反射波法基本测试原理与波形分析

合集下载

地震反射波法

（2）接收
地震波的接收除观测系统和地震仪的仪器因素选择外，主要涉及如下三个方面的问题。 (1)检波器的选择：一般认为采用自然频率较高的检波器，有助于扩展记录信号的宽高频，从而有助于提高地震记录的分辨率，压制低频干扰。此外，在陆地勘探中，选用速度检波器，而在水中接收时，采用压力检波器。 (2)埋臵条件的选择：根据仪器的响应与波的振动方向之间的关系，采用垂直检波器接收地面位移的垂直分量，可得到最大的灵敏度。因此检波器要埋直。此外为使得检波器与大地耦合好，应埋臵在潮湿、致密的土壤或岩石中。
SN v x 2n
3、地震波的激发与接收
1、P波的激发与接收 2、SH波的激发与接收
1、P波的激发与接收
激发接收
（1）激发
激发震源分为两类：一为炸药震源，另一为非炸药震源。对于激发纵波而言，两类方式均可选择，一般以实现地质目的为准。相比而言，炸药震源激发的勘探深度的选择范围要大得多。在激发时，对震源一般有两个要求：①激发力要竖直向下；①激发装臵或药包与大地耦合要好。若采用炸药震源激发，一般在浅井或浅坑中埋臵药包，且药包的体积要小、成点或球状，以保证激发效果。此外，在潮湿的土层或浅水面以下激发比在松散的干土层中激发效果要好。为提高勘探的分辨率，希望激发信号的频带宽、主频高。实践表明，在浅层地震勘探中，小药量高爆速的炸药震源和枪击震源等都能获得比较好的效果。
在反射波法勘探中，我们根据各种环境、激发以及传播因素产生的干扰的动力学和运动学特点，将干扰波分为两类：其一是规则干扰波其二是不规则干扰波
下面分述其主要特点。
规则干扰波主要有：声波、面波、工业电干扰、多次反射波、侧面波以及绕射波等。
其主要特点为在时间或空间上表现出一定的规律性，能量一般较强。与有效波的差异主要表现在频率、视速度和到达时间三个方面，并且大部分干扰主要表现出视速度和到达时间两个方面与有效波存在差异。如面波、声波和多次反射波等。

反射波法基本测试原理与波形分析

一. 反射波法基本测试原理与波形分析1．广义波阻抗及波阻抗界面设桩身某段为一分析单元，其桩身介质密度、弹性波波速、截面面积分别用ρ，C ，A 表示，则令Z =ρCA （7-1）称Z 为广义波阻抗。

当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的ρ、C 、A 发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。

界面上下的波阻抗比值为22211121A C A C Z Z n ρρ== （7-2）称n 为波阻抗比。

2．应力波在波阻抗界面处的反射与透射设一维平面应力波沿桩身传播，当到达一与传播方向垂直的某波阻抗界面（如图7-2所示）时。

根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有 V I +V R =V T （7-3） A 1（σI +σR ）=A 2σT （7-4）式中，V 、σ分别表示质点振动的速度和产生的应力，下标I 、R 、T 分别表示入射波、反射波和透射波。

由波阵面的动量守恒条件导得σI =－ρ1C 1V I σR =ρ1C 1 V R σT =-ρ2C 2V T代入式（7-4），得ρ1C 1A 1（V I －V R ）=ρ2C 2A 2V T （7-5）联立式（7-3）和（7-5），求得V R =－FV I （7-6a ）V T =nTV I （7-6b ）式中nn F +-=11 称为反射系数（7-7a ） nT +=12 称为透射系数（7-7b ）式（7-6）是反射波法中利用反射波与入射波的速度量的相位关系进行分析的重要关系式。

3．桩身不同性况下应力波速度量的反射、透射与入射的关系（1）桩身完好，桩底支承条件一般。

此时，仅在桩底存在界面，速度波沿桩身的传播情况如图7-3所示。

因为ρ1C 1A 1>ρ2C 2A 2，所以n = Z 1/Z 2>1，代入式（7-7）得F <0，（T 恒>0）由式（7-6）可知，在桩底处，速度量的反射波与入射波同号，体现在V （t ）时程曲线上，则为波峰相同（同向）。

低应变反射波法波形曲线的分析及工程应用

低应变反射波法波形曲线的分析及工程应用摘要：介绍了低应变反射波法的原理，结合实际工程的应用，对桩身的各种缺陷所引起的波的变化特征进行了分析, 比较了理论曲线与实测曲线的差异, 并对基桩低应变完整性检测中要注意的事项进行分析和总结。

同时指出, 频域分析是时域分析的一种必要的、有益的补充, 能够更好地指导现场测试, 帮助选择更好的安装方法.关键词：低应变; 反射波法; 基桩; 完整性1. 基本概念及检测原理1.1 基本概念应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。

波阻抗：式中：：密度C：应力波速A：桩横截面积。

一维直杆：d1D-2D），波振面才近似为平面。

此时手锤锤击桩端认为是应力波在一维杆件中竖直方向传播一维杆应力波波动方程其物理意义就是应力波在桩身中的传播速度。

1.2 检测原理利用应力波在桩中传播时，当桩身的波阻抗发生变化会产生反射的原理，通过分析反射波的幅值、相位、到达时间，得出桩缺陷的大小、性质、位置等信息，最终对桩基的完整性给予评价。

引起反射波的原因桩底截面发生变化夹泥离析混凝土质量变化土层变化1）低应变所能检测到的现象：桩底反射；夹泥、空洞；断裂；离析；扩（缩）径；土层变化及材料变化。

2）低应变不能检测到的现象：渐细（粗）；弯曲；小缺陷及桩底沉渣。

3）低应变检测的优点快速检测方法（60-200根/天）准备简便操作简单经验丰富低应变检测的局限不能提供单桩承载力对小缺陷灵敏度不高无法检测桩底沉渣2. 桩身不同缺陷理论与实测波形分析根据反射波法的原理，当桩身波阻抗(QcA ) 发生变化时，会产生反射波和透射波，其中反射波传回桩顶，被传感器接收。

根据接收到的波形信号，可以分析桩身的完整性。

现场检测时，常见的桩身缺陷类型主要有：扩径、缩径、断裂、离析、夹泥、胶结不良以及桩底浮渣较多等。

2.1 完整桩的波形曲线当桩身完整时，仅存在唯一的反射界面，即桩底反射面，其理论曲线如图1所示。

地震勘探技术野外工作方法反射波法折射波法

(2) 有效波层次分明，波间关系清楚，尤其是目的层反射应明显；
(3) 干扰波少，强度弱，并易于分辨。图5.9 大地衰减和检波器特性曲线
2.检波器的频率特性高频检波器：高频响应好，低频响应差。如图5.9所示。
① 大地滤波衰减曲线； ② 检波器频率响应曲线； ③ 检波器＋大地特性。高、低频信号的输出基本均一。
1.单边观测系统定义：在炮点一方接收的观测系统。适应折射界面较浅的情况。折射波法规测系统
2.相遇观测系统
定义：两个单边时距曲线组成的观测系统。时距曲线存在互换关系。在讨论倾斜界面折射波时距曲线时已提及过。
3.追逐观测系统主要作用：界面弯曲，判断波有无穿透；断层，判断是否绕射。在前面已地震波的激发
1.地震勘探对激发条件的基本要求
激发条件：影响地震记录好坏的第一因素，得到好的有效波的基础条件。
(1) 有一定能量，保证获得勘探目的层的反射； (2) 有效波能量强，干扰波相对微弱，有较高的信噪比； (3) 频带较宽，尽可能接近δ脉冲（尖脉冲），以利提高分辩率； (4) 同点激发，地震记录重复性好。 2.震源类型
把激发点和排列向一个方向移动，重复以上工作，得一连续长反射界面。图中，T=Tˊ（互换时间）。
观测系统图示
2. 如图(b)示。 O1激发，O1O2接收，用O1A表示，O1A在测线上投影O1A1对应反射界面R1R2；
O2激发，O1O2接收，用O2A表示，相应反射界面为R2R3。两次激发，得连续反射界面段R1R3。折射法：多用时距平面图表示。
(2)相干干扰
定义：指外界产生的具有一定规律性的干扰。
特点：在地震记录上表现为有规律的振动，具有一定的频率和视速度。
相干干扰产生：在大型厂矿附近，机器有规律地连续振动，江、河波浪冲击岸坡等。如图5.13所示。

低应变(反射波法)检测培训_OK

19
（3）离析（断）桩工程桩9#，桩长10.25m。该桩现场实测波反射较强，往后同
样出现多次反射、其反射时间间隔相等，无法找出桩底反射位置。按本工程的完整桩平均波速反算，该桩身在2m—2.2m处全断。
20
现场钻芯取样，桩顶上部0.2m厚度无骨料,0.2—2.0m段芯样表面有蜂窝、麻面，水泥渗量少，胶结较差，2.0—6.15m段，砼芯破碎严重，部分砂、石分离无胶结，6.15m至桩底砼芯样连续，呈柱状表面光滑、断口吻合、胶结较好，桩底与持力层接触面清晰。该桩钻芯结果与低应变反射波检测结果较为一致。
4
(二)应力波在波阻抗界面处的反射和透射设一维平面应力波沿桩身传播到达一与传播反向垂直的波阻抗界面。
5
根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有
vI+vR=vt
(3)
A1(ơ1+ ơr)=A2ơt (4)
式中：v、ơ分别表示应力波的速度和应力，下标I、R、T分别表示入射波、反射波和透射波。由波阵面动量守恒条件，由式（4）得
与反射波同相位,并在缺陷处波形非常明显反射,反射时间为 1.41ms,按本工程完整桩的平均波速，计算出该桩实测缺陷在 2.3m处。
18
现场钻芯取样，上部0—2.30m段砼芯样连续完整,呈柱状及短柱状,表面光滑,断口吻合,骨料分布较为均匀。中部2.40— 5.80m段砼芯样较为松散，胶结较差或无胶结现象，取中部较为完整呈柱状体芯样，进行砼试块试压，其最大砼抗压强度为14.1Mpa。钻芯结果与反射波检测法基本吻合。
27
2、桩身缺陷位置确定
X=1/2000⊿txC
X=1/2·c/⊿f′
采用本方法确定桩身缺陷的位置是有误差。
原因一：

低应变检测原理及波形初步判识

低应变检测原理及波形初步判识一、低应变动测原理1、低应变反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，使桩中产生应力波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断裂或离析、夹泥等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射波，利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。

通过对反射信息进行分析计算，来判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。

2、桩判定标准在《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003（以下简称《规范》）中，桩身完整性定义为：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标；桩身缺陷定义为：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。

注意，桩身完整性不是严格的定量指标，对不同的桩身完整性检测方法，具体的判定特征各异，但为了便于采用，应有一个统—的分类标准。

所以，桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度，统一划分为四类的：Ⅰ类——桩身完整。

Ⅱ类——桩身有轻微缺陷．不会影响桩身结构承载力的发挥。

Ⅲ类——桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。

一般应采用其他方法验证其可用性，或根据具体情况进行设计复核或补强处理。

Ⅳ类——桩身存在严重缺陷，—般应进行补强处理。

二、低应变动力测桩法的分类低应变动力测桩以所采用的激振方式及所观测的振动响应的不同分为两类，即瞬态法和稳态法。

（一）、瞬态法所谓瞬态法就是采用激振方式并观测橇的瞬态振动响应的方法，是对桩顶面施以轴向瞬时冲击力或施以一冲量来激发桩的振动的方式，就是桩在瞬时冲击力或冲量的作用下，桩的振动随时间的变化过程，振动时间的持续时间一般不会超过1S。

根据冲量的大小和可控制程度可分为：1、人工锤击法。

这种激振方式是最简单、方便的，但这种人工锤击方式的冲量是随机的和不能较准确控制的，并且也不是完全轴向的，因而在观测振动响应时，重复性有进较差。

低应变检测过程中的应注意一些问题

低应变检测过程中应注意的问题前言由于桩基工程是地下隐蔽工程,桩基施工过程中难免会出现诸如断桩、夹层、离析等这样或那样的缺陷,成桩质量直接影响到桩的承载力能否满足设计要求。

目前,在我国桩基质量检测方法有多种,其中反射波法由于其基本原理简单、快速无损、资料判读直观、准确度较高在桩基检测中占据主流地位。

但是如果操作者不能认真对待检测过程中的每一步骤,都可能造成误判、漏判,以至造成工程隐患。

1、基本原理反射波法又叫应力波法,是以手锤或力棒等激震装置撞击桩顶,产生一纵向应力波信号沿桩身传播,由传感器(速度型或加速度型)拾取桩身缺陷及不同界面的反射信号,再通过一系列分析处理来判定桩身质量。

由于该方法受外界环境、人员素质等多种因素影响,采集到的信号往往是包含多种频率成分的动态信号,所以应针对桩基检测的各个步骤采取相应的措施和手段,来获取桩身响应的真实信号。

低应变反射波法桩基检测可分为两个阶段:现场采集数据阶段和室内数据分析处理阶段。

2、现场数据采集2.1 桩头处理桩基测试依据的信号是由偶合在桩顶的传感器接收到的响应信号,所以桩头处理是取得结果的关键。

在测试前,应认真清理桩头浮浆及破碎部分,直到露出新鲜混凝土界面,且要求桩头有一定的强度,至少应在成桩后8~15天方可检测。

2.2 感器的选择及安装桩土体系的自振频率是由体系的质量和刚度决定的。

在质量一定的情况下,刚度越大,则体系的自振频率越高;刚度越小则体系的自振频率越低。

在刚度一定的情况下,质量越大,则体系的自振频率越低;质量越小则体系的自振频率越高。

目前,在反射波法测试中,应用速度计和加速度计都取得了良好的测试效果。

加速度计的频带宽,高频特性较好;速度计的频带窄,但低频特性较好。

在现场测试时,应视具体工程、具体场合选用不同的传感器,以期及时取得良好的曲线。

通常在短桩、小直径桩检测时采用加速度计,发现浅部缺陷,减少浅部“盲区”;在大直径、长桩的检测中采用速度计,取得深部缺陷及良好的桩底反射信号。

工程中常见缺陷桩的低应变反射波波形曲线分析

Ｏ
！
ｌ５
２ｌ１００ｍ（３５６５ｍ／ｓ）
２Ｏ２５３０
！
３５
深度，ｍ（ａ）低频波形
０１２
０．０６
Ｉｌ
Ｏ
』｛＼／／、＾，
：一、～１一￡）１ｆ，Ｊ＝ＩＯ０ｃｍ）
０５１０１５２０２５３０３５４０４５５Ｏ５５６Ｏ６５７０７５８Ｏ
深度／ｍ（ｂ）高频波形
ｌ
ｉｌｉｉ
皂
需
。 ‘ ６Ｏ０８
０
…．『Ｉ＿－－＿。 —
２．２中浅部缺陷桩从中浅部缺陷桩的低应变反射波形曲线上可见到
５
深度／ｍ（ａ）低频波形
Ｏ１６
同一缺陷的多次反射，而且反射间隔相等。此类缺陷的特点是在缺陷处存在周期性多次反射，反射的幅值较高，而且在频域中将出现等间隔逐步下降的谐振峰，
的低频波形，缺陷位置难以确认，而采用高频锤（或力
维杆状介质中的传播特性。当在桩顶施加一瞬时动
力冲击后，就有弹性波以速度Ｃ沿桩身向下传播，并
满足一维波动方程。当弹性波在传播过程中遇到
关键词：低应变反射波法缺陷桩波形曲线中图分类号：ＴＵ４７３．１６文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３．１９９５．２０１３．０６．１３

经典低应变反射波法的基本原理只是分享

传感器经安装后，一般存在谐振，精确测量幅值时，其测试范围往往取至安装谐振频率的1/3乃至1/5以下。

以加速度计为例，如其安装谐振频率为14kh，则频率上限只能达到3-4kh。

由于桩基动测对幅值的定量要求不高，可以放宽限度，但也绝不能使谐振频率接近甚至位于要求的频率范围内。

然而，地震检波器的使用者却不同程度地犯了这个错误，以28hz和38hz的速度检波器为例，研究表明，当锥形杆被手按于混凝土表面，且用铁锤激发时，谐振频率在830hz左右；通过钻孔方式将锥形杆紧紧地全部插入孔中或取下锥形杆用石膏粘固在混凝土表面时，如用铁锤敲击，谐振频率多在1200hz以上，此时如用尼龙锤或铁锤垫橡皮等低频锤敲击则可完全排除安装谐振频率的影响。

显而易见，正确安装方式应以后者为宜。

理论推导表明，传感器的安装谐振频率与传感器的安装刚度和传感器底座质量有关。

一般可以减化理解为：安装刚度越高，基座质量越小，安装谐振频率就越高，而安装刚度与安装的松紧程度、传递杆（锥形杆）长短有关。

正因如此，一般要求取消锥形杆（或全部埋入被测连续介质中），也要求传感器基座越轻越好。

对于位移型惯性传感器而言（如速度计），安装谐振频率有f1，f2两个，f1比传感器的自然谐振频率还低，在40Hz以内，一般对测试没有影响；f2即是所讲安装谐振，处理较好时应在1200Hz以上。

加速度型惯性传感器也有两个安装谐振频率，但均位于高频段，引起我们关注的是第一谐振频率，处理较好时在大几千赫兹至几万赫兹变化，但是，如用弹性较好的橡皮泥安装将只有1-2kHz。

在对基桩进行低应变反射波法测试时选用速度或加速度传感器。

其中速度计在低频段的幅频特性和相频特性较差，在信号采集过程中，因击振激发其安装谐振频率，而产生寄生振荡，容易采集到具有振荡的波形曲线，对浅层缺陷反应不是很明显。

同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。

反射波法基本测试原理与波形分析

反射波法基本测试原理与波形分析反射波法是地球物理勘探中常用的一种方法，主要用于确定地下的结构和性质。

反射波法的基本原理是利用地震波在地下介质中传播时的反射和折射现象。

它通过在地面上布设一系列地震源（如炮点）和地震接收器（如地震传感器），并记录地震波在地下介质中传播的反射和折射波。

在地震源激发的地震波传播过程中，波在地下介质中遇到不同密度和速度的层界面时会发生反射和折射。

当地震波从一种介质传播到另一种介质时，部分能量会被反射回地面，形成反射波；同时，一部分能量会继续传播到下一个介质中，形成折射波。

地震接收器可以记录到这些反射波和折射波的到达时间和幅度。

在波形分析中，根据记录到的地震波数据，可以通过计算地震波的到达时间和幅度差来推断地下介质的性质和结构。

其中到达时间差反映了不同层界面的深度，而振幅差则与地下介质的物性有关。

根据这些数据，可以绘制出地下层界面的剖面图，并进一步解释地下地质构造和储层性质。

波形分析还可以通过计算地震波的速度来推断地下介质的密度和岩性。

地震波在传播过程中，速度会受到地下介质物性的影响，不同的岩石类型和密度会导致地震波的速度发生变化。

通过分析地震波的速度，可以推断地下地质中的不同岩性类型和密度分布情况。

这对于石油勘探和地质工程等方面具有重要意义。

然而，反射波法也存在一些技术难题和局限性。

首先，由于地震波在地下介质中的传播受到多种因素的影响，如介质异质性、波场衰减等，波形的解释和分析较为复杂。

其次，反射波法在复杂地质环境下的应用可能受到限制，如在存在大量散射介质的区域或井下存在水层等情况下，地震波的传播和反射过程会发生多次散射，导致波形分析结果的精度下降。

总之，反射波法是一种重要的地球物理勘探方法，通过记录地震波的反射和折射波的到达时间和幅度，可以推断地下介质的性质和结构。

在波形分析中，通过解释地震波的速度和振幅变化，可以推断地下介质的密度和岩性。

然而，反射波法也面临一些技术难题和局限性，需要结合其他地球物理方法和地质资料进行综合分析。

低应变反射波法

传感器：用于接收和传递地震波信号
数据采集器：对传感器接收的信号进行采集、处理和记录
计算机：对采集的数据进行分析和处理
软件：用于控制测量过程、数据分析和解释
准备工作：选择合适的传感器、校准设备、确定测量方案等
安装传感器：将传感器安装在试件表面或内部
采集数据：通过设备采集反射波信号，并记录数据
添加标题
弹性波的产生：物体受到外力作用时发生形变，形变部分又会对周围物体产生力的作用，从而使弹性波传播开来。
添加标题
弹性波的种类：纵波和横波。纵波是推进波，地面上常见的声波、光波和地震中的P波等都是纵波；横波是剪切波，地震中的S波、表面张力波等都是横波。
添加标题
弹性波的传播速度：与介质的弹性常数有关，弹性常数越大，传播速度越快。
测量原理：通过在桩顶施加激振力，产生低频弹性波，并记录桩顶的振动响应信号
弹性波传播：弹性波在桩身中传播，当遇到桩身截面变化或桩底时，会产生反射波
反射波识别：通过分析反射波信号的特征，可以确定桩身截面变化或桩底的位置
测量精度：低应变反射波法具有较高的测量精度，能够准确判断桩身完整性
添加文档副标题
目录
01.
02.
03.
04.
05.
06.
添加标题
定义：低应变反射波法是一种通过在桩顶施加激振力，测量桩顶反射波信号，从而确定桩身完整性、缺陷位置和程度等信息的无损检测方法。
添加标题
原理：低应变反射波法基于一维波动理论，将桩视为弹性杆件，通过在桩顶施加瞬态激振力，产生沿桩身传播的弹性波，当波遇到桩身缺陷或桩底界面时，会产生反射波，通过测量反射波信号的时域波形或频域特性，可以确定桩身完整性、缺陷位置和程度等信息。

反射波法进行基桩检测的波形分析

缩径桩，力锤敲击入射波为下行压力波，点向下运动，度质速
为负；为以压应变为正，ｅ拉应变为负；十” “ 为上行波； ” “ 为下行波。
Ｆ＝ＡＥ￣＝一ＡＥ：ＡＥ＿
・＝
为正，波传播到缩径处时，一部分透射继续向下传播，另一部分发
完整桩的波动原理是：力锤敲击时入射波为下行压力波，质
其中， “为质点位移；为时间；ｔＸ为幅值；为弹性波波速。Ｃ
点向下运动，度为正。波传播到桩底时向上反射，为上行拉速变
力波，点还是向下运动，度为正。如图１所示，号桩的波形质速１入射波与桩底反射波同相位，速为３８０ｍ／，波０ｓ为摩擦桩完整桩。波形在１４Ｉ处有很小的与入射波同相位的反射，际是由．ＩＴ实
处缩径。
同理可推，
Ｆ十＝一Ｚ十Ｖ
其中，Ｚ为波阻抗，Ｚ：Ａ０。＝力波与上行压力波质点向上运动，速度为负。
可通过计算在４４．ｍ下行压力波与上行拉力波质点向下运动，速度为正；行拉有与入射波同相位的波形，以判定为缩径桩，下
＝０７０ｍ
ｖ：ｖ＋ｖ十１
ｄ＋ｄ千：ｄ
ｅ＋ｅ１＝ｅ千
Ｆ：Ｆ＋Ｆｔｊ
图２
缩径桩波形
其中，ｖ为以质点向下为正，向上为负；Ｆ为以压力为正，力拉
由上式可知波形只是平移，中，（ —ｘ／）其ｆｔｃ为下行波；ｔ开挖至３１Ｉ除去护壁层。ｇ（＋．ＩＴｘｃ为上行波。位移、／）速度、力、应应变均为上行波和下行波影响２．２缩径桩２．

tdr测试的原理及方法介绍

tdr测试的原理及方法介绍TDR概述TDR是多个英文单词的缩写，包括：Time-Domain Reflectometry—时域反射技术，一种对反射波进行分析的遥控测量技术，在遥控位置掌握被测量物件的状况。

TDR主要由三部分构成：快沿信号发生器，采样示波器和探头系统。

TDR测试原理及测试方法随着数字电路工作速度得提高，PCB板上信号的传输速率也越来越高，如PCI-Express的信号速率已经达到2.5Gb/s，SATA的信号速率已经达到3Gb/s，新的标准如PCI-Express II、XAUI、10G以太网的工作速率更高。

随着数据速率的提高，信号的上升时间会更快。

当快上升沿的信号在电路板上遇到一个阻抗不连续点时就会产生更大的反射，这些信号的反射会改变信号的形状，因此线路阻抗是影响信号完整性的一个关键因素。

对于高速电路板来说，很重要的一点就是要保证在信号传输路径上阻抗的连续性，从而避免信号产生大的反射。

相应的，对于测试来说也需要测试高速电路板的信号传输路径上阻抗的变化情况并分析问题原因，从而更好地定位问题，例如PCI-Express和SATA等标准都需要精确测量传输线路的阻抗。

下表是SATA对于系统内连接的电缆和连接器的阻抗和衰减的要求：要进行阻抗测试，一个快捷有效地方法就是TDR（时域反射计）方法。

TDR的工作原理是基于传输线理论，工作方式有点象雷达。

如下图所示，当有一个阶跃脉冲加到被测线路上，在阻抗不连续点就会产生反射，已知源阻抗Z0，则根据反射系数ρ就可以计算出被测点阻抗ZL的大小。

最简单的TDR测量配置是在宽带示波器的模块中增加一个阶跃脉冲发生器。

阶跃脉冲发生器发出一个快上升沿的阶跃脉冲，同时接收模块采集反射信号的时域波形。

如果被测件的阻抗是连续的，则信号没有反射，如果有阻抗的变化，就会有信号反射回来。

根据反射回波的时间可以判断阻抗不连续点距接收端的距离，根据反射回来的幅度可以判断相应点的阻抗变化。

浅析地质勘探中的浅层地震反射波法

浅析地质勘探中的浅层地震反射波法1、浅层地质反射波法的基本原理地震反射波法是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种常用浅地层勘探方法。

这种方法可以利用多种波作为有效波来进行探测，也可以根据探测目的要求仅采用一种特定的波作为有效波。

在这种方法中，每一测点的波形记录都采用相同的偏移距激发和接收。

在该偏移距处接收到的有效波具有较好的性噪比和分辨率，能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化。

浅层地震反射波法是地震勘探方法中的一种。

在地表向下激发地震波，当地震波向下传播遇到弹性不同的分界面时，就会发生反射，地震勘探仪器记录这些反射地震波。

由于反射波在介质中传播时，其传播路径、振动强度和波形将随通过介质的结构和弹性性质的不同而变化，根据接收到的反射波旅行时间和速度资料，就能推断解释地层结构和地质构造的形态，而根据反射波的振幅、频率、速度等参数，则可以推断地层或岩石的性质，从而达到地震勘探的目的。

2、参数选择的基本原则2.1数据采集浅层地震勘探根据不同的地质环境和勘探要求，使用时采用的方法不同，应用的效果取决于野外工作参数（采样率、道间距、偏移距）的选择，震源能量等。

这些参数由野外试验工作来选定。

○1震源。

在激发时，对震源一般有两个要求：一是激发力要竖直向下；二是激发装置或药包与大地耦合要好。

○2检波器。

接收设备（主要是检波器）除接触条件外，它的埋置尽量达到最佳的耦合，如果由于条件限制不能埋置在原设计点位时，沿测线方向位移1∕10道间距内或垂直于测线方向的1∕5道间距内。

○3分辨率。

为保证记录有效信号不畸变，每个最短周期内至少要采集4个样值，而且还要考虑记录长度问题，因为不能选择过高的采样率，以免点数太多，出现仪器存储容量不够或增加不必要的勘探成本。

○4滤波器。

工程数字地震仪一般均设有低通、高通、带通、全通等模拟滤波器。

为提高地震记录的信噪比，改善记录频谱中高、低频能量的不平衡状况，可根据实际干扰波调查的结果，选择合适的滤波器，以压制干扰。

超声波检测原理与波形分析

超声波检测原理与波形分析2012年06月29日【字体：大中小】超声波（简称声波）透射法测试是弹性波测试方法的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上，超声波探头向介质（岩石、岩体、混凝土构筑物）发射声波，在一定的空间距离上接收介质物理物性调制的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，解决一系列岩土工程中的有关问题。

我项目的全部基桩都采用超声波进行桩身质量检测，评价桩身介质的完整性。

现对声波透射法检测桥基桩质量的测试方法和判别进行说明，以便我们了解学习。

测试原理声波在桩体砼中的传播特性反映了砼材料的结构、密度及应力应变关系。

根据波动理论，知跨孔对穿测试其弹性波的波速可近似为：（1）式中：E—介质的动态弹性模量；ρ—密度；μ—泊桑比。

声波在桩体砼中的传播参数（声时、声速、波幅、频率等）与混凝土介质的物理力学指标（动弹模、密度、强度等）之间的相联关系就是声波透射法检测的理论依据。

当混凝土介质的构成材料、均匀度、养护方法、施工条件等因素基本一致时，声波在桩体传播中运动学特征和动力学特征一致；反之在施工中由于塌孔、离析、夹泥等现象出现，声波在传播中，必将在运动学特征和动力学特征上发生变化。

测试数据处理及缺陷判定测试数据的分析处理及缺陷判定严格按照《中华人民共和国行业标准基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95）》的相关规定进行，即根据声时曲线、曲线和声幅曲线等三条曲线来判定缺陷的部位和大小。

声波波形能直观反映某测点砼是否有缺陷。

用反射波法评价基桩完整性时，可按波形好坏直接判断某桩是否有缺陷，是否有严重的缺陷。

同理，在声波透射法检测过程中，检测人员检测时面对单一测点的波形，而后根据波形才确定声时值和声幅值，若桩基砼是均质的，声波波形有两头小、中间大、同频率等特征，若声波经过缺陷，声波波形就会明显变化，当缺陷特别严重时表现在波形上为声幅很低、首波不易确认，频率变小且同一波形中有不同频率成分，比较容易直接判断在检测时，声时、声幅和波形三种曲线常出现后面三种情况：（1）某一测点声时超判据，而声幅未超判据，且波形完好时；（2）声时未超判据，声幅超判据，波形除首波外其它正常；（3）声时未超判据，声幅未超判据，波形不正常（整个波形幅值较低）。

低应变反射波形曲线分析

一、原理反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播。

在桩身明显存在波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反身波。

经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。

据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。

当桩嵌于土体中，将受到桩周土的阻尼作用，桩的动力特性满足一维波动方程。

其波动方程为：■=■·■式中c是弹性波纵波传播速度，它是由材料常数ρ和E所决定的常值：c2=■二、各种完整桩的波形灌注桩桩型一般分为两种：摩擦桩、嵌岩端承桩。

图1 （a）完整桩波形；（b）摩擦桩波形；（c）嵌岩端1．当桩为摩擦桩时，桩身阻抗大于桩底持力层土层的阻抗，此时桩底反射波速度符号和入射波符合一致，桩底处反射波应力的速度的幅值低于入射波，随着桩底土质变软（如桩底沉渣）桩底土的波阻抗变得更小，此时除桩底反射波速度符号和入射波符合一致外，反射波幅值也变大。

当把桩底土波阻抗小到可以忽略时，则可有：下行的压力波变上行拉力波，入射波全反射，质点速度加倍（由此说明桩底反射波的幅值变得更大，人们可以利用它定性确定端承桩的沉渣厚薄）。

2．当端承桩和嵌岩端承桩的桩底岩土波阻抗逐渐增大时，反射波的幅值变小，若桩底岩土波阻抗大于桩身波阻抗时，此时桩底反射波符合与入射波反向（由此人们利用这一特征可以定性判断桩尖打入坚硬持力层的程度及深度）。

三、缺陷桩的波形曲线（一）施工中造成的断桩波形图2 （a）深部断桩波形；（b）中部断桩波形；（c）浅部断桩波形1．深部断裂：近似于摩擦桩的沉渣桩桩底反射，有高幅值的桩间反射，反射波相位与初始入射波相同，往往可见到2次或3次，但按平均波速算桩长却远比设计桩长要短，或按设计桩长算波速远大于一般桩的波速，如按常规公式2L/△t计算后得到的Vp达到4300m/s以上，这时就应该考虑到可能是桩基未打到设计的深度，或者是桩在深部有断桩现象2．桩中部断裂：表现在反射波曲线的多次等周期衰减，反射曲线、反射子波的第一子波相位由于是高阻抗材料传向低阻抗的水、空气或充泥材料，故其相位与桩的初始入射波同相位，而后续波由于从低阻抗的软材料进入高阻抗的硬材料，故其相位表现为与初始入射波相反。