超聲法

聲波在均勻的固體介質(zhì)中傳播時(shí)，特別是在金屬中定向傳播過(guò)程中，實(shí)際上并沒(méi)有什么衰減，而在金屬與空氣界面上則幾乎全被反射回來(lái)。這就是利用聲波來(lái)檢測(cè)金屬零部件均勻性和零件內(nèi)是否有氣孔、裂縫、鑄造等缺陷的物理基礎(chǔ)。而混凝土超聲探測(cè)亦是根據(jù)這一原理來(lái)研究混凝土的結(jié)構(gòu)形態(tài)。目前比較成功的方法有以下幾種類(lèi)型：
1.用超聲波通過(guò)混凝土來(lái)判斷混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法，叫透射法或穿透法；
2.用聲波所產(chǎn)生的回波信號(hào)來(lái)研究混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及裂縫位置及波速叫反射法；
3.用聲波的界面滑行波來(lái)研究巖體的下伏界面速度及界面位置的方法叫折射法；
4.用鉆孔來(lái)了解混凝土內(nèi)波速及結(jié)構(gòu)特征隨深度的變化，稱(chēng)為孔中測(cè)定法。

下面分別介紹各種方法工作的特點(diǎn)及使用條件．

〔Ⅰ〕透射波（直達(dá)波）法：

混凝土超聲波透射法，是一種簡(jiǎn)單而效果又是最好的探測(cè)方法．采用透射法發(fā)收、換能器機(jī)－電，電－機(jī)轉(zhuǎn)換效率高，因而在混凝土中的穿透能力相對(duì)較強(qiáng)，傳播距離相對(duì)較長(zhǎng)，可以擴(kuò)大探測(cè)范圍。透射波法可以獲得較反射波法大幾倍，較折射波法大幾十倍的能量，因而波形單純、清楚、干擾較小，初至清晰，各類(lèi)波形易于辨認(rèn)。透射波法要求發(fā)射探頭和接受探頭之間的距離必須能夠準(zhǔn)確丈量，否則計(jì)算出來(lái)的誤差值較大，反而影響了測(cè)量的精度。當(dāng)被測(cè)對(duì)象較破碎，或存在張裂縫時(shí)巖體對(duì)聲波的衰減系數(shù)較大，以及做大距離測(cè)試，可采用錘擊法。這時(shí)接收仍可采用單片彎曲式換能器接收，其諧振頻率以10千赫左右為宜。因?yàn)樵诨炷辽霞影宓募ぐl(fā)頻率主頻約在數(shù)千赫。鑒于這時(shí)所測(cè)聲時(shí)值較大，發(fā)射到接收的系統(tǒng)延時(shí)值在數(shù)微秒，可忽略，故不再計(jì)較t0的值。

〔Ⅱ〕反射波（回波）法
用發(fā)射、接收換能器檢測(cè)混凝土質(zhì)量。超聲波在混凝土中傳播時(shí)，所遇到的每個(gè)波阻抗面上，都將發(fā)生反射、透射現(xiàn)象，在有幾個(gè)波阻抗面存在時(shí)，則在每個(gè)界面上都將發(fā)生反射和透射。這樣我們?cè)诨炷帘砻嫔峡梢杂^測(cè)到一系列依次到達(dá)的反射波.   反射波的強(qiáng)度不僅與入射波的強(qiáng)度有關(guān)外，而且決定界面的反射系數(shù)，即決定兩種介質(zhì)的聲阻抗。聲波在介質(zhì)中傳播過(guò)程中，由于波前的發(fā)散作用和凝滯及阻尼等吸收作用，波內(nèi)稀疏部分與壓縮部分中間之熱傳導(dǎo)及輻射，以及反射波形成過(guò)程中都會(huì)使入射波的振幅隨著傳播的距離增加而迅速衰減，在均勻同性介質(zhì)中，振幅隨距離按指數(shù)規(guī)律衰減。在各向異性介質(zhì)中,振幅一方面要隨距離衰減外，而且隨著節(jié)理、層理、界面曲率、混凝土結(jié)構(gòu)的破碎程度、裂縫的寬度和長(zhǎng)度及與波傳播的方向等因素有關(guān)，無(wú)一定規(guī)律的衰減，在計(jì)算時(shí)，這要看諸影響因素中起主導(dǎo)作用的是什么，抓住主要矛盾，再考慮其它因素?；炷敛痪鶆蚧蛘哂山缑嫫扑榈炔ㄗ杩姑娴牟煌斐傻姆瓷洳?，當(dāng)波阻抗面距離小于波形振動(dòng)的延續(xù)面時(shí)，則往往造成兩個(gè)波形振動(dòng)帶的干涉使之產(chǎn)生疊加，反射波多層薄層分辯率最好的位置是在發(fā)射探頭附近，發(fā)射和接收探頭距離過(guò)大，則往往使之淺層反射波振動(dòng)帶來(lái)嚴(yán)重干擾下層的反射波，這時(shí)超聲波形圖將是及其復(fù)雜而無(wú)法分辨的。因此，在應(yīng)用反射法時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
①接收探頭應(yīng)盡量靠近發(fā)射探頭，因?yàn)檫@時(shí)波具有穩(wěn)定的強(qiáng)度和一致的波形，這使得反射波容易追蹤。
②在發(fā)射探頭附近的測(cè)區(qū)內(nèi)，反射波法可以分辨界面相距較近的反射波。并且干擾最小。
③觀測(cè)點(diǎn)距離發(fā)射探頭不遠(yuǎn)時(shí)，反射波射線在方向上接近于反射面的法線。因此上部混凝土中間分界面上折射的影響大大減少，這樣就便于認(rèn)識(shí)波形和提高解釋的精度。

〔Ⅲ〕折射法
適用于表層混凝土有損傷

〔Ⅳ〕需要預(yù)先埋管或鉆孔