回聲法,使用機械沖擊器產(chǎn)生應(yīng)力波稱為沖擊一回聲法。它同樣可以通過應(yīng)力渡的強度和發(fā)生時間測定缺陷的程度和位置。

3.2　電磁渡探測技術(shù)。電磁探測技術(shù)主要包括探地雷達技術(shù)和渦流檢測技術(shù)。探地雷達是利用電磁脈沖波發(fā)射原理來實現(xiàn)探測目的,它是利用超高頻短脈沖(106-109H z)電磁渡探測地下介質(zhì)分布的一種地球物理勘探方法。探地雷達是軍用技術(shù)民用化的典型代表,已經(jīng)在建筑物、橋梁和其他結(jié)構(gòu)評估中廣泛使用。其基本原理是將雷達脈沖傳進被檢測材料,然后測量材料表面的反射量確定損傷。在橋梁無損中的典型應(yīng)用如混凝土中的鋼筋和孔道的定位以及缺陷和疲勞探測等。渦流的基本原理為電磁感應(yīng),主要應(yīng)用于檢測表面損傷。當檢測線圈與導(dǎo)電材料的構(gòu)件表面靠近,并通以交流電時,所產(chǎn)生的交變磁場將在構(gòu)件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流,呈環(huán)形渦流狀。電渦流的大小與分布受構(gòu)件材料介質(zhì)和表層缺陷的影響,根據(jù)所測電渦流的變化量,就可以判定材料表層的缺陷怕況。

第4篇：超聲波檢測的基本原理范文

[關(guān)鍵詞]薄層 在役 超聲波檢測

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）23-0063-01

1.引言

在工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備設(shè)施使用中經(jīng)常會遇到一些需要進行內(nèi)部檢測的表面附有異質(zhì)薄層的材料，如表面鍍膜、涂層等，尤其是在役的設(shè)備或結(jié)構(gòu)需要進行內(nèi)部檢測等。由于被檢的設(shè)備或結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境和狀態(tài)的限制，一般優(yōu)先使用超聲檢測材料內(nèi)部，使得檢驗對生產(chǎn)和安全的影響能夠降到最低。但表面附有異質(zhì)的薄層會對超聲波檢測帶來很多的影響，以至于我們很多的標準都要求去除工件表面的異質(zhì)薄層之后才進行檢測，以降低薄層對檢驗的影響。去除薄層一般采用打磨、噴砂等方法，易產(chǎn)生火花、靜電、材料本身厚度可能減少、對工件表面易產(chǎn)生劃痕等一系列問題。對于在重視質(zhì)量、安全、環(huán)保的今天，去除薄層進行檢測所帶來的增加的安全風險、對材料本身產(chǎn)生的損傷、增加工時成本和對周圍環(huán)境的影響等不利因素亟需消除，使得如何能采取一種可以在使用超聲波檢測的同時又能不去除影響檢測的薄層的情況下對材料進行精確可靠的檢測就是筆者撰寫該文的目的。

2.基本原理

修正的原理是把表面附有的異性材料薄層當做探頭的晶片的一部分，把探頭晶片增厚的部分進行修正，探頭晶片的厚度改變使得探頭的始脈沖和入射點發(fā)生改變。只要對始脈沖和入射點進行修正就能使這種附有異性薄層的材料進行正常檢測。

3. 修正方法

3.1 修正基礎(chǔ)

能夠在不去除薄層進行檢測的基礎(chǔ)條件是超聲波聲束不能夠因薄層的存在使聲束方向發(fā)生改變，該條件不需要任何修正即可滿足，具有超聲波基礎(chǔ)知識的人都知道超聲波入射角度公式，可以根據(jù)該公式得出入射角度不因入射到母材過程中存在多層異性材料薄層而影響聲束在材料內(nèi)部的傳輸。

3.2 儀器定標的修正

對儀器水平定標的修正采取平移的方法，即對水平定標的儀器進行平移，使對被檢測材料檢測時水平線性不發(fā)生改變。使儀器時機線進行平移的方法就是增加或減少始脈沖時間，最終通過平移時機線使得儀器的水平線性在被檢測材料相匹配，即聲波的反射點的聲程與儀器上顯示的聲程等比例。這種方法的原理與探頭粘附保護晶片的原理等同，即把表面所附有的異性材料薄層在儀器上進行忽略而便于對材料進行檢測。

首先，根據(jù)標準對所使用數(shù)字超聲檢測儀和探頭在試塊上進行正常定標和靈敏度曲線等制作；然后，在材料上用對準被檢測材料的端角或能夠反射最大回波的輪廓的位置，找到最大回波，條件儀器的起始脈沖的始脈沖時間，使儀器上的反射回波達到被檢測材料的正確聲程位置；量取反射回波到探頭前沿的實際位置，讀取儀器上顯示的反射點的水平距離，求出應(yīng)該補償修正的差值，在探頭前沿中修正探頭前沿。

3.3 儀器靈敏度的修正

靈敏度的補償修正可以采用各個標準中介紹的表面補償方法進行修正，這里不進行介紹。對該種材料進行檢測的補償修正屬于表面補償修正范疇，但必須實際測試得出，這與表面的異性材料薄層的屬性差異非常大。

4. 結(jié)論

采用文中給出的修正方法前需要采用直探頭對被檢區(qū)域兩側(cè)進行掃查，已確定薄層完全附著在材料上，避免薄層附著不良帶來的影響。該種方法可以有效的規(guī)避表面異性薄層對檢測的影響，可以使對材料檢測的方法和可靠性達到和常規(guī)材料一樣的級別，不會因為缺陷定位和靈敏度問題使缺陷內(nèi)部的缺陷誤判或遺漏。

第5篇：超聲波檢測的基本原理范文

[關(guān)鍵詞]超聲波 傳感器 疾病診斷 測距系統(tǒng) 液位測量

一、超聲波傳感器概述

1.超聲波

聲波是物體機械振動狀態(tài)的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的聲波,其每秒的振動次數(shù)很高,超出了人耳聽覺的上限,人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩,有兩種形式:橫向振蕩(橫波)及縱向振蕩(縱波)。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播,其傳播速度不同。另外,它也有折射和反射現(xiàn)象,并且在傳播過程中有衰減。超聲波在媒質(zhì)中的反射、折射、衍射、散射等傳播規(guī)律,與可聽聲波的規(guī)律并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。與可聽聲波比較,超聲波具有許多奇異特性:傳播特性──超聲波的衍射本領(lǐng)很差,它在均勻介質(zhì)中能夠定向直線傳播,超聲波的波長越短,這一特性就越顯著。功率特性──當聲音在空氣中傳播時,推動空氣中的微粒往復(fù)振動而對微粒做功。在相同強度下,聲波的頻率越高,它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高,所以超聲波與一般聲波相比,它的功率是非常大的?？栈饔茅ぉぎ敵暡ㄔ谝后w中傳播時,由于液體微粒的劇烈振動,會在液體內(nèi)部產(chǎn)生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用,從而產(chǎn)生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用,會使液體的溫度驟然升高,從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發(fā)生乳化,并且加速溶質(zhì)的溶解,加速化學反應(yīng)。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應(yīng)稱為超聲波的空化作用。

超聲波的特點:(1)超聲波在傳播時,方向性強,能量易于集中;(2)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播,且可傳播足夠遠的距離;(3)超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中,易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息(診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng))。

2.超聲波傳感器

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。以超聲波作為檢測手段,必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習慣上稱為超聲換能器,或者超聲探頭。

超聲波探頭主要由壓電晶片組成,既可以發(fā)射超聲波,也可以接收超聲波。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體(電致伸縮)及鎳鐵鋁合金(磁致伸縮)兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛(PZT)等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?它可以將電能轉(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波,同時它接收到超聲波時,也能轉(zhuǎn)變成電能,所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送,也能作接收。 超聲波傳感器由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成,換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中幅射;而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成,換能器接收波產(chǎn)生機械振動,將其變換成電能量,作為傳感器接收器的輸出,從而對發(fā)送的超進行檢測?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計數(shù)及探測距離等進行控制。

二、超聲波傳感器的應(yīng)用

1.超聲波距離傳感器技術(shù)的應(yīng)用

超聲波傳感器包括三個部分:超聲換能器、處理單元和輸出級。首先處理單元對超聲換能器加以電壓激勵,其受激后以脈沖形式發(fā)出超聲波,接著超聲換能器轉(zhuǎn)入接受狀態(tài),處理單元對接收到的超聲波脈沖進行分析,判斷收到的信號是不是所發(fā)出的超聲波的回聲。如果是,就測量超聲波的行程時間,根據(jù)測量的時間換算為行程,除以2,即為反射超聲波的物體距離。把超聲波傳感器安裝在合適的位置,對準被測物變化方向發(fā)射超聲波,就可測量物體表面與傳感器的距離。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器,但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化,即在發(fā)射超聲波的時候,將電能轉(zhuǎn)換,發(fā)射超聲波;而在收到回波的時候,則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。

2.超聲波傳感器在醫(yī)學上的應(yīng)用

超聲波在醫(yī)學上的應(yīng)用主要是診斷疾病,它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點是:對受檢者無痛苦、無損害、方法簡便、顯像清晰、診斷的準確率高等。

3.超聲波傳感器在測量液位的應(yīng)用

超聲波測量液位的基本原理是:由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號,在氣體中傳播,遇到空氣與液體的界面后被反射,接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間,即可換算出距離或液位高度。超聲波測量方法有很多其它方法不可比擬的優(yōu)點:(1)無任何機械傳動部件,也不接觸被測液體,屬于非接觸式測量,不怕電磁干擾,不怕酸堿等強腐蝕性液體等,因此性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長;(2)其響應(yīng)時間短可以方便的實現(xiàn)無滯后的實時測量。

4.超聲波傳感器在測距系統(tǒng)中的應(yīng)用

超聲測距大致有以下方法:①取輸出脈沖的平均值電壓,該電壓 (其幅值基本固定)與距離成正比,測量電壓即可測得距離;②測量輸出脈沖的寬度,即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t,故被測距離為 S=1/2vt。如果測距精度要求很高,則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ３暡y距適用于高精度的中長距離測量。

三、小結(jié)

文章主要從超聲波與可聽聲波相比所具有的特性出發(fā),討論了超聲波傳感器的原理與特點,并由此總結(jié)了超聲波傳感器在生產(chǎn)生活各個方面的廣泛應(yīng)用。但是,超聲波傳感器也存在自身的不足,比如反射問題,噪聲問題的等等。因此對超聲波傳感器的更深一步的研究與學習,仍具有很大的價值。

參考文獻:

[1]單片機原理及其接口技術(shù).清華大學出版社.

[2]栗桂鳳,周東輝,王光昕.基于超聲波傳感器的機器人環(huán)境探測系統(tǒng).2005,(04).

[3]童敏明,唐守鋒.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).中國礦業(yè)大學出版社.

第6篇：超聲波檢測的基本原理范文

關(guān)鍵詞：橋梁工程；鉆孔灌注樁； 質(zhì)量檢測

Abstract: the cast-in-place pile foundation as a deep foundation, and suitable to be used in different geological conditions, widely used in bridge engineering foundation. This paper bridge engineering cast-in-place pile quality testing technology and method is discussed in this paper.

Keywords: bridge engineering; Bored piles; Quality testing

中圖分類號： U443.15+4文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)作為深基礎(chǔ)的一種，能適應(yīng)于不同地質(zhì)條件，廣泛應(yīng)用于橋梁工程基礎(chǔ)中?；炷零@孔灌注樁是橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的主要形式，這主要是由于樁能將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到深層穩(wěn)定的土層中區(qū)，從而大大減少基礎(chǔ)沉降和建筑物的不均勻沉降，是一種極為有效，安全可靠的基礎(chǔ)形式。但灌注樁的成孔是在樁位處的地面水和水下完成的，施工工序多，質(zhì)量控制難度大，稍有不慎易產(chǎn)生斷樁等嚴重缺陷。據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)外鉆孔灌注樁的事故率高達5%-10%。因此，灌注樁的質(zhì)量檢測就顯得格外重要。

2、鉆孔灌注樁的優(yōu)缺點

2.1鉆孔灌注樁其優(yōu)點主要有：適應(yīng)性廣、承載力大、建造費用低、減小環(huán)境污染和公害、抗震性能好等。

2.2鉆孔灌注樁的缺點主要有：樁身混凝土的質(zhì)量低于預(yù)制混凝土樁。當灌注作業(yè)失誤時，還容易釀成斷樁、混凝土離析以及凝固不良等隱患。在松散地層成孔，需采取泥漿等擴孔措施，施工現(xiàn)場容易產(chǎn)生泥水溢流，滿地泥濘，擴孔不當還易發(fā)生事故，因此，對樁身工程質(zhì)量檢測非常重要。

3、鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測技術(shù)

3.1 鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測。鉆孔灌注樁的工程質(zhì)量檢測主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

3.1.1 成孔質(zhì)量檢測。成孔質(zhì)量檢測只要是判定成孔的孔徑是否符合設(shè)計要求，孔徑是否發(fā)生變化、是否傾斜，鉆孔是否發(fā)生塌孔、縮徑或擴徑等問題，對于保證成樁質(zhì)量具有指導(dǎo)性意義。

3.1.2 施工過程檢測。主要是控制施工質(zhì)量，包括鉆進速度、持力層判別、出漿情況、泥漿比重、鉆孔深度、傾斜度、孔底清渣、下鋼筋籠情況、混凝土用量及配比、混凝土坍落度和灌注情況及清樁頂混凝土等的檢測。

3.2超聲波檢測。超聲波檢測法的基本原理是超聲波檢測儀中的壓電式換能器，發(fā)射一系列周期性超聲脈沖，使其穿過被檢測的樁體，并被另一個壓電式換能器所接收。超聲檢測儀顯示出脈沖穿過被檢樁體的各種物理量。由于聲波穿過不同介質(zhì)時，這些物理量均不相同，因此，可根據(jù)這些物理量的變化，來判別樁身混凝土質(zhì)量的變異情況及內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小和位置。聲波透射法適用于檢測樁徑大于0.6m的混凝土灌柱樁的完整性。它是在樁身中預(yù)埋測管(鋼管或塑料管)，管的下口封死，測試時管內(nèi)充滿清水或機油作為耦合劑，二管內(nèi)分別放入聲波發(fā)射的接收探頭，兩探頭置于同一水平面或保持一定高差，測管兩探頭同時提升或下降，由于聲波在正常混凝土中的傳播速度一般在3000～4200 m/ s之間，當傳播路徑上遇到混凝土質(zhì)量差，如離析、夾泥等缺陷時，聲波將發(fā)生衰減，部分聲波將繞過缺陷傳播，使得傳播時間增長，波速減小。若遇有空洞的空氣界面將產(chǎn)生反射和散射，使波幅減小。樁的缺陷破壞了混凝土的連續(xù)性，使波的傳播路徑復(fù)雜，引起波形畸變。所以聲波在有缺陷的混凝土中傳播時，波幅減小，聲時加大(波速降低)，波形畸變。根據(jù)這些特性，便可判定樁身中缺陷的性質(zhì)和位置。該法在灌注樁身混凝土時，要預(yù)埋2～3根管道，在橫斷面呈正三角行布置。采用雙孔測量、單孔測量兩種方式。采用超聲波透射法檢測鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，具有試驗結(jié)果直觀、儀器較輕便，能彌補低應(yīng)變動測法檢測樁長度有限等優(yōu)點，且受工地上聲源式振動干擾小，對混凝土嚴重缺陷(如斷樁、夾泥等) 的檢出標準率達100 %。但超聲波頻率高，在混凝土中衰減快，使檢測范圍受到限制。預(yù)埋管超聲波透射檢測法具有儀器輕便、抗干擾能力強、觀測準確度高、結(jié)果直觀可靠的優(yōu)點，可以通過探頭在樁身中上下移動測試，詳細查明樁內(nèi)部缺陷、深度位置、范圍大小、嚴重程度等。因此，用超聲波透射法檢測大直徑超長樁是最可靠的方法之一。但該法需要在樁體上預(yù)留超聲檢測管道，因而給施工單位帶來諸多不便。聲測管綁扎不牢或綁扎間距過大，在澆筑混凝土過程中，聲測管受混凝土擠壓發(fā)生彎曲變形，管間距離變大或變小，直接影響檢測結(jié)果的分析判定，甚至無法給出樁身完整性類別。

3.3低應(yīng)變檢測。低應(yīng)變檢測應(yīng)用于樁身完整性檢測，能準確地確定樁身缺陷類型及其在樁身的具置，定性分析樁底沉渣的厚度，評定樁身質(zhì)量等級，其原理是在樁頂施加一脈沖力，應(yīng)力波沿樁身向下傳播，當樁身存在明顯波阻抗差異的界面或樁身截面變化部位，將產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識別來自樁身完整性、確定缺陷類型(如斷樁、混凝土嚴重離析、縮徑或擴徑)及具置。完整性好的基樁反射波具有波形規(guī)則、清晰、樁底反射明顯等特性?？s頸的特點是在缺陷處有一相位與首波同向的反射波，而且幅度較大。擴頸的特點是在首波后出現(xiàn)與首波相位相反的反射波。斷樁的特點是首波后無反沖且接著貼近零線，在缺陷處出現(xiàn)反射波，其波幅超過首波，并有多次回波，且樁底回波不清。離析的特點是首波后，波的寬度愈大，比正常樁要寬，這是因為淺部混凝土中的水泥較少，石子空隙多，當波傳播過程中遇到離析處必然會產(chǎn)生散射，所以波形增寬。

3.4 高應(yīng)變法檢測。高應(yīng)變法是利用約為單樁極限承載力1 %的鑄鋼或鑄鐵重錘，在距樁頂10～20m處自由落下，給樁頂一豎向沖擊荷載，從而使樁、土之間產(chǎn)生一定的塑性位移，樁側(cè)和樁尖土阻力得到一定程度發(fā)揮，在樁頂量測到的樁、土響應(yīng)信號包含有承載力因素，所以高變動力測樁可以對單樁承載力進行判定，也可評價樁身結(jié)構(gòu)的完整性。高應(yīng)變法有波形擬合法(也叫實測曲線擬合法)等。波形擬合法的基本原理是：將現(xiàn)場實測的樁頂力和速度曲線作為邊界進行計算，它將樁分成若干個彈性單元，使應(yīng)力波通過每個單元的時間相等，并假定單元土阻力作用在單元底部。分析計算時，輸入下行波及樁土參數(shù)，計算出上行波，然后合成計算力波曲線，將計算力曲線與實測力曲線進行對比，如果兩者的吻合程度達到滿意的要求，就認為樁土參數(shù)已經(jīng)符合實際情況，它們將作為計算承載力、樁側(cè)摩阻力分布、模擬靜載試驗分析的依據(jù),繼續(xù)進行計算。否則應(yīng)調(diào)整樁土參數(shù)，直到吻合滿意為止。高應(yīng)變法可用來確定單樁的垂直極限承載力，還可以檢測樁身的完整性。高應(yīng)變法測定單樁的垂直極限承載力是以靜動比較資料的積累為基礎(chǔ)。

4、結(jié)論

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，樁基工程越來越多，樁基工程的施工質(zhì)量必須引起高度的重視，以防留下諸多安全隱患。近些年來，樁基工程檢，測技術(shù)也成為一個熱門，并得到廣泛重視，特別是近10年，樁基檢測技術(shù)得到了長足的發(fā)展，有關(guān)樁基工程檢測的標準、規(guī)范相繼、施行，使樁基檢測工作進一步規(guī)范化，對保證工程質(zhì)量起到了良好的作用。

參考文獻：

[1]馬芹永，鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測標準及檢測方法[J]，西安科技學院學報，2002（22）

第7篇：超聲波檢測的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】檢測技術(shù) 超聲波 鉆桿加厚過渡帶

原油開采過程中，石油鉆桿作為鉆柱的重要組成部分，是石油工業(yè)不可或缺的鉆井工具，無論是其接頭、管體還是過渡帶部分性能的好壞都將直接影響到整個鉆井工程的安全。鉆桿經(jīng)過一段時間的使用后，都會出現(xiàn)不同程度的磨損、腐蝕，明顯的可能出現(xiàn)刺漏、肉眼可見腐蝕坑等，另外因拉、壓、擠、彎曲變形等產(chǎn)生的疲勞裂紋以及管壁不同程度的壁厚損失等造成管體出現(xiàn)各種不可見性破壞，如果繼續(xù)使用可能造成鉆具斷裂事故。而且近年來，隨著鉆井新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，定向井、水平井逐步增加，定向井、水平井已經(jīng)占到鉆井口井數(shù)的70%以上，鉆桿在鉆井過程中承受復(fù)雜的復(fù)合應(yīng)力作用，因此，鉆桿損壞的速度和程度也逐漸加快，鉆井生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生多起因鉆桿疲勞造成的鉆桿加厚過渡帶附近刺穿質(zhì)量事故，給鉆井生產(chǎn)帶來很大經(jīng)濟損失。通過超聲波檢測技術(shù)可實現(xiàn)對鉆桿加厚過渡帶加厚部位無損探傷，最大程度避免鉆井生產(chǎn)中因鉆桿加厚過渡帶部位刺漏而造成的經(jīng)濟損失，同時相對人工探傷可大大提高鉆桿加厚過渡帶檢測探傷工作效率。

一、超聲波檢測基本原理

超聲波在被檢材料中傳播時，材料的聲學特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播將會產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況進行探測來了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)被稱為超聲檢測技術(shù)（UNDT，全稱為Ultrasonic Non-Destructive Testing）。超聲檢測技術(shù)是一種重要的無損檢測技術(shù)，由于它的穿透能力強，對材料和人體無損害，使用方便等特點，廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之中，諸如材料工業(yè)、機械工業(yè)、石油化工、水文地質(zhì)和宇航、能源等領(lǐng)域。

超聲檢測技術(shù)依據(jù)工作原理可以分為共振法、透射法和脈沖反射法。共振法常用于壁厚的測量;透射法需要使用一對探頭，一個發(fā)射，一個接收。檢測時兩探頭位置要求較高，而且無法對缺陷進行定位;脈沖反射法只需要一個探頭進行自發(fā)自收，可以判斷缺陷的大小、距離。脈沖反射法依據(jù)探頭與被檢工件的位置關(guān)系又可以分為直接接觸法和水浸法。由于直接接觸法檢測情況需要探頭楔塊做良好的聲耦合，還取決于被檢工件表面的平行度、平整度和粗糙度，而且這種方法不能實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)多用于操作人員手工探傷。相比之下，水浸法不需要探頭與被檢工件直接接觸，克服了直接接觸法的上述缺點，降低了成本，并易于實現(xiàn)自動化探傷，從而應(yīng)用前景更好。

超聲水浸法檢測的原理是由超聲換能器發(fā)射出來的超聲波通過水介質(zhì)（工件放在水中），入射到被檢工件（鋼管）上并在工件內(nèi)傳播，經(jīng)過內(nèi)壁或工件內(nèi)不連續(xù)處反射，反射回來的信號經(jīng)采集卡接收。當工件中無缺陷時，不產(chǎn)生超聲回波信號;當有缺陷時，顯示屏上將有缺陷回波顯示，根據(jù)缺陷回波幅度的高低可判別缺陷當量的大小，最終依據(jù)探傷標準對缺陷做出評判。

二、超聲檢測系統(tǒng)技術(shù)特點

數(shù)字化鉆桿超聲波檢測系統(tǒng)是基于超聲波檢測原理而發(fā)展起來的新產(chǎn)品。在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致。將具有較強穿透能力的超聲波導(dǎo)入鋼管中，在遇到前后聲阻抗不一致的交界面時，一部分聲波會被反射回來，產(chǎn)生回波，系統(tǒng)可檢測到這些回波，并進行放大處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，呈現(xiàn)在屏幕上，反射回來的能量大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。其原理如圖1所示。檢測系統(tǒng)配套的分析軟件可以接入傳感器及編碼器信號自動采集，從而對缺陷進行定性定量、以及波形顯示、打印、聲光報警等。

圖1 鉆桿超聲波檢測原理圖

三、EMT-PU管端超聲檢測系統(tǒng)特點與應(yīng)用

（一）特點

克服一般自動化檢測方法對鋼管加厚端部難以檢測的問題。采用常規(guī)水浸式超聲檢測技術(shù)，實現(xiàn)橫向裂紋、孔洞、壁厚減薄的綜合檢測，探傷靈敏，運行可靠。

超聲波探頭提離鋼管表面一段距離，不易磨損，大大延長了探頭的使用壽命。

超聲波探頭相對鋼管螺旋前進，實現(xiàn)了自動檢測。與手持式超聲波探傷相比，解放了人手，同時也提高了檢測效率。

不受被測管規(guī)格改變的影響。此系統(tǒng)可檢測：Ф60～Ф140mm的無縫鋼管，缺陷位置分辨精度：<20mm;橫向裂紋檢測靈敏度：深度為壁厚的5%的內(nèi)、外刻傷、長度25mm，寬度0.25-1mm;孔洞檢測靈敏度：？1.6mm通孔;內(nèi)外表面覆蓋率：100%。

（二）應(yīng)用

要對被檢鉆桿兩端同時檢測，采取鉆桿原地旋轉(zhuǎn)，探頭移動的方式。由于不同規(guī)格鉆桿中心高不一樣，所以探頭組合還要能夠整體上下升降。為簡化結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)的方式控制探頭升降和移動。通過直流電機帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動探頭架往返移動。探頭固定在升降板上，調(diào)節(jié)螺釘可以改變其高度，從而確保水層高度不變。系統(tǒng)對過渡帶人工缺陷和實際缺陷能夠產(chǎn)生非常清晰的信號，并能通過記錄軟件進行保存。

四、超聲波檢測的發(fā)展方向預(yù)測

根據(jù)近年來的發(fā)展趨勢和工業(yè)生產(chǎn)實際的需求，今后的過渡帶超聲波檢測將朝著數(shù)字化、自動化、智能化的方向發(fā)展，各種自動掃描、自動定位與跟蹤檢測的系統(tǒng)將會得到深入的研究。另外，由于受超聲波波長的限制，對薄壁管的檢測精度較低，只適合厚壁管，同時對管體的介質(zhì)要求較高。當缺陷不規(guī)則時，將出現(xiàn)多次反射回波，或檢測工件（如過渡帶的形狀）不規(guī)制時會出現(xiàn)影響信號強度和反射回波顯示位置，從而對信號的識別和缺陷的定位提出了較高要求。當前超聲波檢測的發(fā)展方向主要為提高對細小缺陷的檢測精度和提高對偽信號的識別能力，這對現(xiàn)場生產(chǎn)尤為重要。

第8篇：超聲波檢測的基本原理范文

關(guān)鍵詞:超聲波法;透射法;樁基檢測

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)08-0298-01

0 前言

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快,我國對交通運輸?shù)男枨笠才c日俱增,近年來我國建設(shè)了大量的高等級公路,大型高速公路橋梁結(jié)構(gòu)物也越來越多。而樁基作為橋梁基礎(chǔ)的一種重要形式,在很多工程中都有應(yīng)用。在這類工程中,樁基是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu),它的質(zhì)量好壞對結(jié)構(gòu)物使用的可靠性、耐久性具有決定性的作用。故橋梁樁基的檢測在樁基的質(zhì)量控制、使用功能保證中起著舉足輕重的作用。

1 超聲波法的檢測原理

超聲波法可以根據(jù)波的傳播途徑和接收方式分為兩種:

(1)透射法;

(2)回波法?；夭ǚㄔ诮饘偬絺矫嬗兄浅V泛的應(yīng)用,但由于混凝土的非勻質(zhì)性,回波法的效果受到了嚴重的影響,目前應(yīng)用較多的是透射法。本文也主要介紹超聲波透射法的應(yīng)用情況。

超聲波透射法檢測的基本原理是:首先在樁基內(nèi)部預(yù)埋若干檢測管以形成檢測通道,發(fā)射探頭和接收探頭都安裝在聲測管中。檢測儀器使用過程中會發(fā)射出周期性的電脈沖,通過發(fā)射換能器的壓電體轉(zhuǎn)換為超聲脈沖,超聲脈沖穿過待測的樁基混凝土后被換能器接收,然后轉(zhuǎn)換成電信號,最終在儀器上顯示超聲脈沖波形及頻譜、穿過混凝土所需的時間、接受波幅值、脈沖主頻率等參數(shù)。通過對這些參數(shù)的全面、細致的綜合分析,我們就可以判斷樁基混凝土內(nèi)部的各種缺陷的性質(zhì)、位置等,在此基礎(chǔ)上判斷混凝土總體的均勻性和強度等級的指標。

2 檢測方法

超聲波透射法按發(fā)射和接收換能器的相對高程的不同分為三種:扇形掃測法、平測法和斜測法(如圖1所示),應(yīng)用較多的是平測法和斜測法。

圖1 平測、斜測及扇形測法(按從左到右的順序)

平測法是將發(fā)射和接收換能器放在同一高度進行測試。這種檢測方法可以檢查出豎直方向上的缺陷的位置和大小,缺點在于無法確定缺陷在水平方向的位置。斜測法是指發(fā)射和接收換能器不在同一高度進行的測試,斜測法是平測法的重要補充,可以有效避免平測中無法確定缺陷水平位置的問題。具體應(yīng)用中,要保持發(fā)射和接收換能器的高程差不變,并對每一個截面進行兩次完全獨立的檢測。兩個換能器的高程差越大,對缺陷在水平方向的位置判斷就越準確,但隨著高程的加大,接收換能器所能接收的測試信號也相應(yīng)減少,也會影響最后的缺陷判斷。因此,在實際工程中,掌握合適的發(fā)射和接收換能器高程差對提高缺陷位置判斷準確性具有重要的意義。

3 檢測數(shù)據(jù)分析、處理

目前對數(shù)據(jù)進行分析、處理的方法主要有三種:基于聲時的數(shù)據(jù)分析、基于波幅的數(shù)據(jù)分析以及基于“聲時-深度曲線”的數(shù)據(jù)分析。下面做一個比較詳細的介紹。

3.1 基于聲時的數(shù)據(jù)分析

選取聲時平均值μt與聲時2倍標準差δt之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值(St)。

μt=∑tin(1)

δt=∑(ti-μt)2/n(2)

St=μt+2δt(3)

其中:n為測點的數(shù)量;ti為第i個測點的聲時值。

判斷方法:若ti>St,則可以認定該樁基在所測的深度處可能存在缺陷。

3.2 基于波幅的數(shù)據(jù)分析

在所有的聲學參數(shù)中,波幅是對樁基缺陷最為敏感的參數(shù),這也是可以采用波幅進行樁基質(zhì)量判斷的依據(jù)。這種方法選取接收節(jié)能器接收到的超聲波信號波幅平均值(μq)的一半作為判斷樁身有無缺陷的臨界值(Qd)。

Qd=μq-6(4)

μq-∑qin(5)

其中:qi為第i個測點的波幅;n為測點數(shù)。

判斷方法:若qi

3.3 基于“聲時-深度曲線”的數(shù)據(jù)分析

也稱PSD法。PSD對缺陷也非常敏感,故可以選取PSD判斷缺陷所存在的范圍。此種方法選取聲時-深度曲線相鄰測點的斜率K與相鄰兩點聲時差值Δt的乘積為臨界值。

PSD=K×Δt(6)

判斷方法:實際所測PSD大于出現(xiàn)斷樁或全斷面夾層時的臨界PSD值時,則可以判定樁基在該測試點斷樁。

4 應(yīng)用超聲波透射法檢測注意事項

由于工程的特殊性和復(fù)雜性,超聲波透射法在實際應(yīng)用中不可能像理論完全一致,還需要考慮其他的一些影響因素,主要是以下幾個方面。

4.1 地下含水量

如果樁身在澆筑過程中產(chǎn)生了孔洞且孔洞位置在地下水位之下時,地下水便會進行孔洞。當應(yīng)用超聲波進行檢測時,聲波穿透缺陷過程中實際上還穿透了地下水。如果檢測缺陷的范圍比較小,就有可能造成漏判。

4.2 樁基齡期

樁基齡期對超聲波檢測時的信號和波形影響很大。規(guī)范中要求齡期達到14天才能進行檢測,如果時間上不允許,也應(yīng)最低應(yīng)滿足7d齡期的要求。若齡期不符合要求,檢測過程中可能出現(xiàn)接收信號比較微弱,波形衰減非常嚴重的情況。

4.3 聲測管布局方式

聲測管主要有三種布局方式,如圖2所示。其中陰影區(qū)域為超聲波檢測的有效檢驗區(qū)。

圖2 聲測管的三種布局方式

對應(yīng)樁身直徑小于1m的,采用方案I即可,大體上可以反映出的整個橫截面各部位的主要缺陷。樁身直徑大于或等于1m的,采用方案Ⅱ比較合適,雖然在中心位置存在盲區(qū),但在實際工程中,中心存在缺乏的可能性也非常小,故檢測效果可以得到保證。對于一些工程中的大直徑樁,方案Ⅲ是最佳選擇,這種方案的檢測盲區(qū)是最小的,能夠最大限度地保證檢測的全面性。在實際工程中,對應(yīng)不同的樁基采用相對應(yīng)合適的聲測管布局方法對提高超聲波檢測的準確性具有重要的意義。

4.4 聲測管安裝

聲測管安裝時需要保證各聲測管平行安裝,超聲波檢測過程中出現(xiàn)的問題很多都因為聲測管的安裝不平行。不平行導(dǎo)致一系列的問題,如檢測的聲時值、均方差、離散系數(shù)、平均聲速等統(tǒng)計值產(chǎn)生偏離。此外,對于泥漿護壁灌注樁樁身檢測時,可能在施工過程中泥漿比重過大,附著在聲測管上導(dǎo)致局部的聲測管被很厚的泥皮包圍,從而使超聲波波幅減小,最后導(dǎo)致誤判。

5 結(jié)語

橋梁樁基檢測還存在其他的一些檢測方法,如低應(yīng)變法等。超聲波法由于其檢測結(jié)果能直觀反映樁身缺陷的位置、大小及嚴重程度,檢測質(zhì)量十分可靠,操作非常簡單等優(yōu)點成為樁基檢測中最常用的方法之一。但目前對樁基的檢測還只是停留在定性判斷上,還無法進行定量分析,這需要相關(guān)的技術(shù)人員、專家學者投入到這一研究領(lǐng)域中來,推動樁基檢測技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻

[1]林維正,蘇勇,洪有根.混凝土裂縫深度超聲波檢測方法[J].無損檢測,2001,(8):49.

第9篇：超聲波檢測的基本原理范文

關(guān)鍵詞：超聲波法；橋梁樁基檢測；應(yīng)用

超聲波法由于其檢測結(jié)果能直觀反映樁身缺陷的位置、大小及嚴重程度，檢測質(zhì)量十分可靠，操作非常簡單等優(yōu)點成為樁基檢測中最常用的方法之一。隨著國家檢測技術(shù)的發(fā)展，樁基將得到更廣泛的應(yīng)用。聲波透射法樁基檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大型灌注樁或?qū)渡砘炷临|(zhì)量要求較嚴格的樁型的檢測，對有嚴重缺陷的樁的檢測以及缺陷樁的補救及評價樁基質(zhì)量做出積極的貢獻。如何提高樁基檢測數(shù)據(jù)和評價結(jié)果的準確性和可靠性，是工程界面臨的問題。

1.超聲波檢測技術(shù)原理

超聲波是一種機械波，機械振動和波動是超聲測試的物理基礎(chǔ)，同時它又是彈性波測試方法中的一種，固體介質(zhì)中彈性波的傳播理論是它的理論基礎(chǔ)。超聲波技術(shù)應(yīng)用于混凝土質(zhì)量的無損檢測已有很長的歷史，而聲波透射法應(yīng)用于基樁檢測，則是近幾年才引進發(fā)展起來的，由于它具有儀器輕便、抗干擾能力強、觀測準確度高、結(jié)果直觀可靠，所以被廣泛推廣使用，已成為一種比較成熟可靠的灌注樁無損檢測方法。聲波透射法是在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測管道，將超聲脈沖發(fā)射和接收探頭置于聲測管中，管中充滿清水作耦合劑，由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土，被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號。由儀器中的測量系統(tǒng)測出超聲脈沖穿過樁體所需時間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數(shù)。最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對接收信號的各種參數(shù)進行綜合判斷和分析，即可對混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置作出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強度等級的評價指標。

2.檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)分析和判斷

基樁的超聲波透射法檢測需要分析和處理的主要聲學參數(shù)是聲速、波幅、主頻，同時要注意對實測波形的觀察和記錄，如何在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對樁的完整性、連續(xù)性、強度等級等做出判斷，是超聲法檢測的關(guān)鍵。目前，常用的樁身缺陷判斷方法有兩大類，第一類是數(shù)值判據(jù)法，即根據(jù)測試值經(jīng)適當?shù)臄?shù)字處理后找出一個存在缺陷的臨界值作為依據(jù)，這種方法能對大量測試數(shù)據(jù)做出明確的分析和判斷，通常用于全面掃測時缺陷的初步判斷；第二類是聲場陰影區(qū)重疊法，這類方法通常用于數(shù)值判據(jù)法確定缺陷位置后的細測判斷，以便詳細劃定缺陷的位置、大小和性質(zhì)等，在樁身缺陷的超聲檢測種，這兩類方法必須聯(lián)合使用，過分偏重任何一種方法都是不合理的。

2.1數(shù)值判據(jù)法

2.1.1.概率法，正常情況下，由隨機誤差引起的混凝土的質(zhì)量波動是符合正態(tài)分布的，這可以從混凝土試件抗壓強度的試驗結(jié)果得到證實，由于混凝土質(zhì)量（強度）與聲學參數(shù)存在相關(guān)性，可大致認為正?；炷恋穆晫W參數(shù)的波動也服從正態(tài)分布規(guī)律?；炷翗?gòu)件在施工過程中，可能因外界環(huán)境惡劣及人為因素導(dǎo)致各種缺陷，這種缺陷由過失誤差引起，缺陷處的混凝土質(zhì)量將偏離正態(tài)分布，與其對應(yīng)的聲學參數(shù)也同樣會偏離正態(tài)分布。所以，只要檢測出聲學參數(shù)的異常值，其對應(yīng)的位置即為缺陷區(qū)。

2.1.2.PSD判據(jù)法，對于由聲時、波幅衰減確定的異常區(qū)，結(jié)合PSD曲線進行綜合分析，采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當PSD值在某測點附近明顯變化時，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。PSD（Pile of Slope and Difference）判據(jù)的物理意義為：聲時-深度曲線相鄰兩點的斜率與相鄰時差值的乘積，根據(jù)PSD值在某深度處的突變結(jié)合波幅變化情況，進行異常點判定，該判據(jù)對聲時具有指數(shù)放大作用。因此，缺陷區(qū)PSD值較聲時反映明顯，而且運用PSD判據(jù)基本上消除了聲測管不平行或混凝土不均勻等因素所造成的聲時變化對缺陷判斷的影響，但如果聲時讀數(shù)有錯誤，那么PSD會將錯誤數(shù)據(jù)進行放大，造成誤判。

2.1.3聲陰影重疊法

所謂聲陰影重疊法，就是當超聲脈沖束穿過樁體并遇到缺陷時，在缺陷背面的聲強減弱，形成一個聲輻射陰影區(qū)，在陰影區(qū)內(nèi)，接收信號波高明顯下降，同時聲時增大，甚至波形出現(xiàn)畸變。若采用兩個方向檢測，分別劃出陰影區(qū)，則兩個陰影區(qū)邊界線交叉重疊所圍成的區(qū)域，即為缺陷的確切范圍。其基本方法是：一個換能器固定不動，另一個換能器上下移動，找出聲陰影的邊界位置，然后交換測試，找出另一面的陰影邊界。邊界線的交叉范圍內(nèi)的重疊區(qū)，即為缺陷區(qū)。在混凝土中，由于各界面的漫反射及低頻聲波的繞射，使聲場陰影的邊界十分模糊。因此，需綜合運用聲時、波幅、頻率等參數(shù)進行判斷，在這些參數(shù)中波幅是對陰影區(qū)最敏感的參數(shù)，在綜合判斷時應(yīng)賦予較大的“權(quán)數(shù)”。當需要確定局部缺陷在樁的橫截面上的準確位置時，可用多測向疊加法，即根據(jù)幾個測向的測量結(jié)果通過作圖法進行疊加，交叉重疊區(qū)即為缺陷區(qū)。

3.未來趨勢

聲波透射法樁基檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大型灌注樁或?qū)渡砘炷临|(zhì)量要求較嚴格的樁型的檢測，對有嚴重缺陷的樁的檢測以及缺陷樁的補救及評價樁基質(zhì)量做出積極的貢獻。隨著國家檢測技術(shù)的發(fā)展，樁基將得到更廣泛的應(yīng)用。那么如何提高樁基檢測數(shù)據(jù)和評價結(jié)果的準確性和可靠性，則是工程界面臨的重要問題。通過實踐和假設(shè)建議從以下幾方面考慮對展望聲波透射法樁基檢測的前景：

（1）聲波透射法樁基檢測要求預(yù)埋聲測管，使得聲測管對樁基缺陷進行處理成為可能，對這方面進行研究將開辟一條集檢測與補強加固于一體的、安全可靠的、經(jīng)濟有效的途徑，使聲波透射法樁基檢測更為經(jīng)濟可靠。

（2）現(xiàn)階段對樁基樁身完整性的評判采用波速、波幅、頻率等單一的指標或者簡單的兩種指標的組合作為判斷方法，沒有考慮這幾個指標的綜合作用對樁基質(zhì)量評判的結(jié)果，結(jié)合工程實際改善數(shù)學模型，加強理論研究，對聲學參數(shù)進行頻譜分析，并將它納入到混凝土強度和混凝土缺陷檢測中去，可大大提高檢測結(jié)果的精確性，減少誤判率。

（3）現(xiàn)階段對樁基礎(chǔ)的無損檢測結(jié)果判定只是停留在定性的水平上，沒有做出定量分析，對于要求較高的樁基檢測這是不夠的，有待于進一步研究。

4、結(jié)束語

對于鉆孔灌注樁的完整性利用超聲檢測方便快捷，檢測結(jié)果可靠，混凝土存在質(zhì)量問題時，聲速明顯減小，聲波波形差。當利用不同的判據(jù)得出各個測點的判據(jù)曲線都滿足要求時，則可判斷該測點處樁身質(zhì)量完好，當利用不同的判據(jù)得出各個測點的判據(jù)曲線都出現(xiàn)異常，則可判斷該處存在缺陷，當利用聲幅作為判據(jù)，測點的判據(jù)曲線不滿足要求，而聲時、聲速作為判據(jù)測點的判據(jù)曲線都滿足要求時，可以認為該測點處不存在缺陷，因為聲幅對于混凝土缺陷敏感，依此作為判據(jù)過于嚴格，此時要結(jié)合聲時PSD對測點處進行綜合分析、研究，提高判斷結(jié)果的準確性。

參考文獻：

[1]賴慶球. 超聲波法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].山西建筑.2008（13）