超声波检测仪器与设备课件

国家中职示范学校建设项目国家中职示范学校建设项目国家中职示范学校建设项目国家中职示范学校建设项目任务五超声波检测混凝土灌注桩完整性方法武汉铁路桥梁学校WuhanRailwayBridgeSchool项目二 桥涵工程基础检测国家中职示范学校建设项目任务五超声波检测混凝土灌注桩武汉铁任务五任务五 超声波检测混凝土灌注桩完整性方法超声波检测混凝土灌注桩完整性方法任务导入任务目标相关知识操作活动成绩评定课后思考题知识拓展1 12 23 34 45 56 67 7任务五超声波检测混凝土灌注桩完整性方法任务导入任务目标相关n任务导入任务导入n n工程实例工程实例n n设计桩径设计桩径1.5m1.5m、设计桩长、设计桩长47m47m、预埋、预埋4 4根声测管，测点根声测管，测点间距间距0.25m0.25m。平测法的。平测法的1-21-2、1-31-3、1-41-4剖面在剖面在13.213.21414米处同时出现声参量异常，波速下降米处同时出现声参量异常，波速下降15%15%、幅度下降、幅度下降30dB30dB。经钻孔取芯，证实为局部离析。经钻孔取芯，证实为局部离析。任务导入任务导入任务导入任务导入任务导入任务导入任务导入n任务目标任务目标n1 1、理解超声波法检测混凝土缺陷的基本原理、理解超声波法检测混凝土缺陷的基本原理n2 2、掌握超声波仪的基本原理、掌握超声波仪的基本原理n3 3、会使用试验设备与仪器、会使用试验设备与仪器n4 4、会对试验结果进行分析与评定、会对试验结果进行分析与评定n5 5、能正确熟练完成试验操作、能正确熟练完成试验操作任务目标任务目标任务目标任务目标n n一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理 n n采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。相关知识相关知识一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理相关知识n n一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理 n n超声波及其产生：超声波及其产生：n n超声波是机械振动在介质（被测介质）中传播而形成的机械波。其频超声波是机械振动在介质（被测介质）中传播而形成的机械波。其频率范围率范围2 2 1041041010Hz1010Hz，用于混凝土、岩土工程检测的超声波频率，用于混凝土、岩土工程检测的超声波频率范围一般为几范围一般为几k k几百几百kHzkHz。必备两个条件：。必备两个条件：产生机械振动的波源产生机械振动的波源（发射换能器）（发射换能器）传播振动的介质（耦合剂或被测介质）。发射换能传播振动的介质（耦合剂或被测介质）。发射换能器的振动器的振动介质中的质点机械振动，由于质点间的弹性力作用，引起介质中的质点机械振动，由于质点间的弹性力作用，引起其相邻质点振动，依次类推，宏观上形成了质点振动以一定的速度其相邻质点振动，依次类推，宏观上形成了质点振动以一定的速度（波速）在介质内向某一（或多个）方向传播，形成超声波。（波速）在介质内向某一（或多个）方向传播，形成超声波。相关知识相关知识一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理相关知识n n二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围n n基桩声波透射法是一种检测混凝土灌注桩完整性的有效手段，它是利基桩声波透射法是一种检测混凝土灌注桩完整性的有效手段，它是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在灌注成型过程中已经埋了两根或两根以上声测管的基桩。在桩身预埋灌注成型过程中已经埋了两根或两根以上声测管的基桩。在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合，超声波从一根声测管中发射，在一定数量的声测管，通过水的耦合，超声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中接收，或单孔中发射并接收，可以测出被测混凝土介另一根声测管中接收，或单孔中发射并接收，可以测出被测混凝土介质的声学参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会产生绕射、反射质的声学参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会产生绕射、反射和折射，因而到达接收换能器的声时、波幅及主频发生改变。超声波和折射，因而到达接收换能器的声时、波幅及主频发生改变。超声波法就是利用这些声波特征参数来判别桩身的完整性。法就是利用这些声波特征参数来判别桩身的完整性。相关知识相关知识二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围相关知识n n二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围n n对跨孔透射法，当桩径较小时，声测管间距也较小，其测试误差相对对跨孔透射法，当桩径较小时，声测管间距也较小，其测试误差相对较大，同时预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题。因此，较大，同时预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题。因此，超声波检测方法适用于检测直径不小于超声波检测方法适用于检测直径不小于800mm800mm的混凝土灌注桩的完的混凝土灌注桩的完整性，它包括跨孔透射法和单孔折射法。单孔折射波法是根据上部结整性，它包括跨孔透射法和单孔折射法。单孔折射波法是根据上部结构对基桩的质量要求，检测钻芯孔孔壁周围的混凝土质量。构对基桩的质量要求，检测钻芯孔孔壁周围的混凝土质量。n n用超声波法检测钻孔灌注桩完整性的优点在于结果准确可靠，不受桩用超声波法检测钻孔灌注桩完整性的优点在于结果准确可靠，不受桩长、桩径限制，长、桩径限制，无盲区（无盲区（声测管范围内都可检测），可测桩顶低强声测管范围内都可检测），可测桩顶低强区和桩底沉渣厚度，桩顶不露出地面即可检测，方便施工，也可粗略区和桩底沉渣厚度，桩顶不露出地面即可检测，方便施工，也可粗略估测混凝土强度。估测混凝土强度。相关知识相关知识二、超声波检测混凝土灌注桩完整性方法的适用范围相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n1 1、超声波仪、超声波仪n n超声波仪是混凝土灌注桩缺陷检测的基本装置。它的作用是产生重复超声波仪是混凝土灌注桩缺陷检测的基本装置。它的作用是产生重复的电脉冲并激励发射换能器。发射换能器发射的超声波经耦合进入混的电脉冲并激励发射换能器。发射换能器发射的超声波经耦合进入混凝土，在混凝土中传播后被接收换能器接收并转换为电信号，电信号凝土，在混凝土中传播后被接收换能器接收并转换为电信号，电信号送至超声仪，经放大后显示在示波屏上。自送至超声仪，经放大后显示在示波屏上。自6060年代开始生产第一代电年代开始生产第一代电子管超声仪至今已发展为第四代智能数字式超声仪。子管超声仪至今已发展为第四代智能数字式超声仪。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n1 1、超声波仪、超声波仪n n超声检测系统应包括三超声检测系统应包括三大部分：即接收信号放大部分：即接收信号放大器，数据采集及处理大器，数据采集及处理存储器和径向振动换能存储器和径向振动换能器等。为了提高现场检器等。为了提高现场检测及室内数据处理的工作效率，保证检测结果的准确性和科学性，声波测试测及室内数据处理的工作效率，保证检测结果的准确性和科学性，声波测试仪器必须具有实时显示波形、分析功能及一发双收等功能。声波发射应采用仪器必须具有实时显示波形、分析功能及一发双收等功能。声波发射应采用高压阶跃脉冲或矩形脉冲，其电压最大值不应小于高压阶跃脉冲或矩形脉冲，其电压最大值不应小于1000V1000V，且分档可调。数，且分档可调。数字式超声波仪的基本工作原理框图见图字式超声波仪的基本工作原理框图见图2-12-1所示。所示。相关知识相关知识图图2-1 数字式超声仪的基本原理数字式超声仪的基本原理三、超声波检测仪器与设备相关知识图2-1数字式超声仪的基本n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n1 1、超声波仪、超声波仪相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n1 1、超声波仪、超声波仪n n超声波仪除了产生、接收、显示超声波外，还必须量测超声波的有关超声波仪除了产生、接收、显示超声波外，还必须量测超声波的有关参数，如声传播时间、接收波振幅、频率等。参数，如声传播时间、接收波振幅、频率等。其接收放大器与数据采其接收放大器与数据采集器的主要技术指标要求如下：集器的主要技术指标要求如下：n n(1)(1)仪器接收放大器频率响应范围（频带）应有足够宽度，一般为仪器接收放大器频率响应范围（频带）应有足够宽度，一般为5 5200kHz200kHz，其下限不宜降低，否则不利于滤去因换能器绝缘性能降低，其下限不宜降低，否则不利于滤去因换能器绝缘性能降低而产生的低频信号，造成自动判读时丢波和错判现象。增益不应小于而产生的低频信号，造成自动判读时丢波和错判现象。增益不应小于100dB100dB，放大器的噪声有效值不大于，放大器的噪声有效值不大于22，波幅测量范围不小于，波幅测量范围不小于8080dBdB，测量误差小于，测量误差小于1dB1dB。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n1 1、超声波仪、超声波仪n n(2)(2)为满足最大测距的要求，仪器的计时显示范围应大于为满足最大测距的要求，仪器的计时显示范围应大于20002000 s s，保，保证有足够的扫描延迟时间及声时显示位数，并应具有良好的稳定性，证有足够的扫描延迟时间及声时显示位数，并应具有良好的稳定性，声时显示调节在声时显示调节在20203030 s s范围内，范围内，2 2小时内声时显示的漂移应不大于小时内声时显示的漂移应不大于 0.20.2 ss，且不允许发生间隔跳动。，且不允许发生间隔跳动。n n(3)(3)仪器应有较好的接收灵敏度（即对微弱信号的接收分辨能力）。仪器应有较好的接收灵敏度（即对微弱信号的接收分辨能力）。一般要求接收灵敏度一般要求接收灵敏度 5050，该参数取决于仪器的放大能力和信噪比，该参数取决于仪器的放大能力和信噪比水平，提高灵敏度可以加大穿透距离，提高对微弱信号的识别能力。水平，提高灵敏度可以加大穿透距离，提高对微弱信号的识别能力。为满足混凝土试件声速测量精度的要求，测时最小分辨度为为满足混凝土试件声速测量精度的要求，测时最小分辨度为0.50.5 s s，计时误差不大于，计时误差不大于2 2。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n2 2、径向振动换能器、径向振动换能器n n常用换能器按波型不同分为纵波换能器与横波换能器，分别用于纵波常用换能器按波型不同分为纵波换能器与横波换能器，分别用于纵波与横波的测量。目前，一般检测中所用的多是纵波换能器。以发射和与横波的测量。目前，一般检测中所用的多是纵波换能器。以发射和接收纵波为目的的换能器，又分为平面换能器、径向换能器以及一发接收纵波为目的的换能器，又分为平面换能器、径向换能器以及一发多收技能器，见图多收技能器，见图2-22-2。相关知识相关知识图图 2-2 换能器的分类换能器的分类三、超声波检测仪器与设备相关知识图2-2换能器的分类n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n2 2、径向振动换能器、径向振动换能器n n换能器的种类需根据被测结构物的测试要求和测试条件确定。测桩所换能器的种类需根据被测结构物的测试要求和测试条件确定。测桩所用的换能器应是柱状径向换能器，其主频宜为用的换能器应是柱状径向换能器，其主频宜为252550kHZ50kHZ，长度宜为，长度宜为20cm20cm。收、发换能器的导线均应有长度标注，其标注允许偏差不应。收、发换能器的导线均应有长度标注，其标注允许偏差不应大于大于10mm10mm。为提高接收换能器的灵敏度，可在换能器中安装前置放。为提高接收换能器的灵敏度，可在换能器中安装前置放大器。前置放大器的频带宽度宜为大器。前置放大器的频带宽度宜为5 550kHz50kHz。由于换能器在深水中。由于换能器在深水中工作，其水密性应满足在工作，其水密性应满足在1MPa1MPa水压下不漏水。水压下不漏水。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n2 2、径向振动换能器、径向振动换能器n n换能器频率的选择需综合考虑测距、声波的衰减程度、测试精度等。换能器频率的选择需综合考虑测距、声波的衰减程度、测试精度等。测距越大，衰减越大，选用换能器的频率越低；混凝土质量越差，强测距越大，衰减越大，选用换能器的频率越低；混凝土质量越差，强度越低，龄期越短，对声波的衰减越大，使用换能器频率越低；在满度越低，龄期越短，对声波的衰减越大，使用换能器频率越低；在满足首波幅度测读精度的条件下，宜选用较高频率换能器。对于一般的足首波幅度测读精度的条件下，宜选用较高频率换能器。对于一般的正常混凝土，换能器频率选择可参见表正常混凝土，换能器频率选择可参见表2-22-2。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n2 2、径向振动换能器、径向振动换能器相关知识相关知识表表2-2 换能器的分类换能器的分类三、超声波检测仪器与设备相关知识表2-2换能器的分类n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n3 3、声测管、声测管n n声测管是进行超声脉冲法检测时换能器进入桩体的通道。它是灌注桩声测管是进行超声脉冲法检测时换能器进入桩体的通道。它是灌注桩超声脉冲检测系统的重要组成部分。它在桩内的预埋方式及其在桩的超声脉冲检测系统的重要组成部分。它在桩内的预埋方式及其在桩的横截面上的布置形式，将直接影响检测结果。因此，需检测的桩应在横截面上的布置形式，将直接影响检测结果。因此，需检测的桩应在设计时将声测管的布置和埋置方式标入图纸，在施工时应严格控制埋设计时将声测管的布置和埋置方式标入图纸，在施工时应严格控制埋置的质量，以确保检测工作顺利进行。置的质量，以确保检测工作顺利进行。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n3 3、声测管、声测管n n（1 1）声测管的选择，以透声率较大、便于安装及费用较低为原则。）声测管的选择，以透声率较大、便于安装及费用较低为原则。考虑到公路基桩大多数是大桩、长桩，加上混凝土的水化热作用及钢考虑到公路基桩大多数是大桩、长桩，加上混凝土的水化热作用及钢筋笼安放和混凝土浇注过程中存在较大的作用力，容易造成检测管变筋笼安放和混凝土浇注过程中存在较大的作用力，容易造成检测管变形、断裂，从而影响检测工作的顺利进行。因此，声测管应采用强度形、断裂，从而影响检测工作的顺利进行。因此，声测管应采用强度较高的金属管。较高的金属管。n n（2 2）声测管常用的内径规格是）声测管常用的内径规格是505060mm60mm。为了便于换能器在管中。为了便于换能器在管中上下移动，声测管的内径通常比径向换能器的外径大上下移动，声测管的内径通常比径向换能器的外径大15mm15mm；相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n3 3、声测管、声测管n n（3 3）在声波透射法检测中，超声波特征值仅与收、发检测管间连线）在声波透射法检测中，超声波特征值仅与收、发检测管间连线两边窄带区域（声测剖面）的混凝土质量密切相关。当灌注桩的直径两边窄带区域（声测剖面）的混凝土质量密切相关。当灌注桩的直径增大时，每组声测管间超声波的混凝土检测范围占桩截面积比例减小，增大时，每组声测管间超声波的混凝土检测范围占桩截面积比例减小，不能反映桩身截面混凝土的整体质量状况，因此，对直径大的桩必须不能反映桩身截面混凝土的整体质量状况，因此，对直径大的桩必须增加声测管的数量。一般桩径小于增加声测管的数量。一般桩径小于800mm800mm时，沿直径布置两根声测时，沿直径布置两根声测管，构成一个声测剖面；桩径为管，构成一个声测剖面；桩径为8008002000mm2000mm时，应按等边三角形时，应按等边三角形均匀布置三根声测管，构成三个声测剖面；桩径大于均匀布置三根声测管，构成三个声测剖面；桩径大于2000mm2000mm时，应时，应按正方形均匀布置四根声测管，构成六个声测剖面，如图按正方形均匀布置四根声测管，构成六个声测剖面，如图2-32-3图中的图中的阴影区为检测的控制面积。阴影区为检测的控制面积。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n声测管的埋设应符合下列规范规定声测管的埋设应符合下列规范规定n n11当桩径不大于当桩径不大于1500mm(1500mm(建设建设2000mm)2000mm)时，应埋设三根管；当桩径大于时，应埋设三根管；当桩径大于1500mm(1500mm(建设建设2000mm)2000mm)时，应埋设四根管。时，应埋设四根管。n n22声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm15mm，管的连接宜采用，管的连接宜采用螺纹连接，且不漏水。螺纹连接，且不漏水。n n33声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，且互相平行、定位准确，并埋声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，且互相平行、定位准确，并埋设至桩底，管口宜高出桩顶面设至桩底，管口宜高出桩顶面300-500mm300-500mm以上。以上。n n44声测管管底应封闭，管口应加盖。声测管管底应封闭，管口应加盖。n n55声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每二根编为一组。号和分组，每二根编为一组。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n三、超声波检测仪器与设备三、超声波检测仪器与设备n n声测管安装声测管安装n n11检测管材质的选择以透声率大，便于安装，费用较低为原则。一般检测管材质的选择以透声率大，便于安装，费用较低为原则。一般采用钢管、钢质波纹管、硬塑管等。采用钢管、钢质波纹管、硬塑管等。n n2 2 管径大于换能器的直径，一般以内径管径大于换能器的直径，一般以内径505060mm60mm为宜。为宜。n n33管子一般采用与钢筋笼架立筋焊接或绑扎的方式固定。管子一般采用与钢筋笼架立筋焊接或绑扎的方式固定。n n4 4 安装管子时应注意管子接头应不漏浆，内壁光滑平顺，管底密封。安装管子时应注意管子接头应不漏浆，内壁光滑平顺，管底密封。n n5 5 管子之间力求平行。管子之间力求平行。相关知识相关知识三、超声波检测仪器与设备相关知识n n四、检测前的准备应符合规范下列规定：四、检测前的准备应符合规范下列规定：n n11被检桩的混凝土龄期应大于被检桩的混凝土龄期应大于1414天。天。n n22声测管内应灌满清水，且保证畅通。声测管内应灌满清水，且保证畅通。n n33标定超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间标定超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间t0t0。n n44准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为度为 lmmlmm。n n55取芯孔的垂直度误差不应大于取芯孔的垂直度误差不应大于0.50.5，检测前应进行孔内清洗。，检测前应进行孔内清洗。相关知识相关知识四、检测前的准备应符合规范下列规定：相关知识n n五、检测方法应符合规范下列要求：五、检测方法应符合规范下列要求：n n11测点间距不宜大于测点间距不宜大于250mm250mm。发射与接收换能器应以相同标高同步。发射与接收换能器应以相同标高同步升降，其累计相对高差不应大于升降，其累计相对高差不应大于20mm20mm，并随时校正。，并随时校正。n n22在对同一根桩的检测过程中，声波发射电压应保持不变。在对同一根桩的检测过程中，声波发射电压应保持不变。n n33对于声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步对于声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。置及其严重程度。相关知识相关知识五、检测方法应符合规范下列要求：相关知识n n五、检测方法应符合规范下列要求：五、检测方法应符合规范下列要求：n n44由于声测管间距随深度的变化难以确定，各深度处的声速只能采用由于声测管间距随深度的变化难以确定，各深度处的声速只能采用桩顶二根声测管的距离来计算，因此，为减少偏差必须将声测管牢固桩顶二根声测管的距离来计算，因此，为减少偏差必须将声测管牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，并在相邻声测管之间焊接等长水平撑杆，焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，并在相邻声测管之间焊接等长水平撑杆，保持管与管之前互相平行且定位准确。为避免产生漏浆、漏水和因焊保持管与管之前互相平行且定位准确。为避免产生漏浆、漏水和因焊渣造成管内堵塞问题，声测管不应采用对焊方法连接，而应采用螺纹渣造成管内堵塞问题，声测管不应采用对焊方法连接，而应采用螺纹连接，声测管埋设至桩底并封闭，管口高出桩顶面连接，声测管埋设至桩底并封闭，管口高出桩顶面300mm300mm以上并加以上并加盖。盖。n n55根据工程的特点和便于了解桩身缺陷存在的方位，声测管埋设时宜根据工程的特点和便于了解桩身缺陷存在的方位，声测管埋设时宜将其中一根对准线路前行方向。以路线前进方向的顶点为起始点，按将其中一根对准线路前行方向。以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每二根编为一组。顺时针旋转方向进行编号和分组，每二根编为一组。相关知识相关知识五、检测方法应符合规范下列要求：相关知识n n五、检测方法应符合规范下列要求：五、检测方法应符合规范下列要求：相关知识相关知识五、检测方法应符合规范下列要求：相关知识n n一、测试方法一、测试方法n n1 1、检测前的准备、检测前的准备n n（1 1）在检测前应收集基桩的技术资料）在检测前应收集基桩的技术资料:工程及地质资料、基桩设计图纸、施工程及地质资料、基桩设计图纸、施工记录、监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，根据检工记录、监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，根据检测的目的，制定相应的检测方案：包括工程概况，目的与任务，方法与技术，测的目的，制定相应的检测方案：包括工程概况，目的与任务，方法与技术，仪器设备，检测场地要求，检测人员和时间安排，检测报告等。仪器设备，检测场地要求，检测人员和时间安排，检测报告等。n n（2 2）检测的时间应满足混凝土强度龄期的要求。为保证检测结果的可靠性，）检测的时间应满足混凝土强度龄期的要求。为保证检测结果的可靠性，同时考虑到混凝土在龄期同时考虑到混凝土在龄期1414天后的超声波波速等特性参数变化已经趋于平缓，天后的超声波波速等特性参数变化已经趋于平缓，一般要求超声波检测混凝土灌注桩的龄期应大于一般要求超声波检测混凝土灌注桩的龄期应大于1414天。天。操作活动操作活动一、测试方法操作活动n n一、测试方法一、测试方法n n1 1、检测前的准备、检测前的准备n n（3 3）检测前应冲洗声测管，以保证换能器在全程范围内升降顺畅。声测管内）检测前应冲洗声测管，以保证换能器在全程范围内升降顺畅。声测管内灌满清水做为偶合剂，因声测管中的浑浊水将明显甚至严重加大声波衰减和灌满清水做为偶合剂，因声测管中的浑浊水将明显甚至严重加大声波衰减和延长传播时间，给声波检测结果带来误差。对利用取芯孔进行单孔超声波混延长传播时间，给声波检测结果带来误差。对利用取芯孔进行单孔超声波混凝土质量检测，在检测前也应进行孔内清洗，取芯孔的垂直度误差不应大于凝土质量检测，在检测前也应进行孔内清洗，取芯孔的垂直度误差不应大于0.50.5。n n（4 4）标定超声波检测仪从发射至接收仪器系统产生的系统延迟时间）标定超声波检测仪从发射至接收仪器系统产生的系统延迟时间t0t0。将发、。将发、收换能器平行置于清水中的同一高度，其中心间距从收换能器平行置于清水中的同一高度，其中心间距从400mm400mm左右开始逐次加左右开始逐次加大两换能器之间的距离，同时定幅测量与之相应的声时，再分别以纵、横轴大两换能器之间的距离，同时定幅测量与之相应的声时，再分别以纵、横轴表示间距和声时作图，在声时横轴上的截距即为表示间距和声时作图，在声时横轴上的截距即为t0t0。为保证测试精度，两换。为保证测试精度，两换能器间距的测量误差不应大于能器间距的测量误差不应大于0.50.5，测量点不应少于，测量点不应少于5 5个点。个点。操作活动操作活动一、测试方法操作活动n n一、测试方法一、测试方法n n1 1、检测前的准备、检测前的准备n n（5 5）用直径明显大于换能器的圆钢疏通声测管，并记录深度，准确量测声测）用直径明显大于换能器的圆钢疏通声测管，并记录深度，准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为量测精度为 1mm1mm。n n将所有测点的参数通过作图或线性回归的方式计算波速将所有测点的参数通过作图或线性回归的方式计算波速V V。操作活动操作活动一、测试方法操作活动n n一、测试方法一、测试方法n n2 2、测试装置形式、测试装置形式n n灌注桩的测试装置形式主要有：灌注桩的测试装置形式主要有：n n1 1）水平同步平测，一对换能器分别置于两）水平同步平测，一对换能器分别置于两个对应声测管中，位于同一高度进行测试；个对应声测管中，位于同一高度进行测试；n n2 2）等差同步斜测，一对换能器分别置于两）等差同步斜测，一对换能器分别置于两个对应声测管中，但不在同一高度，保持一个对应声测管中，但不在同一高度，保持一定高程差进行测试；定高程差进行测试；n n3 3）扇形扫测，一对换能器分别置于两个对）扇形扫测，一对换能器分别置于两个对应声测管中，保持一个换能器高度位置固定，应声测管中，保持一个换能器高度位置固定，另一个换能器以一定的高程差上下移动进行另一个换能器以一定的高程差上下移动进行测试，如图测试，如图3-13-1。操作活动操作活动图图 3-1 测试装置示意测试装置示意一、测试方法操作活动图3-1测试装置示意n n一、测试方法一、测试方法n n3 3、检测方法、检测方法n n（1 1）径向换能器在水平方向具有一定的指向性，为了保证测点间声场对桩身）径向换能器在水平方向具有一定的指向性，为了保证测点间声场对桩身混凝土的覆盖面，防止缺陷的漏检，上、下相邻两测点的间距宜为混凝土的覆盖面，防止缺陷的漏检，上、下相邻两测点的间距宜为250mm250mm。测试时，发射与接收换能器以相同标高同步升降，测试中，对收、发换能器测试时，发射与接收换能器以相同标高同步升降，测试中，对收、发换能器所在的深度随时校准，其累计相对高程误差控制在所在的深度随时校准，其累计相对高程误差控制在20mm20mm以内，避免由于过以内，避免由于过大的相对高程误差而产生较大的测试误差。大的相对高程误差而产生较大的测试误差。n n（2 2）声波透射法检测混凝土灌注桩质量中，声时和波幅是两个重要指标，波）声波透射法检测混凝土灌注桩质量中，声时和波幅是两个重要指标，波幅对混凝土内部缺陷的反应往往比声时更具敏感性。在实际检测中，波幅是幅对混凝土内部缺陷的反应往往比声时更具敏感性。在实际检测中，波幅是一个相对量，声时又是根据波形的起跳点来确定的。因此，为了使不同位置一个相对量，声时又是根据波形的起跳点来确定的。因此，为了使不同位置处的检测数据具有可比性和应用价值，在同一根桩的检测过程中，声波发射处的检测数据具有可比性和应用价值，在同一根桩的检测过程中，声波发射电压和放大器增益等参数应保持不变，并进行等幅测试。电压和放大器增益等参数应保持不变，并进行等幅测试。操作活动操作活动一、测试方法操作活动n n一、测试方法一、测试方法n n3 3、检测方法、检测方法n n（3 3）对声时值和波幅值的可疑点应进行复测。对于声时值和波幅值出现异常）对声时值和波幅值的可疑点应进行复测。对于声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。其中水平加密细测是基本方分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。其中水平加密细测是基本方法，而等差同步和扇形扫测主要用于确定缺陷位置和大小，其发、收换能器法，而等差同步和扇形扫测主要用于确定缺陷位置和大小，其发、收换能器连线的水平夹角一般为连线的水平夹角一般为3030 4040。n n（4 4）常规超声波测试方法可以得到灌注桩沿桩长方向的粗略质量分布情况。）常规超声波测试方法可以得到灌注桩沿桩长方向的粗略质量分布情况。CTCT层析成像技术配有专门的分析软件，适宜于对局部可疑区域或重要结构进层析成像技术配有专门的分析软件，适宜于对局部可疑区域或重要结构进行重点加密细测，并可对桩身缺陷进行定量分析。行重点加密细测，并可对桩身缺陷进行定量分析。n n（5 5）同一根桩中有三根以上声测管时，以每两个管为一个测试剖面分别测试。）同一根桩中有三根以上声测管时，以每两个管为一个测试剖面分别测试。并在测试过程中保持测试系统状态参数不变。并在测试过程中保持测试系统状态参数不变。操作活动操作活动一、测试方法操作活动n n二、检测数据分析与评定二、检测数据分析与评定n n目前桩身混凝土缺陷判别主要依据于实测声速、波幅及其目前桩身混凝土缺陷判别主要依据于实测声速、波幅及其随深度的变化曲线并根据声速判据、波幅判据和随深度的变化曲线并根据声速判据、波幅判据和PSDPSD判据判据综合分析桩身质量及混凝土缺陷程度。综合分析桩身质量及混凝土缺陷程度。操作活动操作活动二、检测数据分析与评定操作活动成绩评定成绩评定任任 务务 评评 价价序号序号检测检测项目项目检测内容及要求检测内容及要求配分配分学员学员自自评评学员学员互互评评教师教师评分评分得分得分1职业修养安全、纪律102文明、礼仪、行为习惯53工作态度54专业能力理解超声波法检测混凝土缺陷的基本原理105掌握超声波仪的基本原理106会使用试验设备与仪器207会对试验结果进行分析与评定108能正确熟练完成试验操作30综合评价成绩评定任务评价序号检测项目检n1 1、超声检测系统应包括那些部分？、超声检测系统应包括那些部分？n2 2、声测管的埋设应符合那些规定？、声测管的埋设应符合那些规定？课后思考题课后思考题1、超声检测系统应包括那些部分？课后思考题n n1 1、判断桩内缺陷的基本物理量、判断桩内缺陷的基本物理量n n在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量有以下四个：在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量有以下四个：n n（1 1）声速：）声速：超声波在混凝土中传波的速度。当超声波在传播过程中超声波在混凝土中传波的速度。当超声波在传播过程中遇到混凝土缺陷时将产生绕射，此时超声波在混凝土中传播的时间加遇到混凝土缺陷时将产生绕射，此时超声波在混凝土中传播的时间加长，计算出的声速也降低。一般来说声速指标比较稳定，重复性好，长，计算出的声速也降低。一般来说声速指标比较稳定，重复性好，数据有可比性，但对桩身缺陷反应不够敏感。数据有可比性，但对桩身缺陷反应不够敏感。n n首波：接收的超声波的第一个波峰首波：接收的超声波的第一个波峰(向下向下)或波谷或波谷(向上向上)。是声参量判。是声参量判读的前提。读的前提。知识拓展知识拓展1、判断桩内缺陷的基本物理量知识拓展n n1.1.完整的接收波（平面换能器）完整的接收波（平面换能器）知识拓展知识拓展1.完整的接收波（平面换能器）知识拓展n n2.2.自动调整的接收波形自动调整的接收波形n n 首波自动增大到一定幅度（首波自动增大到一定幅度（1/41/4波形区），波形区），后续波削波。后续波削波。n n 波形清晰。波形清晰。n n 基线较干净、平直。基线较干净、平直。知识拓展知识拓展2.自动调整的接收波形知识拓展n n（2 2）波幅：）波幅：超声波在缺陷界面产生反射、散射，能量衰减，波幅降超声波在缺陷界面产生反射、散射，能量衰减，波幅降低。采用波幅指标进行缺陷判断时，要求波幅值有可比性。即仪器、低。采用波幅指标进行缺陷判断时，要求波幅值有可比性。即仪器、换能器、信号线等测试系统不变，发射电压、采样频率等测试参数不换能器、信号线等测试系统不变，发射电压、采样频率等测试参数不变，测距相同，测试角度相同，这样的测试数值才有可比性。波幅变变，测距相同，测试角度相同，这样的测试数值才有可比性。波幅变化受表面耦合状态的影响较大，因此应保持传感器与混凝土灌注桩之化受表面耦合状态的影响较大，因此应保持传感器与混凝土灌注桩之间有良好的耦合状态。波幅变化对桩身缺陷的反应就比较很敏感。间有良好的耦合状态。波幅变化对桩身缺陷的反应就比较很敏感。n n（3 3）主频（或频谱）：）主频（或频谱）：超声脉冲是复频波，具有多种频率成分，当超声脉冲是复频波，具有多种频率成分，当它穿过混凝土后，各频率成分在遇到缺陷时衰减程度不同，高频部分它穿过混凝土后，各频率成分在遇到缺陷时衰减程度不同，高频部分比低频部分衰减严重，因而使接收信号的主频率向低频端漂移（频移）比低频部分衰减严重，因而使接收信号的主频率向低频端漂移（频移）。知识拓展知识拓展（2）波幅：超声波在缺陷界面产生反射、散射，能量衰减，波幅降n n（4 4）波形畸变：）波形畸变：由于超声脉冲在缺陷界面反射和折射，形成波线不由于超声脉冲在缺陷界面反射和折射，形成波线不同的波束，这些波束由于传播路径不同，或由于界面上产生波型转换同的波束，这些波束由于传播路径不同，或由于界面上产生波型转换而形成横波等原因，使得到达接收换能器的时间不同，因而使接收波而形成横波等原因，使得到达接收换能器的时间不同，因而使接收波成为许多同相位或不同相位波束的叠加波，导致波形畸变。实践证明，成为许多同相位或不同相位波束的叠加波，导致波形畸变。实践证明，凡超声波在传播过程中遇到缺陷，其接收波形往往产生畸变，所以波凡超声波在传播过程中遇到缺陷，其接收波形往往产生畸变，所以波形畸变可作为判断缺陷的一个参考依据。但是，波形畸变的原因很多，形畸变可作为判断缺陷的一个参考依据。但是，波形畸变的原因很多，某些非缺陷因素也会导致波形畸变，运用时应慎重分析。关于波形畸某些非缺陷因素也会导致波形畸变，运用时应慎重分析。关于波形畸变后采取怎样的分析技术，还有待进一步研究。变后采取怎样的分析技术，还有待进一步研究。知识拓展知识拓展（4）波形畸变：由于超声脉冲在缺陷界面反射和折射，形成波线不谢谢观赏！