超声法在水利工程质量检测中的应用

超声法在水利工程质量检测中的应用
摘要：对一个国家而言，水利工程是极其重要的。

为维持水利工程的长效安全稳定运行，定期检测工程质量状况意义重大。

本文主要对超声法在水利工程质量检测中的应用做论述，详情如下。

关键词：超声法；水利工程；质量检测；应用
引言
对于水利水电工程项目而言，混凝土的质量非常关键，要想提升工程项目整体的安全性，就要提升质量控制管理水平，践行全寿命周期质量监督管理机制，从而实现综合性管理，促进经济效益、社会效益的双赢。

1超声法
超声法是指利用检测混凝土内超声波的传播速度来计算其强度，在水利工程检测当中，超声法多用于混凝土结构内部裂缝等缺陷检测及评估。

1949年加拿大人莱斯利等人首次提出了超声法，并用于检测混凝土强度。

而该项检测技术在我国的应用较晚，最早可追溯到20世纪60年代，由当时成立的相关组织机构开始进行研究，同济大学于1964年研发出了第一台CTS-10非金属低频超声检测仪。

伴随着该项技术的不断发展，技术水平越来越高，在交通、建筑等领域得到了广泛应用。

在实际应用中发现，横向尺寸效应、现场环境等因素都会影响超声法的应用，进而影响混凝土性能。

2超声法在水利工程质量检测中的应用
2.1时频变换
传统的解析方法有傅里叶变换法和小波变换法，这种方法是先从整体的层次上提取超声波信号时频数据，再应用系统函数解析数据，运算不稳定且过于依赖数据源。

因此，文章对检测信号时频拟利用Hilbert－Hwang法进行变换。

该方
法主要是利用时频来分析不同频谱中的信号分好，能够保证信号的精准度。

对于信号时频的规律性利用本征模态函数进行分析，结合瞬时频率生成信号的震动模式和规律，函数在瞬时值与平均值达到交汇点时开始统计数据条件。

一般地，可利用分解成分确定频谱的极值和均值，该过程中要考虑信号变换瞬时值的相互影响。

结合信号的实时更新特征有必要利用各检测时段内的信号，计算局部区域内的平均值和极值。

工程质量存在问题时，超声信号会发出缺陷信号，为有效识别和详细分析所存在的问题，检测人员必须全面正确地理解缺陷信号。

一般地，模态分析是最佳的缺陷信号分析方法，其主要流程如下:①采用超声波滤波的的方式检查其他频率内是否存在缺陷信号，从频率、时间、干扰程度等角度与正常信号比对;②通过模型分解，全面掌握缺陷信号特点及其组成成分;③完成缺陷信号频谱的组建，在正常更新频率条件下持续探测缺陷信号时频，并对缺陷信号的能量密度进行计算。

2.2雷达检测数据处理与解析方法
对原始检测数据进行记录和备份后再对雷达波图像清晰度、数据完整程度进行核验，通过滤波方式对原始检测数据进行技术处理。

(1)按照现场检测情况，通过不同类型滤波对原始检测数据进行过滤处理，并对滤波方式进行优选;(2)对滤波参数结合不同雷达天线类型进行优选，按照标准化转换、奇异数据删除、地形偏移校准、滤波叠加等方法对滤波参数进行筛选和优化处理。

采用频率分波方式对雷达波谱进行数据分析，从而确定较为合适的滤波参数。

(3)按照检测原始雷达波数据分别采用不同增益方式进行数据增益处理，按照实际情况可以采用反滤波的方法进行数据处理。

(4)采用增强方式对雷达波图像进行处理，按照不同波段内振幅来设置权重对其图像波段振幅，结合相邻波段雷达波图对不同振幅之间的数据关联程度进行分析。

(5)按照现场雷达检测情况，对检查水工混凝土表面特征及雷达探测图像进行综合分析，对原始雷达探测图进行不同波段的综合对比。

2.3裂缝的探测
在长期服役运行过程中，受各种不利因素影响水利工程难免会出现裂缝，按照形成原因可以将常见的裂缝划分成沉降缝、层间裂缝、温度和干缩裂缝等，裂
缝特别是贯穿裂缝严重影响着结构的力学性能，对水工结构安全稳定运行构成潜
在威胁。

裂缝周围介质和内部充满的空气介质的介电常数具有较大差异，并且裂
缝上下介质的物性也明显不同。

因此，可对裂缝利用雷达探测，探测时电磁波的
波形受裂缝周围相对介电常数的影响较大，按照电磁波反射的波形变化能够识别
结构内部的裂缝病害。

2.4在流速、流量检测中的应用
(1)超声波检测无需安置转桨测速仪，检测费用得以降低;(2)测量过程无需
敷设电缆电线，降低了信号衰减，提升了测量的经济型和准确性;(3)超声波测量
设备体积较小，不需要单独制作测量框架，明显降低了设备运输、安装和调试的
工作量，提升了经济行;(4)无需在管路内开孔，也不需要在管道内安置测速仪，
实现流速、流量无损测量，降低了设备和人员的安全风险。

使用超声波技术测量
管道内流体时，需要注意上游和下游换能器、探头发出的声波信号与水流方向之
间的夹角，通常情况下需要维持在45°～60°范围内，以保证测量的精度;同时，有条件的单位可使用经纬仪辅助进行测量工作，可进一步提升准度。

在大型渠道
和管道测量时，要求渠道底部无大型石块、水草等障碍物，渠道底部平整。

应依
据渠道内水面的宽度和高度，调整换能器探头的间距，在水流状态变化的部位应
适当增密，保证测量数据的准确度。

3提高超声法在水利工程质量检测中应用的措施
在运行过程中，管理人员必须针对水利工程中所使用到的物资材料、设备仪
器等，做好提前检测工作，只有这些所用的材料设备符合使用标准，才能正式投
入使用，只有这种方法才能切实的保证工程质量。

在检测过程中可以采取以下方
式进行抽样或全面的检测：实量、实敲、实弹、实测等检测方法，通过这些检测
方法，可以确保水利工程中所投入使用的设备材料数据更加公正、准确、客观的
展现出来。

并且相关单位应对工程质量进行如实的评如，以保证管理人员的管理
方式更具有威慑力以及说服力。

杜绝运行管理人员进行违规违法行为，在管理过
程中一旦遇到不合格的材料设备，应及时进行上报，针对重点环节进行严格的控制。

通过日常的运行管理来保障水利工程的运行效率。

结语
在当前水利事业发展的背景下，为逐渐提升水利工程质量，水利工程项目检
测人员应该认识到超声检测法的先进性，并掌握它的使用技术。

通过检测技术的
运用及分析，选择针对性、适宜性的检测方法，有效提升在水利工程质量检测过
程中的便利性和准确性，以提高水利工程项目检测的有效性，推动水利行业工程
质量的稳步提升，以满足当代水利行业稳步发展的需求。

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