混凝土超声检测知识(完整)
混凝土超声波检测技术及其应用
混凝土超声波检测技术及其应用一、前言混凝土是现代建筑中最常用的材料之一，其质量直接关系到建筑的安全性和使用寿命。
因此，对混凝土质量的检测一直是建筑工程中不可缺少的一环。
而超声波检测技术由于其高精度、高灵敏度、无损检测等优点，在混凝土质量检测中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍混凝土超声波检测技术及其应用。
二、混凝土超声波检测技术1. 超声波的基本原理超声波是指频率超过20kHz的声波。
它的传播速度和传播路径受到材料密度、弹性模量、泊松比等因素的影响。
在混凝土中，超声波的传播速度受到混凝土的密度、弹性模量等因素的影响。
通过对超声波传播的测量和分析，可以得到混凝土材料中的一些物理和力学性质，如密度、弹性模量、泊松比、裂缝、缺陷等信息。
2. 混凝土超声波检测设备混凝土超声波检测设备主要由发射器、接收器、超声波探头、信号处理器等组成。
发射器将电能转换为机械能，产生超声波信号并向混凝土中发射。
接收器接收到混凝土中反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
超声波探头是发射器和接收器的组合体，用于将超声波信号传递到混凝土中和接收反射回来的信号。
信号处理器用于处理接收到的信号，提取混凝土的相关信息。
3. 混凝土超声波检测方法混凝土超声波检测方法主要有传统的时间域方法和频率域方法。
时间域方法是通过测量超声波信号在混凝土中传播的时间，来得到混凝土中的物理和力学性质。
频率域方法是通过分析超声波信号的频谱，来得到混凝土中的物理和力学性质。
时间域方法主要包括直达波法、反射波法和透射波法。
直达波法是指将超声波信号直接传递到混凝土的另一侧，利用时间差来测量混凝土的厚度和速度。
反射波法是指通过混凝土表面反射回来的超声波信号来测量混凝土中的物理和力学性质。
透射波法是指将超声波信号从混凝土的一侧传递到另一侧，测量信号的衰减和传播时间来推断混凝土的物理和力学性质。
三、混凝土超声波检测的应用1. 混凝土结构质量检测混凝土结构在使用过程中会受到各种因素的影响，如自然老化、恶劣环境、地震等，导致混凝土结构的质量下降。
超声法检测混凝土缺陷
三、声波的声学参数和性质
声波是一种波，它就具有波的一切物理力学 参数和一切性质，如：波速也叫声速，振幅也 叫波幅，频率，相位等。在界面上会产生反射 折射，而且附合波动在界面上的反射折射规律， 即遵守波的各种运动规律。
四、声波或超声波在各种工程检测中 的概况
❖ 振波特征变化在建筑工程检测中的应用 ❖ 集中质量块弹簧倒置，振动，周光龙 ❖ 低应变测桩，波动 ❖ 高应变测桩，波动、振动
5.超声波通过缺陷后波形改变
不过缺陷的波形特征
通过缺陷的波的波形特征
（1）初至波陡峭，振幅大 （1）初至波平缓，振幅小
（2）第一周期的后半周期即 （2）第一周期后半周甚
达到较高振幅
至到第二周期，振幅增
加得仍不多
（3）第一周期的波无畸变 （3）在第一、二周期后有
时还会出现畸变
（4）接收波的波头包络线部分 （4）接收波包络线呈叭
Vp1 ，Vs1 ，Vp2 ，Vs2 分别为介质1、 2中的P波和SV波波速。
由定律可知 ip1 ip1'
isv1 isv1'
三、
SV1 P1
P1
iP1
iSV1 iP1
iSV1 iP2
ρ V V 1 P1 Sv1 ρ2VP2Vsv2
P2
SV2
Z
图 1—2 波在界面上的反射和折射 即同名反射击波的反射角等于入射角。 P波或SV波入射到自由表面，为满足边界条件， 就要迭加，产生同名反射波（P反）、异名反射波 （SV反 ）。
振幅：振动物体偏离平衡位置的最大距离。
振动方程
M
d2x dt 2
2
dx dt
kx
0
❖ 其解为 X X 0e( / M )t cos(t )
超声回弹综合法检测混凝土强度-培训资料
超声回弹综合法检测混凝土强度目录1概述1。
1基本概念1。
2原理1.3规程标准1。
4特点1。
5适用范围2测量仪器的技术要求3测强的主要影响因素3。
1 原材料3。
2 外加剂3.3 碳化深度3。
4 混凝土含水率3。
5 测试面3.6 钢筋影响4测强曲线4。
1 测强曲线意义4。
2 测强曲线分类4。
3 测强曲线建立方法5检测技术及数据处理5。
1 检测准备5.2 测区布置要求5.3 回弹值测量与计算5.4 超声声速测量与计算6混凝土强度的推定6。
1 混凝土抗压强度换算值计算6。
2 混凝土抗压强度换算值修正6.3 构件混凝土抗压强度推定值7工程应用实例一概述1。
1基本概念综合法：采用两种（或两种以上）的测试方法同混凝土强度建立关系.“ 超声波脉冲速度—回弹值"综合法在国内外研究最多、应用最广的一种方法。
超声回弹综合法：采用低频超声波检测仪和标准动能为2.207J的回弹仪，在结构或构件混凝土同一测区分别测量声时(t)及回弹值(R）,利用已建立的测强公式，推算测区混凝土强度值(f c cu)的一种方法.1966年罗马尼亚建筑及建筑经济科学研究院首先提出，并编制了有关技术规程，受到各国混凝土无损检测技术研究者重视。
1976年我国引进，结合我国具体情况,许多科研单位进行了大量的试验，完成了多项科研成果,在结构混凝工程的质量检测中已获得了广泛的应用。
1988年中国工程标准化协会批准发布我国第一本《超声回弹综合法检测砼强度技术规程》》(CECS02:88)，2005年修订（CECS02：2005）。
1。
2原理混凝土波速v、混凝土回弹值R与强度之间有较好的相关性，强度越高，波速越快，回弹值越高,当率定出关系曲线后，在同一测区分别测声时和回弹值，然后用已建立的测强曲线推算测区强度：其中：a—常数项系数；b、c-回归常数；f cu,e-抗压强度换算值；V—测区修正后的超声声速值R—测区修正后的回弹值平均值。
1。
3规程标准《超声回弹综合法检测砼强度技术规程》（CECS02：2005）1。
(整理)结构混凝土强度的超声脉冲法检测
结构混凝土强度的超声脉冲法检测吴慧敏概 述一、超声法检测混凝土强度的依据混凝土材料是弹粘塑性的复合体，合组分的比例变化、制造工艺条件不同，以及硬化混凝土结构随机性等，十分错综复杂地影响了凝聚体的性质，采用一种普通的数学模型，严密定量地描述结构混凝土强度是比较困难的。
工程上，为了解燃眉之急，国内外专业人员都十分注重检测和评价结构混凝土的性能，超声波检测结构混凝土的强度便是内容之一。
超声波检测混凝土的强度基本的依据是超声波传播速度与混凝土的弹性性质的密切关系。
超声声速与固体介质的弹性模量之间的数学关系在第三章中已列出，在实际检测中，超声声速又通过混凝土弹性模量与其力学强度的内在联系，与混凝土抗压强度建立相关关系以推定混凝土的强度。
超声测强以混凝土立方试块28天龄期抗压强度为基准，大体是把这种混凝土当做弹性体看待，而原材料品种规格、配合比、施工工艺等影响着超声检测参数，所以采用预先校正方法建立超声测强的经验公式。
国内外采用统计方法建立专用曲线或数学表达式有如下几种：前苏联、捷克和前民主德国采用： 4v c cu Q f = 荷兰、罗马尼亚采用： Bvc cu Ae f =法国采用22AE fd c cu=，该公式与前苏联采用的相似（v 2∞E d ）。
波兰采用C Bv Av f c cu ++=2。
国内，v~ccu f 相关曲线基本采用：B c cu Av f =和Bv c cu Ae f =两种非线性的数学表达式。
式中 2d E ——动力弹性模量；Q 、A 、B 、C ——经验系数。
可见，国内外实际应用的经验公式，采用超声声速参量便是突出了超声弹性波我与混凝土弹性模量及强度的相关性。
二、超声法检测混凝土强度的技术途径混凝土超声测强曲线因原材料的品种规格和含量、配合比和工艺条件的不同而有不同的试验结果，因此，建立按常用的原材料品种规格、不同的技术条件和测强范围进行试验，大量的试验数据经适当的数学拟合和效果分析，建立超声声速v 1与混凝土抗压强度的相关关系，取参量的相关性好、统计误差小的曲线作为基准校正曲线；并经验证试验，测强误差小的经验公式作为超声测强之用。
混凝土的超声波检测技术
混凝土的超声波检测技术一、引言混凝土是现代建筑中非常重要的一种材料，而混凝土的强度和质量很大程度上影响着建筑物的安全性和持久性。
因此，对于混凝土的质量检测非常重要。
超声波检测技术是一种非常有效的混凝土检测方法，本文将对超声波检测技术进行全面的介绍。
二、超声波检测技术简介超声波检测技术是利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测材料的质量和缺陷的一种方法。
在混凝土中，超声波检测技术主要用于检测混凝土的强度、密度、裂缝、空洞和锈蚀等缺陷。
三、超声波检测仪器超声波检测仪器是进行超声波检测的必备设备，一般包括超声发生器、探头、检测仪和计算机等部分。
其中，超声发生器用于产生超声波，探头用于将超声波传入混凝土中，检测仪用于接收和处理超声波的反射信号，计算机用于处理数据和输出结果。
四、超声波检测原理超声波在混凝土中传播时，会遇到不同介质的界面，如混凝土与空气、水泥砂浆、钢筋等界面，从而产生反射、折射和透射等现象。
这些现象可以被超声波检测仪器捕捉和处理，从而得到具有物理意义的参数。
例如，超声波在混凝土中传播的速度与混凝土的密度和弹性模量有关，因此可以通过测量超声波在混凝土中的传播速度来确定混凝土的密度和强度。
五、超声波检测方法超声波检测方法主要包括传统的接触式检测和非接触式检测两种。
1. 接触式检测接触式检测需要将探头直接放置在混凝土表面或者放置在钢筋上，通过探头和混凝土之间的接触来进行超声波的传播和反射。
这种方法可以得到比较准确的检测结果，但是需要对混凝土表面进行处理，以保证探头和混凝土之间的紧密接触。
2. 非接触式检测非接触式检测利用了超声波的穿透性，将探头放置在混凝土表面的一侧，通过混凝土的穿透来进行超声波的传播和反射。
这种方法不需要对混凝土表面进行处理，但是得到的检测结果相对不太准确。
六、超声波检测参数通过超声波检测仪器收集到的数据，可以计算出一系列的参数，这些参数可以用于评估混凝土的质量和缺陷。
1. 超声波传播速度超声波在混凝土中传播的速度与混凝土的密度和弹性模量有关，因此可以通过测量超声波在混凝土中的传播速度来确定混凝土的密度和强度。
超声波检测混凝土缺陷
超声波检测混凝土缺陷检测方案编写人：审核人：湖南科创高新工程检测有限公司2011年11 月目录一、超声法检测混凝土缺陷原理二、检测标准及检测缺陷类别三、检测抽样方法、检测数量四、检测步骤及缺陷的检测方法五、检测数据分析及报告整理六、检测仪器介绍及使用概况：，现发现地下车库M轴/10轴一层梁柱交接处局部混凝土有不密实、空心现象。
为保证工程结构安全，受建设方委托，对地下车库各梁柱交接处进行超声法检测，来判断混凝土的缺陷。
一、超声法检测混凝土缺陷原理由于超声波传播速度的快慢与混凝土的密实程度有直接关系，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。
超声法检测混凝土缺陷是利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间（或速度）、接受波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判断混凝土的缺陷。
当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，声波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增长，测得的声时偏长，其相应的声速降低。
二、检测标准及检测缺陷类别1．检测标准：CECS 21：2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》2．检测缺陷类别：不密实区和空洞检测。
三、抽样检测方法、检测数量地下室柱梁交汇处全数检测。
四、检测步骤及缺陷的检测方法1．现场检测步骤：（1）首先在柱相对两面布置方格网。
网格为150mm×150mm,测点布置在正方形网格对角线上，共三点。
（2）测点表面应平整。
不平整的可适当打磨，或用快硬砂浆或石膏抹平。
测点上抹上耦合剂。
（3）丈量测距。
（4）逐点测量声时、振幅及频率值。
观察波形有无畸变。
2．不密实区和空洞检测方法：检测不密实区和空洞时构件的被测部位满足下列要求:被测部位具有量对相互平行的测试面，测试范围大于有怀疑的区域，还有同条件的正常混凝土进行对比（对比测点数不少于20）。
测试方法：根据被测构件实际情况，选择下列方法布置换能器:构件具有两对相互平行的测试面，采用对测法。
在测试部位两对相互平行的测试面上，分别画出等间距的网格，并编号确定对应的测点位置。
混凝土超声波检测原理
混凝土超声波检测原理混凝土是一种重要的建筑材料，它广泛应用于建筑、道路、桥梁、隧道等工程中。
为确保混凝土结构的质量和安全，需要进行检测和评估。
其中，超声波检测技术是一种常用的非破坏检测方法，它可以通过测量混凝土中超声波的传播速度和衰减情况，来评估混凝土的质量和结构状况。
本文将详细介绍混凝土超声波检测的原理和方法。
一、混凝土超声波检测原理混凝土超声波检测是利用超声波在材料中的传播特性来评估混凝土结构的质量和状况。
混凝土是一种多孔材料，其内部存在着许多细小的孔隙和裂缝。
当超声波在混凝土中传播时，会遇到这些障碍物，从而产生散射、反射和折射等现象。
通过测量超声波的传播速度、波形和衰减情况，可以获得混凝土中的孔隙率、裂缝程度、密实度等信息，从而评估混凝土的质量和结构状况。
混凝土超声波检测可以采用不同的超声波传播方式，常见的有纵波和横波两种方式。
纵波是指超声波在材料中的传播方向与波的振动方向相同，也称为纵向波。
横波是指超声波在材料中的传播方向与波的振动方向垂直，也称为横向波。
纵波和横波在混凝土中的传播速度和衰减情况不同，因此可以根据需要选择不同的波形进行检测。
混凝土超声波检测的原理可以用以下公式表示：v = d / t其中，v表示超声波在混凝土中的传播速度，d表示超声波在混凝土中传播的距离，t表示超声波传播的时间。
通过测量超声波的传播时间和距离，可以计算出超声波在混凝土中的传播速度。
传播速度与混凝土的密实度、含水量、孔隙率等因素有关，因此可以通过测量传播速度来评估混凝土的质量和结构状况。
二、混凝土超声波检测方法混凝土超声波检测方法主要包括超声波发射和接收、信号处理、数据分析等步骤。
下面将详细介绍混凝土超声波检测的方法和步骤。
1. 超声波发射和接收超声波发射和接收是混凝土超声波检测的第一步。
发射器会向混凝土中发射超声波信号，接收器会接收到反射回来的信号。
发射和接收器可以采用单元或阵列式超声波探头，单元探头是指只有一个超声波晶体用于发射和接收信号，阵列式探头是指有多个超声波晶体组成的阵列用于发射和接收信号。
混凝土超声检测知识(完整)
混凝土超声检测知识第一章 声学概念一、 波形及其参数波是物质运动的一种运动型式。
波动可分为两大类：一类是机械波，它是由机械振动在弹性介质中引起的波动过程，如水波、声波等；另一类是电磁波，它是由电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的传播过程，如无线电波、红外线、可见光等。
声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。
人们通常听到的声波频率范围是20～20000Hz ，叫可闻声波。
但声波频率超过20000Hz 时，人耳就听不见了，这种声波叫超声波。
频率低于20Hz 的叫次声波，人耳也听不到。
各种声波的频率范围见表1-1。
作用的弹性力联系着，所以它的振动将传递给与之相邻的质点，使邻近的质点也同样发生振动然后振动又传递给下一个质点，依次类推。
这样振动就由近至远向各个方向以一定速度传播出去，从而形成机械波。
从上述可知，机械波的产生必须要有产生机械振动的振源和传播振动的介质。
将接收换能器置于某点接收由声源传过来的声波，实际上就是接收该点在声波作用下的振动过程。
振动大小和方向随时间而变化的过程曲线就称为波形。
超声仪屏幕上的图形就是传播到接收换能器所在位置质点振动位移随时间变化的曲线。
由于谐振运动是最简单的振动，所以它产生的余弦波是最简单、最基本的波。
先讨论余弦振动在均匀介质中传播的波动方程。
图1-1表示离振源一定距离处的质点位移随时间的变化曲线，振源为一余弦振动。
其振动方程如下：t A y ωcos （1-1）式中 A ——振幅ω——角频率t ——时间y ——质点在t 时刻离开平衡位置的位移波形参数：周期T ——相位相同的相邻的波之间所经历的时间称为周期。
频率f ——周期的倒数称为频率，单位赫兹或千赫兹（Hz ，kHz ）。
混凝土超声检测使用频率一般在20~200kHz 之间，f 与圆频率的关系为ω＝2πf 。
振幅A ——波动的幅度，表征波的强弱，通常以分贝（db ）或直接以屏幕上波高度的电压表示。
混凝土裂缝深度超声波检测方法(完整)
混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正1 原来裂缝深度检测方法对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。
上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。
应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。
“测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。
条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。
表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。
“测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。
混凝土的超声波检测原理
混凝土的超声波检测原理一、前言混凝土是建筑工程中常用的建筑材料之一，其性能的稳定和可靠性对于工程的安全和稳定性有着至关重要的作用。
而超声波检测则是一种非常有效的手段，可以用来评估混凝土的质量、缺陷和损伤等情况。
下面将介绍混凝土的超声波检测原理。
二、混凝土的超声波检测概述混凝土的超声波检测是一种非破坏性检测方法，通过测量超声波在混凝土中的传播速度和衰减情况来评估混凝土的质量和损伤情况。
超声波检测的原理是利用超声波在物质中传播的速度和振幅等特性，通过测量超声波的传播时间、衰减、反射等参数来推断物质的结构和性能。
三、混凝土的超声波检测原理（一）超声波在混凝土中的传播混凝土是由水泥、砂、石料等材料组成的，其结构是由水泥胶体和骨料颗粒组成的复合材料。
超声波在混凝土中的传播是由混凝土中的水泥胶体和骨料颗粒所形成的不同的物理结构所决定的。
一般来说，混凝土中的水泥胶体是由矿物胶体、有机胶体和水分三部分组成的，而骨料颗粒则是由石英、石灰石、花岗岩等材料组成的。
当超声波在混凝土中传播时，会发生两种类型的传播。
一种是纵波，也叫纵向波或压缩波，其传播方向与波的振动方向相同，速度较快；另一种是横波，也叫横向波或剪切波，其传播方向与波的振动方向垂直，速度较慢。
在混凝土中，由于混凝土结构的不均匀性，超声波的传播速度也会发生变化，从而产生不同的声学特性。
（二）混凝土的超声波检测方法混凝土的超声波检测主要有两种方法：直接法和间接法。
1. 直接法直接法是将超声波探头直接放在混凝土表面，通过测量超声波在混凝土中的传播速度和衰减情况来评估混凝土的质量和损伤情况。
直接法的优点是不需要对混凝土进行任何损伤，而且可以快速地获取混凝土的声学特性。
但是，直接法对混凝土表面的平整度和检测位置的准确性要求较高，且仅能检测到混凝土表层的情况。
2. 间接法间接法是将超声波探头放在混凝土表面的一侧或者通过钻孔等方式将超声波探头放入混凝土内部，通过测量超声波在混凝土内部的传播速度和衰减情况来评估混凝土的质量和损伤情况。
(整理)混凝土灌注桩超声检测
混凝土灌注桩超声检测概述一、关于灌注桩完整性的概念桩是构筑物基础中的柱状构件。
它的作用在于穿过软弱的可压缩性土层，把来自上部结构荷载传递到更密实、更坚硬、可压缩性较小的土壤或岩石上。
桩在工作时要承受上部结构的垂直轴向荷载，还要承受上部结构因风力、水流、撞击等横向推力所引起的侧向荷载或弯矩，以及在地震状态下的复杂应力。
因此，桩的质量将对整个结构物的安全起决定性作用。
桩的种类很多，混凝土灌注桩是常用的基桩型式之一。
由于灌注桩可做成大直径桩，以提高单桩承载力，又可以根据桩身内力状态分段配筋。
而且施工时对周围建筑物影响较小，施工噪声也较小，因而使用较广。
但灌注桩在工地条件下，现场灌注成桩，施工工艺较为复杂，影响灌注质量的因素较多，极易形成各种缺陷而影响桩身的完整性。
据统计，现场灌注桩施工中桩身混凝土出现缺陷的概率约为15%～20%。
灌注桩的综合质量体现在以下三方面，即承载力、桩的完整性、桩的耐久性，其中承载力因桩体较大用无损方法难以准确测量，而当地下无明显腐蚀性介质而且桩身完整时也未见有因耐久性破坏的报导。
所以，完整性是混凝土灌注桩质量的主要指标。
所谓灌注桩的完整性是指桩身混凝土质量均匀，无全断面断裂及影响断面承载面积或导致钢筋外露的明显缺陷。
据研究，混凝土灌注桩完整性不合格的概率高于承载力不合格的概率。
换而言之，在设计无误的前提下，完整性合格的桩，承载力一般都能满足要求。
而承载力合格的桩，完整性不一定能满足要求，其耐久性也不一定能满足要求。
本章仅就混凝土灌注桩的完整性的超声检测方法作一简单介绍。
其基本技术依据是《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T93—95)、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)以及大量研究资料。
二、灌注桩的常见缺陷为了对混凝土灌注桩的超声检测方法有一个较全面的认识，以便对检测结果做出正确的判断，每一位检测工作者都必须对灌注桩的受力状态、施工特点及缺陷的类型和成因及其危害有所了解。
混凝土超声波检测方法
混凝土超声波检测方法一、前言混凝土结构在建筑、桥梁、隧道等工程中广泛应用，其质量的可靠性对工程的安全性有着非常重要的影响。
因此，对混凝土结构进行检测，是保证工程质量的重要手段之一。
超声波检测作为一种常用的混凝土结构检测方法，已受到广泛应用。
本文将系统介绍混凝土超声波检测方法，包括检测方法原理、设备使用、数据处理等。
二、超声波检测方法原理超声波检测是利用超声波在材料中的传播特性，通过探头向混凝土结构发射超声波脉冲，测量超声波在混凝土结构中的传播时间、传播速度和振幅等参数，从而分析混凝土结构内部的缺陷情况。
超声波在混凝土结构中的传播速度和振幅受混凝土结构中的材料性质、缺陷类型和尺寸等因素的影响。
当超声波传播到混凝土结构中的缺陷位置时，由于缺陷的存在会导致超声波的反射、散射和衍射等现象，使得超声波在传播过程中受到不同程度的衰减和变形，从而产生不同的传播时间、传播速度和振幅等参数。
三、超声波检测设备使用超声波检测设备一般由发射探头、接收探头、信号处理器、显示器等部分组成。
其中发射探头用于发射超声波信号，接收探头用于接收超声波信号，信号处理器用于处理接收到的信号，显示器用于显示检测结果。
超声波检测设备的使用步骤如下：1.选择适当的探头：一般使用频率为0.1~1MHz的探头，探头的选择应根据混凝土结构的厚度和缺陷类型等因素进行选择。
2.设置检测参数：包括发射信号的幅值、频率和宽度等参数，以及接收信号的增益、滤波器等参数。
3.对混凝土结构进行检测：将发射探头贴在混凝土结构表面，通过控制发射探头的位置和方向，对混凝土结构进行全面、连续的检测。
4.数据处理和结果分析：将接收到的信号经过信号处理器处理后，得到超声波在混凝土结构中的传播时间、传播速度和振幅等参数，根据这些参数分析混凝土结构的缺陷情况。
四、超声波检测数据处理超声波检测数据处理主要包括信号处理和结果分析两个方面。
1.信号处理超声波检测信号通常受到杂波、衰减、多次反射等干扰，需要进行信号处理。
超声法检测混凝土质量
超声法检测混凝土质量检测强度、探测混凝土缺陷和裂隙，室内试验中混凝土性能检验，测定混凝土弹性参数等。
检测强度原理C一般在4000～5000m/s之间变化。
混凝土强度（f）与波速之间有较好的相关性。
强度越高其波速其波速越快：物体的密实性、孔隙率与波速有密切相关。
事实上物体密实性越好，孔隙率越低，其波速越高。
另一解释：混凝土强度与弹性模量有相关性，弹性模量高的混凝土，其抗压强度越高。
这就牵扯到混凝土组成、材料工艺等许多方面。
⑴石子的品种、粒径、用量的影响石子一般在混凝土中占70%，不同石子因材质不同，本身波速就不同，用不同石子只要水灰比一样混凝土强度等级就一样，但混凝土强度不一样高，以卵石波速为最高，碎石怀泥砂浆法力强以及碎石子之间嵌固力，使得碎石混凝土的强度高于同条件下卵石混凝土。
石子粒径越大，其波速越高。
含水率：混凝土含水率每增大1%,其波速也增大1%，距离增大，所测波速会减少。
随着测距的增加接收的主频率也变小，且变小的趋势与波速变小的趋势一致。
探测缺陷的原理：超声波难于通过混凝土/空气界面。
由于低频超声波漫射的特点，声波又将沿缺陷边缘两传播，这样因绕射传播的路径比直线传播的路径长，所测得的声时也就比正常混凝土要长。
这时超声波分两条路传播，一直接穿过低速材料，二是绕过缺陷分界面传播，不论哪种情况在该处测得声时都将比正常部位长和声时一样，根据接收波首。
波振幅的异常变化也可以发现缺陷的存在。
但振幅值虽然与混凝土质量相关，但也取决于测试距离和换能器回声学性能，（仪器和换能器的灵敏度、自振频率、频谱特性等），因此难以定出一种统一的指标，只能在同一仪器设备和测距情况下，作相对比较用。
无缺陷混凝土的波形特征：1）首波陡峭，振幅大；2）第一周波的后半周即达到较高振幅，接收波的色络线呈半圆形；3）第一个周期的波形无畸变。
有缺陷的混凝土的波形特征是：1）首波平缓，振幅小；2）第一周波的后半周，甚至到第二个周波，幅度增加得仍不够，接收波的色络线呈喇叭形；3）第一、二个周期的波形有时有畸变。
混凝土裂缝深度超声波检测方法(完整)
混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正1 原来裂缝深度检测方法对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。
上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。
应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。
“测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。
条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。
表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。
“测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。
混凝土结构中的超声波检测方法
混凝土结构中的超声波检测方法混凝土结构中的超声波检测方法一、概述超声波检测是一种非破坏性检测方法，广泛应用于混凝土结构中。
混凝土结构的质量与安全性直接影响着人们的生命财产安全，因此需要对混凝土结构进行检测，以保障其安全可靠。
本文将详细介绍混凝土结构中的超声波检测方法。
二、超声波检测原理超声波检测是利用超声波在混凝土结构中传播的物理现象，通过探头对超声波的反射和传播特性进行分析，来判断混凝土结构的质量和缺陷情况。
超声波在混凝土中传播时，会受到混凝土中材料的密度、粘度、弹性模量等物理特性的影响，因此可以通过检测超声波的传播速度、衰减程度、反射信号等参数，来判断混凝土结构中的质量和缺陷情况。
三、超声波检测设备超声波检测设备主要由探头、发射器、接收器、信号处理器等组成。
探头是超声波检测的核心部分，用于发射超声波信号和接收反射信号。
发射器用于产生超声波信号，接收器用于接收反射信号，信号处理器用于对接收到的信号进行处理和分析。
四、超声波检测方法1. 准备工作在进行超声波检测前，首先需要对检测区域进行清理和准备工作。
清理工作包括清除表面附着物、净化表面和清理探头。
准备工作包括确定检测区域、选择适当的探头和超声波频率，设置检测参数和标记检测位置。
2. 检测步骤（1）探头接触混凝土表面：将探头紧贴混凝土表面，使其与表面成为一个整体。
（2）发射超声波信号：通过发射器发射超声波信号，使其在混凝土中传播。
（3）接收反射信号：接收器接收反射信号，并将信号传输到信号处理器中进行处理和分析。
（4）分析信号特征：通过信号处理器对接收到的信号进行分析，分析其传播速度、衰减程度、反射信号等参数，来判断混凝土结构中的质量和缺陷情况。
（5）记录数据：将检测结果记录下来，并标记检测位置和检测日期，以备后续分析和比较。
五、应用范围超声波检测适用于混凝土结构中的质量检测、缺陷检测和强度评估等方面。
具体应用范围如下：1. 混凝土结构中的质量检测，包括混凝土的密实度、均匀性和完整性等方面的检测。
混凝土强度超声波法检测
第二节 声速测量技术
声速按下式计算：
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1.探头频率的选择及探头的布置
鉴于超声波在混凝土中传播时明显的衰减现 象，所采用的超声脉冲频率不宜太高，探头频率 应随测试距离的增大而降低。
对于探头频率的选择，我国目前尚无统一规 定，北京地区混凝土非破损测试技术研究组建议 按下式选用
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鉴于在一定的地区范国内，原材料条件、配 比设计方法及施工方法等均较接近的特点，我国 于1977年在北京召开的“混凝土超声波测强技术 座谈会”上决定建立地区校准曲线，至今已有许 多地区提出了各自的校准曲线。若求出这些曲线 的回归方程，则可得一系列R—C关系的经验公式。 凡测试地区和测试条件与所得地区经验公式基本 一致，则可将所测的声速值代入经验公式或直接 查对曲线，求出混凝土强度。
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在进行现场结构物测试时，应尽可能选择浇 筑时的模板侧面为测试面。若限于条件，必须在 混凝土浇筑的上表面与底面之间测试时，实测声 速一般低于侧面测试的声速。需作如下修正：
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为使换能器与被测混凝土表面有良好的声耦 合，要求测区内混凝土表面要整洁档，应预先扫 净砂土浮灰，如果混凝土表面粗糙，不平整，而 测区又无法移位时，应将表面用砂轮片打磨，或 用快硬水泥浆取最小厚度填平。
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基本依据的另一方面是，实践证明声速C和回 弹值N合理综合后，能消除原来影响R一C与R一N 关系的许多因素。例如，水泥品种的影响，试件 含水量的影响及碳化影响等，都不再像原来单一 指标时那么显著。这就使综合的R一N一C关系有 更广的适应性和更高的精度，而且使不同条件的 修正大为简化了。
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我国建筑材料科学研究院的研究成果表明， 该关系式应采用下面的函数形式，即
超声法检测混凝土
附件一中国工程建设标准化协会标准超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS 21:90主编单位：陕西省建筑科学研究设计院上海同济大学批准单位：中国工程建设标准化协会批准日期：1990年9月10日主要符号A t——第i点的接收信号首波的幅度值；d c——裂缝深度；d t——混凝土损伤层的厚度；f t——第i点接收信号第一个周期波的频率；l——超声测试距离；lˊ——平测时发射与接收换能器内边缘之间的距离；l0——超声波传播路径从损伤层转到未损伤混凝土时的测距；l h——空洞中心距一个测试面的垂直距离；m ta——空洞附近无缺陷混凝土的测读声时平均值；m x、s x——分别为测区混凝土某一声学参数的平均值和标准差；m v、s v——分别为测点混凝土声速的平均值和标准差；r——空洞半径；T——空气的温度；t i——第i点的测读声时值；t ci——第i点混凝土的声时值；t0——声时初读数；t0i——过缝平测时第i点的测读声时值；t00——在钻孔中测试的声时初读数；t h——绕过空洞传播的声时测读值；v i——第i点混凝土的声速；v ca1——空气声速计算值；v ob2——空气声速实测值；v t——损伤层混凝土的声速；v a——未损伤混凝土的声速；v w——被测水的声速；X i——第i点混凝土的某一声学参数值；X0——声学参数异常值的判断值；λ1——异常值判定系数。
第一章总则第1.0.1条本规程适用于使用超声法对混凝土和钢筋混凝土进行缺陷检测。
第1.0.2条本规程所定义的超声法系指采用带示波器的低频超声仪，测量超声脉冲纵波在结构混凝土中的传播速度（以下简称声速）、首波幅度（以下简称波幅）和接收信号频率等声学参数，并根据这些参数的相对变化，判定混凝土中的缺陷情况。
第1.0.3条缺陷检测系指对混凝土内部空洞和不密实区的位置及范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇筑的混凝土结合面的质量和混凝土匀质性的检测。
第1.0.4条在按本规程进行缺陷检测时，除应遵守本规程的规定外，尚应符合有关标准的规定。
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混凝土超声检测知识第一章声学概念一、波形及其参数波是物质运动的一种运动型式。
波动可分为两大类：一类是机械波，它是由机械振动在弹性介质中引起的波动过程，如水波、声波等；另一类是电磁波，它是由电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的传播过程，如无线电波、红外线、可见光等。
声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。
人们通常听到的声波频率范围是20～20000Hz，叫可闻声波。
但声波频率超过20000Hz 时，人耳就听不见了，这种声波叫超声波。
频率低于20Hz的叫次声波，人耳也听不到。
各种声波的频率范围见表1-1。
表1-1 各种声波的频率范围（Hz）在弹性介质中，任何一个质点作机械振动时，因为这个质点与其邻近的质点间有相互作用的弹性力联系着，所以它的振动将传递给与之相邻的质点，使邻近的质点也同样发生振动然后振动又传递给下一个质点，依次类推。
这样振动就由近至远向各个方向以一定速度传播出去，从而形成机械波。
从上述可知，机械波的产生必须要有产生机械振动的振源和传播振动的介质。
将接收换能器置于某点接收由声源传过来的声波，实际上就是接收该点在声波作用下的振动过程。
振动大小和方向随时间而变化的过程曲线就称为波形。
超声仪屏幕上的图形就是传播到接收换能器所在位置质点振动位移随时间变化的曲线。
由于谐振运动是最简单的振动，所以它产生的余弦波是最简单、最基本的波。
先讨论余弦振动在均匀介质中传播的波动方程。
图1-1表示离振源一定距离处的质点位移随时间的变化曲线，振源为一余弦振动。
其振动方程如下：t A y ωcos （1-1） 式中 A ——振幅 ω——角频率 t ——时间y ——质点在t 时刻离开平衡位置的位移波形参数：周期T ——相位相同的相邻的波之间所经历的时间称为周期。
频率f ——周期的倒数称为频率，单位赫兹或千赫兹（Hz ，kHz ）。
混凝土超声检测使用频率一般在20~200kHz 之间，f 与圆频率的关系为ω＝2πf 。
振幅A ——波动的幅度，表征波的强弱，通常以分贝（db ）或直接以屏幕上波高度的电压表示。
波长λ——声波波动一次所传播的距离。
波速v ——单位时间波传播的距离，以m/s 或km/s 表示。
波长、频率、波速间有如下关系：λ=fv （1-1）例如超声波通过混凝土后被接收到，测得其频率为50 kHz ，超声波在混凝土中的传播速度为4500 m/s ，则由（1）式可计算出混凝土中超声波的波长：间图1-1 波形图λ==⨯⨯3210501045009cm二、 波的分类声波在介质中传播时按照介质质点振动方向与波的传播方向之间的关系，可分为纵波、横波和表面波。
纵 波：介质质点的振动方向与波的传播方向一致，这种波称为纵波，又称为P 波。
可在固体、流体中传播。
横 波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，这种波称为横波，又称为S 波。
只能在固体中传播。
表面波：沿固体表面传播的波，它是由纵波和横波组合而成，又称瑞利波，R 波。
通常的超声换能器置于混凝土表面发射时，振动状况复杂，既有纵向振动又有横向振动，其发射出的超声波既有纵波也有横波和表面波。
三、声波在介质中的传播速度在同一种介质中，不同种类的波具有不同的传播速度。
同一种类型的波，在同一种介质中，因为不同的边界条件，其传播速度也不相同。
对于固体介质来说：在无限大或半无限大介质中的纵波速度v P ：v P=μ）μ）（（μ21 1 1-+-ρE（1-2）在有限的固体中传播时，则形成制导波，传播速度变小。
在薄板中（板厚远小于波长）纵波的传播速度v L ：v L =）μ（21-ρE（1-3）在细长杆中（杆的横向尺寸远小于波长）纵波的传播速度v o ：v o = ρE（1-4）在无限固体中横波的传播速度v S ：v S =ρG=)1(212μ+ρE（1-5） 在固体表面传播的表面波速度v R ：v R =μμ++112.187.0 v S （1-6） 式中 ρ——密度； E —— 杨氏模量； G —— 剪切弹性模量； μ——泊松比在同一种介质中，纵波速度>横波速度>表面波速度。
从（1-2）、（1-5）、（1-6）式可知：μμ21)1(2--=SPV V （1-7）一般固体，μ介于0-0.3左右，S P V V >1.14，混凝土μ在0.2-0.3左右，63.1=SP V V-1.87，因为V R ≈0.9V S ，所以V P ≈（1.8-2.0）V R 。
因为纵波比横波速度快得多，虽然换能器发射出各种类型的波，接收换能器也可接收到各种类型的波，但最先接收到的波仍然是纵波。
目前在混凝土超声检测中主要研究的是首波，即纵波。
表1-2为部分材料的弹性模量、波速和特性阻抗值。
表1-2 部分材料的弹性模量、波速和特性阻抗四、波在介质界面的反射和折射声波在传播过程中，由一种介质到达另一种介质，在两种介质的分界面（界面）上，声波会发生方向和能量的变化：一部分声波被反射回到原来介质中，称为反射波；另一部分声波透过界面在另一种介质中继续传播，称为折射波。
若以声强I （定义：在垂直于声波传播方向上单位面积、单位时间内通过的声能量）表示能量的大小，且定义：R=01I I 为声强反射系数； T =02I I 为声强透射系数。
式中 I 0、I 1、I 2 分别为入射波、反射波、透射波的声强。
声强反射系数、声强透射系数反映了界面上声波能量变化在数量上的关系。
由理论推导和实验可知，反射系数与透射系数的大小取决于两种介质的声学特性，具体来说取决于介质的特性阻抗Z 。
特性阻抗Z 表征介质的声学特性，其值为介质的密度和波速的乘积，即Z=ρ×v 。
（见表1-2）。
对于垂直入射到两个无限大界面的声波（图1-2）： R=212212）（）（Z ZZ Z +- （1-8）T=212214）（Z Z Z Z (1-9）式中 Z 1、Z 2——第一、二种介质的特性阻抗。
从（8）式、（9）式可知：1） R+T=1，这符合能量守恒定律； 2） Z 1= Z 2时，R=0，T=1，即当两种介质特性阻抗相等时，声波全部透过界面，无反射，对声波来说，两种介质如同一种介质一样；3） 当两种介质特性阻抗相差悬殊时（Z 1>> Z 2或Z 1<< Z 2），R →1，T →0，即声波能量在界面绝大部分被反射，难于进入第二种介质。
从表1-1可看到，钢、混凝土一类固体介质特性阻抗较大，液体一类介质次之，空气的特性阻抗最小，因此，在空气与固体介质界面上，声波很难通过，绝大部分被反射。
这也就是为什么换能器和被测体之间需要耦合介质（黄油、水等）的原因。
也正是利用声波在界面这一点，可以用超声波探测裂缝。
第二章 混凝土超声检测原理一、混凝土超声检测原理超声波通过混凝土传播后，其声学参数将发生变化。
根据这些声学参数的变化可以探测混凝土内部缺陷、裂缝及质量情况。
Z 1=ρ1×v 1Z 1=ρ2×v 2图1-2 垂直入射声波的反射和透射常用于混凝土超声探测的声学参数如下：1）波速v （声速）： 波速就是声波在介质中传播的速度。
V=t L （2-1）式中 L ——声波传播距离。
因为是以最先到达的波为准，L 就是发、收换能器间的最短距离；t ——声波传播时间（声时）。
声时由超声仪测得，测距需要实体测量得到。
波速是主要的声学参数。
2）振幅A ：接收波首波的幅度。
振幅可以分贝（db ）表示，由超声仪上读出，也可凭示波器上的刻度（mm ）度量振幅参数在探测缺陷和裂缝中是重要的参数首波后面1~2个周波是直达的纵波，所以测定接收波频率时应当测定这1~2个波的频率。
可以通过移动游标的办法测定两个波谷（峰）的声时t 1、t 2，则频率f ：f=121t t （2-2）3）收波主频率（简称频率）f ：发射换能器发出的超声脉冲波是复频脉冲波，它包含各种频率成分。
超声脉冲波在混凝土中传播过程中高频成分首先衰减，结果随着传播距离的增加，超声波的主频率不断下降。
接收波主频率的下降除了与传播距离有关外，还取决于混凝土内部缺陷、裂缝和质量。
因此，接收波频率也是一个有用的参数。
4）波形：即波的形状。
正常的混凝土，超声波接收波形是衰减正弦波，其包络线大致为半圆形。
当混凝土内存在缺陷时，有时会出现畸变波，如后图所示。
波形受许多因素影响，在判断缺陷中只能作为一种辅助参数。
在结构物上布置换能器，让声传播线通过需要检测的部位，测量声波通过这些部位后，声学参数的大小及其变化情况，据此判断混凝土内部缺陷及质量情况。
二、几个需要了解的问题 1）测距对声速的影响本来，一种介质的波速是一定的，不应随尺寸大小而变。
但问题在于，用我们目前的超声仪来测定时，随着测距的增加，所测得的波速值确实会减小。
为了弄清这个问题，南京水利科学研究院与葛洲坝工程局合作进行了大规模的试验。
制作了不同强度等级的大型混凝土阶梯型试件(图2-2)。
试件混凝土尽可能均匀一致。
从二个方向一级一级地测试混凝土的波速。
这样就获得了在不同测距（从15cm 600cm)下混凝土波速的变化情况，如图2-3所示。
从图中可以看到，三种等级的混凝土，随着测距增加，所测波速都逐渐减小。
减小的趋势是：测距短时减小快，而测距增大后，这种减小趋势也变缓。
在测试波速的同时也测量了接收波主频率。
结果发现，随着测距的增加，接收波的主频率也变小，且变小的趋势与波速变小的趋势一致。
超声脉冲波随着传播距离增加将逐渐衰减，而其中高频分量又比低频分量更容易衰减，所以随着600cm600cm图2-2测试阶梯状大试件v km/s5.04.5 0 1 2 3 4 5 62 13d （m ）图图2-3声速测距关系图 1-C35号；2-C25号；3-C15号测距增加接收波的主频率也随之下降。
超声脉冲波主频率的下降正是引起所测波速下降的根本原因，为了使在实体结构上测得的波速与在15cm 试件上测得的波速一致，根据上述试验结果制作了不同测距波速修正表。
表中以15cm 测距为准，凡测距大于15cm 者，可将测得的波速乘上表中的修正系数。
中间测距可用内插修正。
表2-1 不同测距波速修正表2）钢筋对波速测量的影响为什么钢筋对混凝土波速测量有影响？道理很简单，声波在钢中传播速度比混凝土快。
声波在钢中的传播速度5900 m/s ；混凝土的传播速度4000m/s~5000m/s 。
由于测定声时时，我们总是以首先到达的波来计时，所以当在声波的传播路径上遇到钢筋时，有时会使所测波速增大。
现在谈谈钢筋是如何影响，影响的大小及如何避免。
钢筋的影响分两种情况：a. 垂直钢筋的影响。
一些构件，如梁，上下有成排的主筋（图2-4）。
如果我们测量梁的混凝土波速时，换图2-4垂直钢筋的影响图2-5平行钢筋的影响BCd能器正好对准钢筋，这时，声波穿钢筋而过，将使所测波速略有提高。