结构微裂纹混频非线性超声检测方法研究

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基于赫兹接触的板中微裂纹非线性兰姆波检测方法研究

ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ－Ｆ．ｏｒｔｈｅｍｅｔａｌｐｌａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ．ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒＬａｍｂｗａｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｒｅｓｅａｒｃｈｂａｓｅｄｏｎ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｂｏａｒｄｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｎｏｎｌｉｎｅａｒＬａｍｂｗａｖｅｔｈｅｏｒｙｉｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙ，ａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｗｉｄｔｈａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｓｅｃｏｎｄｈａｍｏｒｎｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｅｉｃｆｉｅｎｃｙ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｅｃｔｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｎｇｔｈａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｃｒａｃｋａｎｄｔｈｅＬａｍｂｗａｖｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｔｗｏｈａｒｍｏｎｉｃａｍｐｌｉｕｄｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｔｗｏｈａｒｍｏｎｉｃａｍｐｌｉｔｕｄｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅ

裂纹识别的无损检测方法研究

裂纹是由材料内部的应力引起的断裂，对结构的可靠性和安全性有重要影响。因此，裂纹的无损检测方法及其研究具有重要的工程应用意义。本文将从裂纹识别的无损检测方法的原理、应用范围、优缺点以及近期的研究进展等方面进行探讨。

无损检测（Non-Destructive Testing，NDT）是指在不损害物体完整性的前提下，利用物理、化学或其他方法，通过检测材料或构件表面或内部的缺陷，来评估材料或工件的性能、检测缺陷的位置、形状、大小和数量的检测技术。裂纹识别是无损检测中的一项重要内容，主要应用于工程建筑、航空航天、电力设备、汽车制造等领域。

无损检测技术中，常用的裂纹识别方法包括超声检测、磁粉检测、涡流检测和X射线检测等技术。

超声检测是通过利用超声波的传播和回波来检测材料或结构件中的缺陷情况。其原理是利用超声波在材料中传播时遇到不同材料或结构的反射、散射、吸收等现象，来分析材料或结构是否存在缺陷。超声检测具有非接触、非破坏的特点，可以对裂纹的位置、大小和形状进行精确的测量。但超声检测对材料性质的灵敏度较高，需通过经验及仪器的调试来确定合适的检测参数，且对材料的声阻抗匹配要求较高。

磁粉检测是利用磁场的作用对材料中的裂纹进行探测，其原理是通过使材料处于饱和磁化状态，通过磁场对裂纹附近的磁粉施加的作用力，在磁粉的引导下发生聚集，从而显示出裂纹。磁粉检测具有操作简单、实时性强的优点，适用于检测表面以及近表面的裂纹。但磁粉检测对材料的磁性要求较高，且只适用于导电材料。

涡流检测是通过电磁感应原理，利用涡流的生成和作用来检测材料中的

微裂纹扩展的非共线超声混频定位研究

李磊;朱武军;刘立帅;项延训;邓明晰

【期刊名称】《声学技术》

【年(卷),期】2022(41)2

【摘要】金属结构在早期服役过程中易出现微小裂纹,对早期微小裂纹扩展方向的检测与跟踪对避免结构失效而导致的突发性灾难具有重要的现实意义。基于非共线超声混频方法,开展金属材料微裂纹扩展的定位与表征研究。研究中选择两列横波相互作用产生混频纵波的非共线混频模式,通过实验测量验证了其混频效应和信号的传播性。选用铝合金7075-T6中预制的垂直和倾斜微裂纹为研究对象,提取每个测量点的超声混频非线性参数并进行归一化处理绘制成扫查成像图,从而表征微裂纹的长度与扩展方向。最后,将扫查成像图与光学显微镜的金相观察结果进行对比分析。研究表明,超声混频方法能够有效定位和跟踪铝合金材料中不同扩展方向的微裂纹,可为金属结构中微裂纹扩展提供检测方法。

【总页数】6页(P205-210)

【作者】李磊;朱武军;刘立帅;项延训;邓明晰

【作者单位】华东理工大学;重庆大学

【正文语种】中文

【中图分类】TB559

【相关文献】

1.非共线复合型裂纹扩展特性分析

2.结构中微裂纹与超声波的混频非线性作用数值仿真研究

3.冷^(85)Rb原子中的非共线非简并四波混频的实验研究

4.含裂纹砂浆试件的非共线混频超声试验研究

5.基于非线性超声混频技术的金属疲劳微裂纹实验测量

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利用超声波技术检测混凝土结构构件裂缝

一、背景介绍

混凝土结构构件裂缝是混凝土结构中最常见的缺陷之一，对混凝土结构的稳定性和使用寿命都会产生严重影响。因此，对混凝土结构构件裂缝进行及时检测和处理具有重要意义。超声波技术作为一种非破坏性检测方法，已经被广泛应用于混凝土结构构件裂缝的检测。

二、超声波技术原理

超声波技术是利用超声波在材料中的传播速度和反射特性来检测材料内部缺陷的一种非破坏性检测方法。在混凝土结构中，超声波的传播速度和反射特性与混凝土的物理性质和结构有关。当超声波遇到混凝土结构内的裂缝时，会发生反射和衍射，从而形成特定的声波图像。通过对声波图像的分析，可以判断混凝土结构中裂缝的位置、数量和大小等信息。

三、超声波检测混凝土结构构件裂缝的步骤

1.准备工作

在进行超声波检测前，需要先进行准备工作。首先需要确定检测的混凝土结构构件的类型、尺寸和厚度等信息。然后需要选择合适的检测设备和探头，并进行设备的校准和调试。

2.检测表面处理

混凝土结构构件表面的粗糙度和杂质等因素会影响超声波的传播和反射，因此需要对表面进行处理。通常采用打磨、刷洗等方法，使表面光滑、干净、平整。

3.探头放置和扫描

根据混凝土结构构件的形状和裂缝的位置，选择合适的探头并放置在检测区域。然后启动设备进行扫描。通常采用网格扫描方式，即将检测区域分成若干个网格，逐个进行扫描。

4.数据采集和分析

设备会自动采集数据并生成声波图像和数据报告。根据声波图像和数据报告，可以分析混凝土结构中裂缝的位置、数量和大小等信息。通常采用阈值分析、颜色映射等方法，对声波图像进行处理和分析。

基于非线性超声调制方法的损伤识别与定位

性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题，提出了一种能够
识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进
测铝板和飞机机翼与机身连接接头试件中的疲劳裂纹。Ｋａｚａｋｏｖ等口。。提出非线性调幅方法，该方法需
发射周期性的超声波脉冲，通过脉冲的调幅来识别
裂纹。胡海峰等＿１利用希尔伯特变换对铝板的调制信号进行解调，研究了裂纹长度对振动声调制信号调制强度的影响。Ｓｏｌｏｄｏｖ等口研究非线性自调制技术，并通过扫描定位板中的裂纹。非线性调制方法通常采用两个不同频率的持续
到人们的重视口］。传统的线性检测技术基于损伤附近超声波的反射、散射、衰减以及模式转换等变化进
行损伤识别，但对于疲劳裂纹等微小损伤不敏感］。
与线性检测方法相比，非线性检测方法基于谐波、亚

混凝土结构超声波检测的技术细节

一、前言

混凝土结构在建筑工程中得到了广泛的应用，但由于其受力环境的复杂性和施工工艺的不确定性，混凝土结构易受到环境因素的影响而出现裂缝、疏松和腐蚀等问题。超声波检测技术是一种非破坏性检测方法，可以对混凝土结构内部的缺陷进行检测，为后续维护和修复提供依据。本文将介绍混凝土结构超声波检测的技术细节。

二、超声波检测的原理

超声波检测是利用超声波在混凝土结构中传播的特性对其进行检测。超声波在混凝土结构中传播时，会受到材料的密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。当超声波遇到混凝土结构内部的缺陷时，会发生反射、折射、散射等现象，从而产生不同的信号响应。通过对这些信号进行分析，可以确定混凝土结构的内部缺陷情况。

三、超声波检测的设备和材料

1. 超声波检测仪：超声波检测仪是超声波检测的主要设备，可以发射和接收超声波信号，并对信号进行处理和分析。常用的超声波检测仪

有数字超声波检测仪和模拟超声波检测仪。

2. 超声波探头：超声波探头是超声波检测仪的配件，用于发射和接收超声波信号。超声波探头的选择应根据混凝土结构的厚度、缺陷类型和检测精度等因素进行选择。

3. 超声波耦合剂：超声波耦合剂是用于将超声波信号传递到混凝土结构内部的介质。常用的超声波耦合剂有水、石油脂和硅胶等。

4. 校准块：校准块是用于校准超声波检测仪的信号响应的标准样品。校准块的选择应根据超声波探头的频率和尺寸进行选择。

四、超声波检测的方法

1. 检测准备

在进行超声波检测之前，应对混凝土结构进行必要的准备工作。首先应对混凝土结构进行清洁，以便于超声波信号的传播。其次，应确定超声波的检测方向和位置，并将超声波探头固定在相应的位置。

非线性超声相控阵无损检测系统及实验研究_高鹏

第２９卷　第１期２０１４年２月

实　验　力　学

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬ　ＭＥＣＨＡＮＩＣＳ

Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．１

Ｆｅｂ．２０１４

文章编号：１００１－４８８８（２０１４）０１－０００１－１１

非线性超声相控阵无损检测系统及实验研究＊

高鹏，李法新

（北京大学工学院力学与工程科学系，北京１００８７１）

摘要：相控阵超声无损检测技术近年来在无损检测领域得到了越来越广泛的应用。但当前相控阵超声检测基于传统线性超声，对于材料或结构的微缺陷、微裂纹等缺陷不敏感。研究基于超声的非线性效应的非线性超声无损检测技术对于克服线性超声相控阵技术的不足具有积极的意义。本文设计和开发了基于非线性超声相控阵的无损检测系统，并利用超声检测的标准试件对该系统的性能进行了检验。对比测试了常规线性超声方法、基于滤波的非线性超声方法以及基于反相脉冲的非线性超声方法对于钨丝线靶、超声仿体以及碳钢试块的检测效果。测试结果表明，非线性超声相控阵无损检测技术与传统线性超声相控阵无损检测相比具有空间分辨力高、缺陷分辨力强等优点，而基于反相脉冲的非线性相控阵超声无损检测在空间分辨力上比基于滤波的非线性超声检测方法又有比较显著的提高。

关键词：相控阵；非线性超声；无损检测；反相脉冲

中图分类号：ＴＧ１１５．２８；ＴＢ５５３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．７５２０／１００１－４８８８－１３－１０６

０　引言

超声相控阵检测技术具有检测速度快、效率高、信噪比高、缺陷检出率较高、检测方法灵活多样以及适用于狭窄空间和便于对复杂形状工件进行检测等优点。因而近年来，超声相控阵技术在能源、航空、化工以及复合材料和焊接等无损检测领域中得到了越来越广泛的应用［１－６］。常规超声相控阵检测技术是通过对声波在传播过程中遇到缺陷时产生的反射和散射等线性特征成像，从而实现对缺陷的检测和评价，其对缺陷的检测能力主要取决于检测系统的空间分辨力［７－１０］。随着材料科学的发展，工程实践中对无损检测技术的要求也越来越高，尤其是对微小缺陷、复合材料结构的检测以及材料力学性能的无损评价等需求，对传统超声相控阵技术的检测能力提出了挑战。将非线性超声检测技术应用于超声相控阵中是解决上述挑战的一种途径［１１，１２］。

金属构件疲劳微裂纹非线性超声检测

ｌｎｇｈｏｒｃｒｐｇｔｏｅｔｆｃａｋｐｏａａｉｎ．ＴｈｅｅｏｅｓｃｎａｙｈｒｎｉｘｔｎｆｃｅｃａｅｖｓｃｒｃｅｓｉａａｔｒｔａｔｔｔｖｌｒｆｒｅｏｄｒａｍｏｃｅｃｉｇｅｆｉｎｙｃｎｓｒｅａｈａａｔｒｔｃｐｍｅｅｏｑｕｎｉａｉｅｙｉｉｉｒｃａａｔｒｚａｉｕｅｍｉｒｃａｋｏｔｌｓｃｍｅＡｅｆｍａｌｉｆｅｕｅｙｍａｌｏｏｕｒｎｄｕｅｓａｐｌｄｉｈｅｅ — ｈｒｃｅｉｅｆｔｇｃｏｒｃｆｍｅａｐｅｉｎ．ｓｌ－ｄｅｍｕｔ—ｒｑｎｃｃｅｃｍｐｎｄｔａｓｃｒｗａｐｉｎｔｘｅ
ｓｎｅｍｏｌｂｓｄｏｌｓｉｏａｔｍｅａｉｍ，ｃａｅｐｎｄｎｏｉｅｅａｉｎｓｐｏｔｅｓａｄｓｒｉａｌｒｓｎｉｏ — ｏｐｓｄｅａｅｎｅａｔＣｃｎｔｃｃｈｎｓｗｈｉｈｃｎｒｓｏｎｌｎａｒｌｔｏｈｉｆｓｒｓｎｔａｎ，ｎｄｕｔａｏｃｎｎｒ
．
ｓｏｔａｅｏｄｒａｍｏｉｅｃｔｇｅｉｉｎｙｉａｓｃａｅｔｈｐｎｚｎｎｈｌｓｏｅｏｒｃｓｗｌａｈｉｔｈｗｔｃｎａｙｈｒｎｃｘｉｎｆｃｅｃｓｓｏｉｔｄｗｉｔｅｏｅｏｅａｄｔｅｃｏｅｚｎｆｃａｋａｅｌｓｔｅｌｈｓｉｈｍｉ

微纳米级裂纹的非线性超声检测

微纳米级裂纹的非线性超声检测
敦怡，。师小红，王广龙，周兆英
（．１军械工程学院，河北石家庄０００；．５０３２清华大学精密仪器与机械学系，北京１０８）００４
摘要：了实现对金属材料中微纳米级裂纹的超声检测，立了非线性超声检测系统，究了超声波与金属材料中裂纹为建研的相互作用以及超声波的畸变效应。介绍了固体中普遍存在的超声非线性现象；以金属材料中的微纳米级裂纹为例研究了裂纹与超声波相互作用产生的畸变效应；分析超声波产生畸变的基础上，述了超声高次谐波振幅的测量方法。在描最后，以金属材料疲劳裂纹为例，利用常规超声检测和非线性超声检测两种方法，明了非线性超声检测在微纳米级裂证纹检测中的有效性。实验结果表明：劳裂纹扩展长度与二次谐波激发效率关系密切；用二次谐波，线性超声检测疲利非方法检测出的裂纹长度比常规超声检测方法检测出的裂纹长度增加了３％，现了对金属材料微纳米级裂纹的检测。Ｏ实

超声波检测混凝土裂缝的研究

彭运朝
（葛洲坝集团项目管理有限公司，北宜昌４３０）湖４０２
摘要：目前超声波技术被广泛应用于各种工程的质量检测上。超声波检测是混凝土非破损检测技术中的一个重要方面，特别是在
超声波是超声振动在各种介质中的传播，其实质
测的混凝土中传播，后由接收换能器接收，然被接收到的超声波转化为电信号后经过超声仪放大显示于
是以波动形式在弹性介质中传播的机械振动。其振动
频率一般在２Ｈ０ｋｚ以上。超声波有别于普通声波的特点是：频率高、波长短、能量大，传播过程中反射、折射、振、耗等现象显著。利用超声声速值，共损结合外观质量。用统计的方法对早龄期混凝土内部质量作采出判断，切实可行的，是且准确性较高。采用超声脉冲检测结构混凝土内部缺陷的基本依据是：利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、合比、配龄期和
应用超声波检测混凝土裂缝是重要的混凝土结

混凝土裂缝超声检测试验研究

另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，冲波在混凝土中传播时，脉遇着蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，能被衰减，中频率较高的成分衰减更快，声其
１用超声波法检测混凝土裂缝深度
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・６４・９
武汉理工大学学报（交通科学与工程版）
２０年０６
第３Ｏ卷
２试验概况
２１超声波检测设备．混凝土裂缝检测试验采用ＮＭ一Ｂ非金属超４
测结果．由于篇幅限制，本文仅选取其中的Ａ８和
测试距离一定的混凝土来说，速高则混凝土密声
实，反则混凝土不密实．相当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕
测数据与理论计算结果进行了比较分析．
过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低［．３］
Ｂ１试件的检测数据做相应分析．１两Ａ８和Ｂ１两１试件均为１ｍＸ１ｍＸ５ｍ构件，（２５ｃ５ｃ５ｃＡ８Ｃ０组第８）号试件中为３ｍＸ５ｃ０ｃｍＸ０８ｃ竹片，０．ｍ９ｍｍＸ９０ｍｍＸ０２ｍｍ裂缝，１（４．Ｂ１Ｃ０组第１１号）件中３个乒乓球，６Ｘ１０ｍｍＸ０３试０ｍｍ０．ｍｍ裂缝，弧形不规则裂纹．

基于超声波的混凝土裂缝检测方法

1. 引言

近年来，随着基础设施建设的快速发展，混凝土结构的使用越来越广泛。然而，由于各种因素的影响，混凝土裂缝的出现成为一个常见的问题。及早发现和修复这些裂缝对于保护结构的耐久性至关重要。开发一种准确、高效的混凝土裂缝检测方法变得越来越重要。本文将介绍一种基于超声波的混凝土裂缝检测方法。

2. 超声波的原理及应用

超声波指的是频率高于人类听力范围的声波。在工程领域，超声波被广泛应用于非破坏性检测。其原理是利用超声波在材料中传播时的特性来检测其中的缺陷或裂缝。当超声波传播到材料中的缺陷处时，会发生超声波的反射、散射或透射。通过分析这些超声波的特征，我们可以得出关于材料内部缺陷的信息。

3. 基于超声波的混凝土裂缝检测方法

基于超声波的混凝土裂缝检测方法主要包括以下几个步骤：

3.1 传感器选择与配置

选择合适的超声波传感器对于混凝土裂缝检测至关重要。常用的传感器包括压电传感器和激光干涉仪。传感器的配置应考虑到裂缝的位置和深度。

3.2 数据采集

利用选定的传感器对混凝土结构进行扫描，采集相关的超声波数据。数据采集时应注意传感器与混凝土表面的接触质量，以确保准确的数据采集。

3.3 数据处理与分析

通过对采集的超声波数据进行处理与分析，我们可以获得混凝土结构内部的裂缝信息。常用的数据处理方法包括时域分析、频域分析和波形反演等。

3.4 结果评估与识别

根据处理后的数据结果，可以评估混凝土结构中的裂缝情况，并识别出裂缝的位置、形状和尺寸。这将为后续的修复工作提供重要的参考依据。

基于激光超声的微裂纹检测技术的研究

激光超声技术是一种新兴的无损检测技术，其主要优势在于能够进行

高分辨率的物体内部状况检测。而微裂纹是一种常见的工程结构问题，它往往是由于疲劳、应力、及腐蚀等因素导致的。针对此问题，研究

人员开始研究基于激光超声的微裂纹检测技术。

第一步：激光超声技术原理

激光超声技术是一种利用激光和超声声波进行物体内部无损检测的技术。其原理是利用激光产生脉冲超声波，将超声波通过物体的表面引

发物体内部的声波回波，进而反演物体内部的结构信息。

第二步：微裂纹检测方法

基于激光超声的微裂纹检测技术是将激光超声技术应用于微结构检测。该技术通过超声回波的检测，可以得到物体内部微小结构的图像，从

而实现微裂纹的定位和检测。同时，激光超声技术具有高分辨率和高

精度优势，能够对微裂纹进行准确的定量分析。因此，该技术在工程

领域中得到广泛应用。

第三步：应用场景

基于激光超声的微裂纹检测技术已经广泛应用于工程结构、零部件等

领域。在飞机、汽车、电力、石油、航天等行业，微裂纹检测均为关

键技术。利用激光超声技术进行微裂纹检测，可以及早发现微裂纹，

采取有针对性的修复措施，降低事故发生的风险。

综上所述，基于激光超声技术的微裂纹检测技术，是一种非常有效的无损检测技术。其优势在于高分辨率、高精度、无损伤等特点，不仅可以提高生产效率和产品质量，还可以大大降低事故发生的风险。随着该技术的不断研究和应用，它将在更多的领域中得到广泛的应用。

基于超声波的混凝土裂缝检测方法

一、前言

混凝土裂缝在建筑工程中是很常见的问题，如果不及时发现和处理可

能会对建筑物的结构安全产生影响。因此，开发一种高效、准确、可

靠的混凝土裂缝检测方法显得尤为重要。本文将介绍一种基于超声波

的混凝土裂缝检测方法，并详细阐述具体实现步骤。

二、超声波检测原理

超声波检测是一种利用超声波在被检测物体内部传播反射的特性，通

过对反射信号进行分析来得出被检测物体的结构和缺陷的一种无损检

测方法。在混凝土裂缝检测中，超声波检测主要包括传感器、发射器

和接收器，发射器向被检测物体内部发射超声波，当超声波遇到混凝

土裂缝时，部分能量会被反射回来，接收器接收反射回来的超声波信号，通过信号处理和分析，可以得出被检测物体的结构和裂缝的位置

和大小等信息。

三、超声波检测仪器

超声波检测仪器是超声波检测的关键设备，其主要包括以下几个部分：

1、发射器：发射器是将电能转化为超声波能量的装置，通常使用压电晶体作为发射器。

2、接收器：接收器是将超声波信号转化为电信号的装置，通常也使用压电晶体作为接收器。

3、放大器：放大器是将接收到的微弱信号放大的装置。

4、示波器：示波器是将放大后的信号转化为波形图的装置，通常使用数字示波器。

5、计算机系统：计算机系统用于控制超声波检测仪器的操作和数据处理。

四、实验步骤

1、准备工作：首先需要准备好超声波检测仪器和混凝土样品。混凝土样品应具有一定的尺寸和形状，通常采用长方体或正方体的形式。在混凝土样品中制作裂缝，裂缝的形状和大小应根据实际需要确定。

2、设置参数：将超声波检测仪器的参数设置为需要的参数，包括发射频率、接收灵敏度、放大倍数等。

基于声波检测的混凝土裂缝识别技术研究

一、研究背景

混凝土是建筑、桥梁、道路等基础设施建设中常用的建筑材料，但在使用过程中会因为多种因素导致混凝土出现裂缝，严重影响其使用寿命和安全性。因此，混凝土裂缝的识别和预测成为了一个重要的研究方向。声波检测技术是一种非接触式的、快速、高效的测试方法，近年来被广泛应用于混凝土结构的损伤检测中。因此，基于声波检测的混凝土裂缝识别技术研究具有重要的实际应用价值。

二、研究现状

目前，混凝土裂缝的识别方法主要包括视觉检测、声波检测、红外检测等。在这些方法中，声波检测技术因为其高效、快速、非接触等特点被广泛应用。与传统的声波检测方法相比，近年来的研究主要集中在信号处理方面，例如利用小波变换、频域分析、时频分析等方法对声波信号进行处理，提高识别准确率和可靠性。同时，也有研究对声波检测技术进行改进和优化，例如采用多种传感器、多种信号源等方法，提高检测效率和精度。

三、研究内容

1. 采集混凝土裂缝声波信号数据

本研究将采用声波检测技术对混凝土裂缝进行识别。为了获取高质量

的声波信号数据，需要选择合适的声波源和传感器，并在实验室或现

场进行采集。在采集过程中应注意环境噪声、传感器安装位置、声波

源与传感器距离等因素对信号质量的影响。

2. 对声波信号数据进行信号处理

采集到声波信号数据后，需要对其进行信号处理，以提取有用的特征

信息。本研究将采用小波变换、时频分析等方法对声波信号进行处理，提取其频谱分布、频率特征等信息，为后续的裂缝识别做准备。

3. 建立混凝土裂缝识别模型

本研究将根据前期处理得到的声波信号特征信息，建立混凝土裂缝识

非线性超声检测技术

非线性超声检测评估技术

1、非线性超声复合材料检测技术概述

复合材料具有密度小、强度高、耐摩擦、抗烧蚀、高温性能良等优点，广泛应用于航天航空等高科技领域。对于复合材料界面粘接强度的准确评价，直接影响复合材料的有效使用。

超声是最为广泛的无损检测技之一，对于粘接层脱粘，采用的特征参数主要有回波幅值、反射回波时间等，但是对于高衰减材料、脱粘面较小等无法得到回波幅值、反射时间的情况，利用超声反射则无法对缺陷定量。

可喜的是，经过最近若干年的努力，力学、声学和材料学领域的一些研究进展使得人们发现，通过对材料粘接层的弹性模量、声衰减和厚度等物理量测量，能够反映出材料的粘接强度。而上述测量，运用超声非线性的方法有着明显优于传统方法。2、非线性超声检测方法非线性检测方法称声-超声技术，又称应力波因子技术，与常规无损检测方法不同，非线性技术主要用于检测和研究材料中分布的细微裂纹群及其粘接强度。属于材料完整性评估。

非线性检测的原理为，采用超声波技术在材料（复合材料或各向同性）表面激发脉冲应力波，应力波在内部与材料的微结构(包括纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区)相互作用，并经过界面的多次反射与波

型转换后到达置于结构同一或另一表面的接收传感器，然后对接收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料(结构)力学性能(粘接强度和刚度)的参量，称为应力波因子。

3、存在问题与解决方法

综上所述，非线性技术（应力波因子技术），对于复合材料常规不能检测的缺陷，如检测细微缺陷（孔隙、基体裂纹、纤维裂断、富胶、固化不足等），能达到良好的检出效果。是一种材料完整性检测和评估的手段。但是如何激发损伤信号、损伤信号与噪声信号较难区