混凝土超聲波檢測(cè)原理

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

超聲波的檢測(cè)痛點(diǎn)

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(huì)使聲波阻抗產(chǎn)生變化的界面，混凝土中超聲反射信號(hào)易受到干擾，超聲波在傳播過(guò)程中會(huì)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(huì)產(chǎn)生反射波。這些干擾反射波會(huì)與來(lái)自缺陷的有效反射波混疊在一起，采用傳統(tǒng)的直接識(shí)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(wú)法在三維空間中對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

檢測(cè)影響因素

聲阻抗又稱(chēng)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(dòng)"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(duì)聲波傳輸?shù)淖枇Γ闹禐榻橘|(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(cè)原理

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

目標(biāo)物和周?chē)鷧^(qū)域的介電常數(shù)差異越大，則該目標(biāo)物越容易被探測(cè)到假定周?chē)鷧^(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(jì)算公式為：

超聲波與雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的比較

超聲波成像技術(shù)對(duì)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(zhǎng)越長(zhǎng)，因此在測(cè)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(wú)法穿透金屬進(jìn)下方的金屬檢測(cè)，同時(shí)結(jié)構(gòu)雷達(dá)頻率一般較高，頻率越高，波長(zhǎng)越短，頻率精度越高，探測(cè)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(diǎn)不同，因此在結(jié)構(gòu)檢測(cè)當(dāng)中可以互補(bǔ)，對(duì)測(cè)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)。