混凝土超聲波檢測原理

超聲波通過混凝土傳播后，其聲學(xué)參數(shù)將變化，通過這些數(shù)據(jù)的變化可以探測混凝土內(nèi)部缺陷、裂縫等情況。

超聲波的檢測痛點

1. 混凝土為非均勻介質(zhì)，是由水泥、骨料、孔隙等組成的復(fù)雜膠凝體，存在大量會使聲波阻抗產(chǎn)生變化的界面，混凝土中超聲反射信號易受到干擾，超聲波在傳播過程中會產(chǎn)生雜亂的發(fā)射和散射。

2. 結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部還有鋼筋、波紋管等結(jié)構(gòu)和埋件，其表面也會產(chǎn)生反射波。這些干擾反射波會與來自缺陷的有效反射波混疊在一起，采用傳統(tǒng)的直接識別反射波形的方法較難區(qū)別。

3. 混凝土中超聲波傳播方向性差，超聲波束存在擴(kuò)散角，而混凝土中強(qiáng)烈的散射使入射波束進(jìn)一步發(fā)散。波束發(fā)散嚴(yán)重的情況下，根本無法在三維空間中對缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

檢測影響因素

聲阻抗又稱為聲波阻抗或音阻，它是影響超聲波傳播的重要因素。聲波傳導(dǎo)的本質(zhì)是“介質(zhì)偏離平衡態(tài)的小擾動"的傳播，聲阻抗是讓介質(zhì)位移所需克服的阻力，它是介質(zhì)一種物理特性。每一種介質(zhì)都有聲阻抗，代表介質(zhì)對聲波傳輸?shù)淖枇?，它的值為介質(zhì)中聲音密度和速度的乘積。

Z = ρ * c

z表示聲阻抗，ρ表示介質(zhì)密度，c表示介質(zhì)聲速

不同介質(zhì)的特性阻抗表

超聲波能量反射率公式，Z1，Z2為不同介質(zhì)的聲阻抗

雷達(dá)技術(shù)檢測原理

雷達(dá)能夠探測物體原因是目標(biāo)物與周圍區(qū)域的介電常數(shù)不同，目標(biāo)物與周圍區(qū)域接觸的面形成了雷達(dá)的反射截面。反射截面對雷達(dá)波的反射能力稱之為反射率。反射率越大，則該目標(biāo)物對雷達(dá)波越敏感，雷達(dá)探測的信號則越強(qiáng)，反之則越弱。

目標(biāo)物和周圍區(qū)域的介電常數(shù)差異越大，則該目標(biāo)物越容易被探測到假定周圍區(qū)域的介電常數(shù)K1，目標(biāo)物體的介電常數(shù)為K2，則該物體表面的反射率計算公式為：

超聲波與雷達(dá)檢測技術(shù)的比較

超聲波成像技術(shù)對非金屬、缺陷更敏感，頻率方面采用更低的頻率，頻率越低，波長越長，因此在測深方面更加優(yōu)于雷達(dá)技術(shù)。

結(jié)構(gòu)雷達(dá)在混凝土結(jié)構(gòu)中，存在著一定的盲區(qū)，遇到金屬幾乎全反射，因此無法穿透金屬進(jìn)下方的金屬檢測，同時結(jié)構(gòu)雷達(dá)頻率一般較高，頻率越高，波長越短，頻率精度越高，探測越精準(zhǔn)。

雷達(dá)技術(shù)與超聲脈沖回聲技術(shù)在不同介質(zhì)的能量反射率

由于兩種技術(shù)的側(cè)重點不同，因此在結(jié)構(gòu)檢測當(dāng)中可以互補(bǔ)，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行辯證分析，有效為客戶準(zhǔn)確判斷和分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供科學(xué)有效的依據(jù)。