超声测缺
超声法检测
4. 可使用的声参量
①声速：稳定、重复性好，数据有绝对可比性，
但对缺陷不够敏感
②幅度：对缺陷很敏感，但受表面耦合状态的影
响较大，要求耦合状态良好、一致
要求幅度值要有相对可比性：
仪器、换能器、信号线等测试系统不变
发射电压、采样频率等测试参数不变
测距相同、测试角度相同的数值才有可比性
③ 频率：测试较繁，用的不多
依据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21:2000） 采用对测法检测，待检柱上有怀疑的部位的二对相对侧面上
分别布置网，网格间距10cm
测点布置原则：
1、具备二对相对测试表面，分别布置测点， （北-南，东-西），便于确定缺陷的空间位置
2、在正常混凝土区域和怀疑有缺陷混凝土区域分别布置 测点，便于比较判断
测点出现异常的概率提高
7．使用概率法判定缺陷的要求
① 测点数不少于20个 ② 缺陷点不参加平均值m和标准差S的计算
（先剔除明显异常点） ③ 对于整体质量差的结构，缺陷点过多，造成判断值
过低，易产生漏判， 可先在同条件（构件、龄期、砼配比及用料、测
距等条件相同）的正常砼上测试获得正常砼的平均值 m和标准差S并求得判断值后再对缺陷砼判定
NM－4A/4B超声仪 （立式）
NM－4A/4B超声仪 （卧式）
超声检测设备—换能器
径向换能器
50kHz，主要用于声波透 射法测基桩完整性
平面换能器
50kHz，主要用于砼结构 试件的表面对测或平测
4. 技术标准
《超声法检测砼缺陷技术规程》（CECS21：2000）
5. 缺陷检测的范围
①内部空洞与不密实区的位置、范围； ②裂缝深度； ③表面损伤层厚 ④不同时间浇筑的砼结合面质量； ⑤灌注桩完整性； ⑥钢管砼内部缺陷；
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。
超声波法检测混凝土缺陷作业指导书
超声波法检测混凝⼟缺陷作业指导书超声波法检测混凝⼟缺陷作业指导书⼀、测试原理和⽅法超声测缺陷的基本原理，是通过超声波(纵波)在混凝⼟中传播的不同参数反映混凝⼟的质量。
即利⽤超声波在混凝⼟中传播的声时、振幅、波形这三个声学参数综合判断其内部的缺陷情况。
声时—即超声波在混凝⼟中传播所需要的时间，如超声波在传播路径中遇有缺陷时，则要绕过缺陷，声时就会变长。
振幅—即接收信号⾸波振幅。
混凝⼟内部存在缺陷时，超声波在缺陷界⾯上声阻抗差异显著，产⽣发射、散射和吸收，使接收波振幅显著降低。
振幅变化⼤⼩可通过增益和衰减器的调整进⾏测量。
波形—即接收到的波形。
混凝⼟内部存在缺陷时，超声波在内部传播发⽣变化。
直达波、绕射波、反射波等各类波相继被接收。
由于这些波的相位不同，因此使正常波形发⽣畸变。
主要观察前⼏个周期的波形。
⼀般情况下，正常混凝⼟的前⼏个波形振幅⼤，⽆畸变，接收波的包络线呈半圆形见图11-1(a)。
有缺陷混凝⼟的前⼏个周期波形振幅低，可能发⽣波形畸变，接收波的包络线呈喇叭形，见图11-1(b)。
11-1 接受图形常⽤的测试⽅法⼤致分为以下⼏种：1平⾯测试(⽤厚度振动式换能器)（1)对测法：⼀对发射(T)和接收(R)换能器，分别置于被测结构相互平⾏的两个表⾯，且两个换能器的轴线位于同⼀直线上。
（2)斜测法：⼀对发射和接收换能器分别置于被测结构的两个表⾯，但两个换能器的轴线不在同⼀直线上。
（3)单⾯平测法：⼀对发射和接收换能器置于被测结构同⼀个表⾯上进⾏测试。
2钻孔测试(采⽤径向振动式换能器)（1)孔中对测：⼀对换能器分别置于两个对应钻孔中，位于同⼀⾼度进⾏测试。
（2)孔中斜测：⼀对换能器分别置于两个对应钻孔中，但不在同⼀⾼度⽽是在保持⼀定⾼程差的条件下进⾏测试。
（3)孔中平测：⼀对换能器置于同⼀钻孔中，以⼀定的⾼程差同步移动进⾏测试。
⼆、仪器设备1．超声波仪超声波仪应满⾜下列要求：（1)具有波形清晰、显⽰稳定的⽰波装置。
超声波测试培训教材——超声法检测砼缺陷.
2、测点布置方法
L4 L3 L2 L1
ti
ti
H
2
2
跨裂缝测点布置图
L4 L3 L2
L1
0
1
2
3
4
不跨裂缝测点布置图
H c 2 b2
v ti 2 l0i 2 2 2
l 0i l 0i
vti 2
2
l 0i 2
2
• 3．注意考察是否有其它因素造成声参量 的差异
第六章 表面损伤层检测
• 一、表面损伤层：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• 因受冻、高温火烧、化学腐蚀等引起由表及里的表面损
伤 • 二、测试方法
• • • • • 原理：当T、R较近时，首波声时对应由损伤层传播的
声波 • 当T、R间距加大时，首波声时为由正常砼传播的声波
三、损伤层厚度计算
对判定为异常点后，可局部加密
• ③ 测点数要足够多，大于20～30个 • ④多参数记录，波形存贮，尤其是有疑问的
波形
• ⑤ 测试中保持测量系统与测量参数不变 • ⑥ 换能器的选择，在保证测试灵敏度条件
下，选择高的频率为好
四、声参数异常值的判定
• 1．异常值判定的原理 — 数理统计概率 法：
• ① 正常砼质量的波动由不可避免的随 机误差引起，符合正态分布。
• 3．计算时-距图中直线转折点所对应的测距
•
L0 a1b2 a2b1 /b2 b1
• 4．计算损伤层厚度
•
h T0 2 * (b2 b1 ) /(b2 b1)
•
四、测试要求
• 1．选用有代表性部位测试，测点表面平 • 整干燥，无饰面层 • 若表面有水或潮湿，使表面损伤层声
超声法检测混凝土缺陷
超声法检测混凝土缺陷一、概述及定义（1）缺陷检测：是指对混凝土内部空洞和不密实区的位置和范围、裂缝深度、表面损伤厚度、不同时间浇筑的混凝土结合面质量、灌注桩和钢管混凝土中的缺陷进行检测（2）混凝土缺陷：是指破坏混凝土的连续性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝或夹杂泥沙、杂物等。
（3）超声法：系指采用带波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度（声速），首波幅度（波幅）和接受信号主频率（主频）等声学参数，并根据这些参数及其相对变化，判定混凝土中缺陷的情况二、基本方法一般根据构件的几何形状、环境条件、尺寸大小以及测试表面等情况，选择不同的测试方法。
三、检测混凝土缺陷的主要影响因素：1：耦合状态的影响（1）对于测试距离一定的混凝土来说，测试表面的平整程度和耦合剂的厚薄，是影响波幅测值的主要因素，一般要求换能器辐射面与混凝土测试表面完全平面接触，即耦合层中午空气、粉尘杂物并保持耦合层最薄。
（2）如果测试面凹凸不平或黏附泥沙，便保证不了换能器辐射面与混凝土测试面的平面接触，发射和接收换能器与混凝土测试面之间只能通过一些接触点传递超声波，使得大部分声波能量损耗，造成波幅降低。
（3）当耦合层中垫有砂粒或作用在换能器上的压力不均衡，使其耦合层半边厚半边薄，还有换能器扶持者的人为因素造成某些测点耦合层薄某些测点耦合层厚，耦合状态不一致，这些因素都会造成波幅不稳定。
2：钢筋的影响超声波在钢中传播的速度比在混凝土中传播的快，如果在发射和接收换能器的连线上或其附近存在钢筋，测得的声速必然偏大，钢筋对混凝土声速的影响，除了测试方向与钢筋位置有关，还与测点附近钢筋的数量和直径有关。
3：水分的影响水的声速和特性阻抗比空气的大许多倍，如果缺陷中的空气被水取代，会给结果判断带来困难，因此，混凝土缺陷检测时，尽量使混凝土处于自然干燥状态。
四、裂缝深度检测（1）单面平测法：结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度不大于500mm时，采用单面平测法，平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点。
超声法检测混凝土缺陷课件
选择合适的超声波检测仪器，包括发射器、接收器和显示器等，确保其 性能稳定、精度高。
确定检测的测区、测线、测点布置，以及对应的检测参数，如超声波频 率、波速等。
检测过程中的操作步骤
01
在测区表面涂抹耦合剂 ，将超声波发射器放置 在测点上，并调整发射 角度和深度。
存在缺陷的混凝土的超声波波形可以用于指点后续的 缺陷类型和等级判定。
混凝土缺陷的类型与等级判定
根据超声波波形特征，可以初步判断混凝土内部的缺陷类型，例如空泛、裂缝、不密实等。
根据缺陷对结构性能的影响程度，可以将混凝土缺陷分为不同等级，例如轻微、中等和严重 等。
对于不同类型和等级的缺陷，应采取相应的处理措施，以确保结构的安全性和稳定性。
耦合剂
耦合剂是用来填充探头和混凝土 之间的间隙，使超声波能够顺利
地传播。
常用的耦合剂包括机油、水、甘 油等，应根据实际情况选择合适 的耦合剂以保证检测的准确性和
可靠性。
在使用耦合剂时应注意清洁，避 免对检测结果造成影响。
PART 03
超声法检测混凝土缺陷操 作流程
REPORTING
检测前的准备工作
除了检测已建成结构的缺陷， 超声法还可以用于施工过程中 的混凝土质量检测，控制施工 质量。
PART 02
超声法检测混凝土缺陷设 备与工具
REPORTING
超声波检测仪
超声波检测仪是用于检测混凝土内部 缺陷的主要设备，它能够发出和接收 超声波信号。
检测仪的性能参数包括工作频率、动 态范围、分辨率等，这些参数直接影 响检测结果的准确性和可靠性。
02
启动超声波发射器，通 过接收器记录超声波的 传播时间、振幅等信息 。
超声波检测缺陷自身高度的测定
超声波检测缺陷自身高度的测定设备的安全可靠性除与缺陷长度有关外，还与缺陷自身高度有关。
在脆性断裂破坏中，有时缺陷高度比长度更为重要。
然而缺陷高度测定比长度困难更大。
迄今为止，缺陷高度测定，还处于研究阶段。
虽然测定方法较多，但实际应用时，测量精度不高，误差较大。
下面介绍几种用得较多的方法。
这里的缺陷包括表面开口和未开口缺陷，表面开口缺陷又分为上表面开口和下表面开口两种情况。
1 表面波波高法如图6.31所示，表面波入射到上表面开口缺陷时，会产生一个反射回波，其波高与缺陷深度有关。
当缺陷深度较小时，波高随缺陷深度增加而升高。
实际探测中，常加工一些具有不同深度的人工缺陷试块，利用试块比较法来确定缺陷的深度。
这种方法只适用于测试深度较小的表面开口缺陷。
当缺陷深度超过两倍波长时，测试误差大。
图6.31 表面波波高法图6.32 单探头表面波时延法.2 表面波时延法（1）单探头法：如图6.32所示，仪器按表面波声程1∶n调节比例，表面波在缺陷开口A处和尖端B处产生A、B两个反射回波。
根据A、B波前沿所对的水平刻度值τA 、τB确定缺陷深度h。
()2B Anhττ-= (6.19)这种方法只适用于深度较大的开口缺陷。
深度太小，难以分辨。
缺陷表面过于粗糙，测试误差增加。
如果缺陷中充满了油或水，误差会更大。
（2）双探头法：如图6.33所示。
仪器按表面波声程1∶n 调节比例，先将两个一发一收的表面波探头置于无缺陷处的工件表面，这时示波屏上出现一个波H 1，记录该波前沿的刻度值τ1和两探头之间距a ，然后将两探头置于缺陷两测，间距保持不变，这时发射探头发出的表面波绕过缺陷被接收探头接收，示波屏上出现一个波H 2，其水平刻度值为τ2这时缺陷的深度h 为： 21()2n h ττ-= （6.20）图6.33 双探头表面波时延法这种方法只适用于测量表面开口缺陷。
实验室测试误差可达±1mm。
但当缺陷内含油或水等液体时，表面波有可能跨越缺陷开口，使测试误差大大增加。
超声法检测混凝土缺陷规程
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Te c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n f o r i n s p e c t i o n o f C o n c re t e d e f e c t s b y u l t r a s o n i c me t h o dCECS 21:2000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：2001年1月1日2000 北京前言根据中国工程建设标准化协会（98）建标协字第08号《关于下达1998年第一批推荐性标准编制计划的函》的要求，制定本标准。
本规程是在《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS 21：90的基础上，吸收国内外超声检测仪器最新成果和超声检测技术的新经验，结合我国建设工程中混凝土质量控制与检测的实际需要进行修订的。
本规程的主要内容包括超声法检测混凝土缺陷的适用范围，检测设备技术要求，声学参数测量方法，混凝土裂缝深度、混凝土不密实区、新老混凝土结合质量、灌注桩和钢管混凝土缺陷等的检测及判断方法。
本规程主要对“超声波检测设备”及“声学参数测量”两章作了全面修订；将原“浅裂缝检测”和“深裂缝检测”两章合并成“裂缝深度检测”一章：删除了“匀质性检测”一章；对平测裂缝深度的判定、混凝土密实性检测的异常数据判断和表面损伤层检测的数据处理等方法做了补充和完善；增加了灌注桩和钢管混凝土缺陷检测。
现批准协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》，编号为CECS21:2000，推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。
本规程由中国工程建设标准化协会混凝土结构委员会归口管理，由陕西省建筑科学研究设计院（陕西省西安市环城西路北段272号，邮编710082）负责解释。
在使用中如发现需要修改和补充之处，请将意见和资料寄解释单位。
主编单位:陕西省建筑科学研究设计院上海同济大学参编单位：中国建筑科学研究院结构研究所水利电力部南京水利科学研究院北京市建筑工程质检中心第三检测所重庆市建筑科学研究院主要起草人：张治泰李乃平李为杜林维正张仁瑜罗骐先濮存亭林文修中国工程建设标准化协会2000年11月10日目次1总则。
超声波检测缺陷高度的方法讨论【毕业作品】
任务书I、题目：超声波检测缺陷高度的方法讨论II、使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、超声检测设备一套；计算机2、毕设要求：(1)查找超声波检测缺陷高度的相关资料；(2)掌握超声检测原理；(3)掌握利用超声检测缺陷高度的工艺；(4)数据处理。
III、工作内容及完成时间：1、查找超声检测缺陷高度的相关资料并撰写开题报告； 03.09－04.102、研究尖端衍射信号测量法； 04.11－04.153、研究波型转换法等其它方法； 04.16－04.304、研究该工件的超声检测工艺； 05.04－05.155、完成数据处理； 05.16－05.316、总结并撰写论文，答辩。
06.01－06.26 Ⅳ、主要参考资料：[1]牛向东.超声端点反射法测量裂纹自身高度的数字处理方法[J].无损检测,2 001,23(7):298~301.[2]吴章勤,艾川,王闸.裂纹类缺陷自身高度的超声波测量[J].云南电力技术,2 004,32(4):41- 43.[3]夏建国,湛宏,韩君.衍射波法测定裂纹高度时的最小可测高度和高度测试精度[J]. 锅炉制造,2001,108(2):64-66.[4] Maria V. Felice.Accurate depth measurement of small surface-breaking cracks using an ultrasonic array post-processing[5]庞天国,罗涛.超声端点衍射法测量在役管道木材疲劳裂纹高度[J].无损检测,2012,34(6):76-78.声波检测缺陷高度的方法讨论摘要:由断裂力学可知，在评估零件是否会因某处缺陷而失效时，缺陷的自身高度与其距工件表面的距离都是非常重要的关键因素。
本文主要对确定缺陷的自身高度的几种方法进行讨论。
常用的检测方法有6dB法，端点衍射法，端点反射法。
此外还有当量法与表面波法等。
6dB曲法是超声测量缺陷长度的传统方法，也能够用来检测高度。
缺陷大小的测定
缺陷大小的测定缺陷定量包括确定缺陷的大小和数量，而缺陷的大小指缺陷的面积和长度。
目前，在工业超声波检测中，对缺陷的定量的方法很多，但均有一定的局限性。
常用的定量方法有当量法、底波高度法和测长法三种。
当量法和底波高度法用于缺陷尺寸小于声束截面的情况，测长法用于缺陷尺寸大于声束截面的情况。
一、当量法采用当量法确定的缺陷尺寸是缺陷的当量尺寸。
常用的当量法有当量试块比较法、当量计算法和当量AVG 曲线法。
1.当量试块比较法当量试块比较法是将工件中的自然缺陷回波与试块上的人工缺陷回波进行比较来对缺陷定量的方法。
加工制作一系列含有不同声程不同尺寸的人工缺陷（如平底孔）试块，检测中发现缺陷时，将工件中自然缺陷回波与试块上人工缺陷回波进行比较。
当同声程处的自然缺陷回波与某人工缺陷回波高度相等时，该人工缺陷的尺寸就是此自然缺陷的当量大小。
利用试块比较法对缺陷定量要尽量使试块与被探工件的材质、表面光洁度和形状一致，并且其他探测条件不变，如仪器、探头，灵敏度旋钮的位置，对探头施加的压力等。
当量试块比较法是超声波检测中应用最早的一种定量方法，其优点是直观易懂，当量概念明确，定量比较稳妥可靠。
但这种方法需要制作大量试块，成本高。
同时操作也比较烦琐，现场检测要携带很多试块，很不方便。
因此当量试块比较法应用不多，仅在x ＜3N 的情况下或特别重要零件的精确定量时应用。
2.当量计算法当x ≥3N 时，规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式。
当量计算法就是根据检测中测得的缺陷波高的dB 值，利用各种规则反射体的理论回波声压公式进行计算来确定缺陷当量尺寸的定量方法。
应用当量计算法对缺陷定量不需要任何试块，是目前广泛应用的一种当量法。
下面以纵波探伤为例来说明平底孔当量计算法。
平底孔和大平底面的回波声压公式为208.68208.6822(3)2(3)axax B s B Bfs f ffP F P e x N x P F F P e x N x λλ--⎧=≥⎪⎪⎨⎪=≥⎪⎩大平底平底孔不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为：22220lg 20lg 2()fB Bff B f f Bx P x x P D x λαπ∆==+- (6.17) 式中△Bf ——底波与缺陷波的dB 差；x f ——缺陷至探测面的距离； x B ——底面至探测面的距离； D f ——缺陷的当量平底孔直径； λ——波长；α——材质衰减系数（单程）。
设备表面及内部缺陷检测
开放实验室实验讲义（设备表面及内部缺陷检测）实验一 内部缺陷检测-超声波检测(一)、超声波探伤 1.超声波探伤原理超声波探伤是利用人耳无法感觉到的高频声波(＞20000Hz)射入被检物并用探头接收信号从而检测出材料内部或表面缺陷的方法。
探伤用超声波频率一般在0.5-25MHz 之间。
超声波波长与频率f 和传播速度c 的关系为：入＝c/f (1-1) 在气体和液体中只有纵波，纵波声速c ：为：C L =(K/ρ)1/2(1-2) 式中 ρ-密度(kg ／m 3);K-体积弹性模量(N ／m 2)。
声阻抗Z 为：Z ＝ρ·C (1-3) 当声波由介质1垂直入射到介质2时，声能反射率只为：Z=(Z 2-Z 1)2/(Z 1+Z 2)2(1-4)式中Z 1与Z 2--介质1与介质2的声阻抗。
声能透射率T 为：式中 αl -纵波入射角；βl 与βs 队-纵波折射角与横波折射角；γL 与γS -纵波反射角与横波反射角；c l1与c l2-两种介质户纵波声速；c s1与c s2-两种介质中横波声速。
若入射波为横波，有ss s sl l l l s s 2211c sin c sin c sin c sin αγββγα==== (1-7) 式中 αs -横波入射角。
第一临界角为使纵波折射角等于90。
时的纵波入射角(αlI ) 有2l 1l l c /c sin i =α (1-8)第二临界角为使横波折射角等于90。
时的纵波入射角(o ，n)，有 ；2l 1l lII c /c sin =α (1-9)超声波近场区(Fresuel 区)长度N 为N=D2/4λ (1-10) 式中D-发射体(晶片)直径；λ-波长。
远场区(Franhofer区)声束发散，强度与距离平方成反比。
发射体为圆形时，声束在远场区之半扩散角60(指向角)由下式决定:sin 0=1.22λ/D (1-11) 超声波在介质中传播会发生声强的衰减，、规律为：I=I0e-2αδ (1-12) 式中I。
超声波检测砼缺陷的基本原理_方法和影响因素
建筑材料及制品超声波检测砼缺陷的基本原理、方法和影响因素李乃平1 马 越2(1.陕西省建筑科学研究院710082西安;2.陕西省大荔县建设工程质量安全监督站715100大荔)摘 要:为了进一步推广超声波检测技术的应用,笔者根据 超声法检测砼缺陷技术规程 ,并结合多年的检测实践经验,阐述了超声波检测砼缺陷的基本概念、原理、测试方法和影响因素。
关键词:超声脉冲波;砼缺陷;声时;波幅;频率;耦合状态1 超声波检测砼缺陷的基本概念砼缺陷系指破坏砼的连续性和完整性,并在一定程度上降低砼的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝或夹杂等。
所谓不密实区,系指砼因漏振、离析或石子架空而形成的蜂窝状、或因缺少水泥而形成的松散状、或受意外损伤而造成的酥松状的区域。
砼缺陷超声波检测比金属超声波探伤复杂,技术难度大。
对于某一确定的金属材料,相对于超声波的波长而言,材料是均质的且声速基本固定。
所以金属材料探伤一般采用高频(1MH z~10MH z)超声脉冲波,并以反射波的特征参数做为判断缺陷的依据。
测试前根据探伤灵敏度要求,仪器首先在标准试件上标定好,然后进行实际探伤,并根据反射波来判定缺陷位置和大小(即主要采用反射法)。
而砼是一种非均质、弹粘塑性的多相材料,它对超声波的吸收、散射衰减较大,其中高频成份更易衰减。
而组成砼的原材料不同,会使砼的声速在相当大的范围内波动,故不可能事先标定或设置一个判断缺陷的标准。
因此,用于砼缺陷检测的超声波,往往一般采用低频(20k H z~250k H z)超声脉冲波,且通过测量它在砼中传播的速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数,并以这些参数及其相对变化来判断砼的缺陷(即主要采用透射法)。
2 超声波检测砼缺陷基本原理2.1 超声波在遇到尺寸比其波长小的缺陷时会产生绕射,从而使声程增大、传播时间延长。
可根据声时(或声速)的变化判断和计算缺陷的大小。
2.2 超声波在遇到蜂窝、空洞、裂缝等缺陷时,大部分脉冲波会在缺陷界面被散射和反射,到达接收换能器的声波能量(波幅)显著减小,可根据波幅变化判断缺陷的性质和大小。
超声波测量缺陷延伸长度
超声波测量缺陷延伸长度丁街【摘要】现场检测锻件缺陷时，缺陷延伸长度往往是很多标准的重要评判参数，但是由于超声波声束直径的影响，缺陷测量长度与实际长度相差很大，对检测结果的评定带来了很大的影响。
采用缺陷动态波形图来判断缺陷是否有点状缺陷和延伸性缺陷性质，再以缺陷当量值和6 dB 法测量值来衡量缺陷延伸长度，以此作为缺陷评定的数据，从而减少误判，提高检测结果的可信度。
%When measuring the imperfections of forging pieces at site,the measurement of imperfection extended length is an important judgment parameter for many standards.Because of the influence of sound beam diameter of ultrasonic wave,there shall be a big difference between the gage length and actual length of imperfections,which will exert big influence to the judgment of measurement.The article is to use the dynamic oscillogram of imperfections to check if the imperfections with the punctulation imperfection property and imperfection extensibility property,and use imperfection equivalent value and 6dB measured value to judge the extended length of imperfections,so as to decrease the erroneous judgment and to improve the credibility of inspection result and decrease the economic loss.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P82-85)【关键词】声束直径;延伸长度;动态波形图【作者】丁街【作者单位】溧阳中材重型机器有限公司，常州 213000【正文语种】中文【中图分类】TG115.28锻件缺陷延伸长度是很多标准的评判参数，笔者以JB／T 5000.15－2007《重型机械通用技术条件锻钢件无损探伤》标准为例。
超声检测测量缺陷大小的方法介绍
超声检测测量缺陷大小的方法介绍作者：苗雨升来源：《科技视界》 2015年第31期苗雨升（山东核电有限公司，山东烟台 265116）【摘要】本文介绍无损检测方法中最为常用的方法——超声检测方法是如何进行缺陷测量的。
缺陷的测量主要包括三个方法，即当量法、底波高度法和测长法。
缺陷的测量方法不同，主要是根据缺陷的验收标准来定，例如国标4730中关于缺陷的验收标准中规定为缺陷的大小不应超过多大的圆孔，则应选择当量法；而美国的ASME 标准规定的缺陷大小不应超过多长、多深，则应选择测长法等。
另外，本文还重点介绍了一下超声检测方法中缺陷深度的测量方法。
【关键词】缺陷；无损检测；超声波作者简介：苗雨升（1983.10—），男，汉族，黑龙江富裕人，工程硕士，山东核电有限公司，工程师，从事核电站在役检查专业工作。
1 背景介绍超声检测是一种可以检测工件表面特别是表面层下缺陷的无损检测方法。
其通过超声探头发射的超声波在缺陷处产生的反射回波来检测缺陷的位置和大小。
根据AMSE XI卷的要求，采用超声检测方法测量缺陷的大小是通过确定缺陷的长度（沿焊缝方向的长度）和缺陷的深度（垂直工件表面或沿壁厚方向的长度）形成的截面积来判定缺陷的大小。
根据ASME XI卷IWA3000[1]的规定，以近表面缺陷的大小测量为例如下，图中a为缺陷的深度，l为缺陷的长度。
ASME XI卷关于运行阶段缺陷的验收标准就是通过缺陷的长度l和缺陷的深度a以及工件的厚度t来制定的。
由于超声检测方法是通过声压的回波来实现对缺陷的检测的，因此工件的表面粗糙度、表面的清洁度、工件的材质、探头的K值（探头的入射角度）、甚至是操作人员按压探头的力度等因素都可能对声压的回波产生影响，换句话来说超声检测方法的重复性不好。
因此即使是验收标准确定了，如何获得缺陷的真实尺寸是一个难题。
目前美国以及欧洲在超声检测方面的技术处于世界领先，其也已经建立了成熟的超声检测能力验证机构，对检测单位进行真实缺陷的检测考试的方式，认证检测机构的缺陷检出能力以及缺陷大小测量能力。
超声波检测中缺陷数字成像方法及精确定位术
超声波检测中缺陷数字成像方法及精确定位术摘要：超声检测是无损检测的主要技术之一，已被广泛地应用于在线质量控制、在役设备和关键零部件的安全检测之中。
超声波探伤仪作为超声波检测技术实现的载体，在超声波检测中具有重要的研究意义。
为提高超声检测的可靠性和效率，开发研制数字化、智能化、自动化、图像化的超声波无损探伤系统是当今无损检测技术的必然趋势。
随着科学技术的发展，对产品质量提出了越来越高的要求，特别是产品关键零部件的质量问题所造成的事故以及巨大的经济损失，使人们更加认识到了无损检测诊断技术的重要性。
由于超声波检测是利用材料本身或内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响，非破坏性的探测材料内部和表面的缺陷的大小、形状和分布状况以及测定材料性质，具有灵敏度高、穿透力强、检验速度快、成本低、设备简单轻便和对人体无害等一系列优点。
因此，超声波探伤已成为对在用工件、材料进行无损检测的主要的手段之一，被广泛应用于机械制造、交通运输、冶金、电力、石油、化工和国防等各领域，成为保证产品质量、确保设备安全运行的重要手段。
一、超声波检测基本原理及成像系统的结构超声波检测方法虽然很多，各种方法的操作也不尽相同，但它们在检测条件、耦舍与补偿、仪器的调节、缺陷的定位、定量、定性等方面却存在一些通用的技术问题，这些通用技术对发现缺陷并正确评价是很重要的。
其中，脉冲反射法和声波穿透法是超声波检测中最常用的方法。
1、脉冲反射法。
脉冲反射法是超声波探头发射脉冲波到被检试件内，根据反射波的情况来检测试件内缺陷的方法。
根据仪器示波屏上显示的缺陷波形进行判断，当试件完好时，超声波可顺利到达底面，检测图形中只有表示发射脉冲及底面回波两个信号。
若试件中存在缺陷，在检测图形中底面回波前有表示缺陷的回波。
2、声波穿透法。
穿透法是根据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法。
穿透法采用两个探头，一个作发射用，一个作接收用，分别放置在试件的两侧进行检测。
超声波探伤中通过测长法来确定缺陷的长度
超声波探伤中通过测长法来确定缺陷的长度2011-12-02 08:01:07 By 无损检测 在超声波探伤中，当工件中缺陷尺寸大于声束截面时，一般采用测长法来确定缺陷的长度。
测长法是根据缺陷波高与探头移动距离来确定缺陷的尺寸。
按规定的方法测定的缺陷长度称为缺陷的指示长度。
由于实际工件中缺陷的取向、性质、表面状态等都会影响缺陷回波高度，因此缺陷的指示长度总是小于或者等于缺陷的实际长度。
根据测定缺陷长度时的灵敏度基准不同将测长法分为相对灵敏度法、绝对灵敏度法和端点峰值法。
1、相对灵敏度测长法相对灵敏度测长法是以缺陷最高回波为相对基准、沿缺陷的长度方向移动探头，降低一定的dB值来测定缺陷的长度。
降低的dB值有3dB、6 dB、12dB、20dB等几种。
常用的是6dB法和端点6dB法。
（1）6dB法（半波高度法）：由于波高降低6dB后正好为原来的一半，因此6dB法又称半波高度法。
半波高度法的具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波（不能达到饱和）然后沿缺陷方向左右移动探头，当缺陷波高降低一半时，探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度。
6dB法的具体做法是：移动探头找到缺陷的最大反射波后，调节衰减器，使缺陷波高降至基准波高。
然后再用衰减器将仪器灵敏度提高6dB ，沿缺陷方向移动探头，当缺陷波高降至基准波高时，探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度，如（图一）所示。
图一、半波高度法(6dB法)半波高度法(6dB法)是用来对缺陷测长较常用的一种方法。
适用于测长扫查过程中缺陷波只有一个高点的情况。
（2）端点6dB法（端点半波高度法）：当缺陷各部分反射波高有很大变化时，测长采用端点6dB法。
端点6dB法测长的具体做法是：当发现缺陷后，探头沿着缺陷方向左右移动，找到缺陷两端的最大反射波，分别以这两个端点反射波高为基准，继续向左、向右移动探头，当端点反射波高降低一半时（或6dB时），探头中心线之间的距离即为缺陷的指示长度，如（图二）所示。
超声检测测量缺陷大小的方法介绍
Science &Technology Vision
科技视界图1ASME XI 卷IWA-3310-1表面的平面缺陷大小测量[1]
ASME XI 卷关于运行阶段缺陷的验收标准就是通过缺陷的长度l 和缺陷的深度a 以及工件的厚度t 来制定的。
由于超声检测方法是通过声压的回波来实现对缺陷的检测的,因此工件的表面粗糙度、表面的清洁度、工件的材质、探头的K 值(探头的入射角度)、甚至是操作人员按压探头的力度等因素都可能对声压的回波产生影响,换句话来说超声检测方法的重复性不好。
因此即使是验收标准确定了,如何获得
作者简介:苗雨升(1983.10—),男,汉族,黑龙江富裕人,工程硕士,山东核电有限公司94
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能够更直观深入的掌握和理解知识点,更能从主观上真正意识到这门充分调动学生的学习积极性。
抽象概念几何化
我们知道线性代数的很多概念和方法都可以在解析几何中找到若将线性代数中抽象概念几何化,学生会很容易掌握加强理论与应用背景相结合的教学模。
横波端部回波峰值法测量表面开口缺陷对不非表面开口缺陷,当探头前后移动到缺陷的深度方向的上产生了较强的回波波峰F1和F2。
由此可确定缺陷的深度3横波端部回波峰值法测量非表面开口缺陷基本原理同上述测长法中端点6dB 一样,只是测深度时探头垂直于缺陷长度方向,前后移动探头,侧等波高相对于峰值下降一半时作为深度测量的上、下端点,从而确定缺陷的深度。
【参考文献】
Rules For Inservice Inspection of Nuclear Power Plant SECTION XI 1998[Z].
.超声检测[M].2版.北京∶中国劳动社会保障出版社[责任编辑。
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3、层析成像模型试验 （1）介质描述
（2）成像区域观测系统及坐标系
（3）、成像区域射线分布 ）、成像区域射线分布
（4）、层析成像结果 ）、层析成像结果
4、桩身质量层析成像
（1）、工作方法 ）、工作方法
（2）检测结果
第四节 混凝土两次浇注之间结合质量的检测
第五节
表面损伤层检测
第六节
三、基本测试方法 1、平面测试（厚度振动式换能器） 平面测试（厚度振动式换能器） 斜测法、 对测法 、斜测法、单面平测法
2、钻孔或预埋管测试（径 钻孔或预埋管测试（ 向振动式换能器） 向振动式换能器） 3、平面和钻孔混合测试
孔中对测、孔中斜测、 孔中对测、孔中斜测、孔中平测
四、主要影响因素
耦合状态的影响
钢筋的影响
水分的影响
第二节 混凝土裂缝深度检测
一、概述 1、裂缝的形成原因 荷载作用 温度变形 地基不均匀沉降 2、传统检测裂缝深度方法 渗透法 跨缝钻取芯样 水压法
3 传统法特点： 传统法特点： 费时费力 局部造成破坏 检测范围有限 无法获取裂缝延展情况 4 现代测深方法 超声法：单面平测、穿透斜测法、钻孔测试法 超声法：单面平测、穿透斜测法、
三、斜测法 1 适用情况：被测结构有一对相互平行的表面，梁、 适用情况：被测结构有一对相互平行的表面， 柱、板等构件 2 检测方法： 检测方法： 保持T 保持T、R连线距离相等，倾斜角一致，进行过缝和不 连线距离相等，倾斜角一致， 过缝检测，分别读取声时、波幅、频率。 过缝检测，分别读取声时、波幅、频率。 当T、R连线过缝，混凝土失去连续性，在裂缝界面上 连线过缝，混凝土失去连续性， 脉冲信号产生很大衰减，信号微弱，波幅和频率产生很 脉冲信号产生很大衰减，信号微弱， 大差异，据此判断裂缝深度。 大差异，据此判断裂缝深度。 3 特点：直观、可靠、应用广泛 特点：直观、可靠、
钢管混凝土缺陷检测
第七节
混凝土均匀性检测
八节
混凝土钻孔灌注桩质量检测
第五章 超声法检测混凝土缺陷
第一节 概述
一、技术发展历程 1、混凝土无损检测技术，分为两大类： 混凝土无损检测技术，分为两大类： 机械波法：超声脉冲波、冲击脉冲波、声发射 机械波法：超声脉冲波、冲击脉冲波、 特点：1）穿透能力较强；2）设备简单、操作方便 穿透能力较强； 设备简单、 特点： 穿透辐射法： 射线、 射线、 穿透辐射法：x射线、γ射线、中子流 特点：1）射线穿透能力有限；2）设备复杂，需要 射线穿透能力有限； 设备复杂， 特点： 严格的防护措施，现场应用不方便。 严格的防护措施，现场应用不方便。
3 测试孔的要求 孔径比换能器直径大5 孔径比换能器直径大5～10mm 孔深大于裂缝深度 两测试孔应始终在裂缝两侧，轴线保持平行 两测试孔应始终在裂缝两侧， 测试孔间距为2m左右 测试孔间距为2m左右 孔中粉尘碎屑应清理干净 横向测试孔的轴线应具有一定倾斜角
4 裂缝深度及末端位置确定 主要以波幅作为判据，作A～h坐标图 主要以波幅作为判据， 确定裂缝末端位置： 确定裂缝末端位置：钻孔斜测法 传统方法：渗透法：细微裂缝由于渗量小，对 传统方法：渗透法：细微裂缝由于渗量小， 末端位置判断困难。 末端位置判断困难。 压水法：压水孔不能钻太多，测试结果误差大， 压水法：压水孔不能钻太多，测试结果误差大， 测试结果浅于裂缝实际深度； 测试结果浅于裂缝实际深度；
2
2）跨缝声时测量 （1）T、R分别置于以裂缝为中心的两侧，以l′距 分别置于以裂缝为中心的两侧， 离分别读取声时， 离分别读取声时，该声时为脉冲波绕过裂缝末端传 播的距离所用的时间。 播的距离所用的时间。 （2）计算声程
A T l D B T
C
单面平测计算裂缝深度的公式
1 h = 2
tc −1 t
2
推导该式的基本原理（假定）： 推导该式的基本原理（假定）： （1）混凝土结构内声速基本一致 （2）基于裂缝中完全充满空气
问题： 问题： （1） l′与裂缝深度h的关系 与裂缝深度h （2）裂缝中充满水或泥浆，不能反映真实深度。 裂缝中充满水或泥浆，不能反映真实深度。 若无法排除水的存在，可以采用横波换能器进行 若无法排除水的存在， 检测。 检测。 （3）有钢筋穿过裂缝时，测试结果也不能反映裂 有钢筋穿过裂缝时， 缝的真实深度
DJCS-05混凝土裂缝测深仪 DJCS-05混凝土裂缝测深仪
DJCS-05混凝土裂缝测深仪是用于混凝土裂缝深度测试的专用检 DJCS-05混凝土裂缝测深仪是用于混凝土裂缝深度测试的专用检 测仪器。测深原理：振动能量在混凝土内传播，穿过裂缝时， 测仪器。测深原理：振动能量在混凝土内传播，穿过裂缝时，振动 能量在裂缝端点产生衍射，衍射角与裂缝深度具有几何关系， 能量在裂缝端点产生衍射，衍射角与裂缝深度具有几何关系，实现 裂缝的高精度测深。 裂缝的高精度测深。 结果直观：不需测波速，勿需计算， 结果直观：不需测波速，勿需计算，直接显示裂缝深度 数据处理：数据可传入PC机 数据处理：数据可传入PC机，快速生成检测报告 测试深度： 测试深度：<500mm 数据存储：10600个测深数据 数据存储：10600个测深数据 使用环境：温度40℃ 湿度： 使用环境：温度-5—40℃，湿度：85% 220×180× 尺 寸：220×180×80mm 重 量：1000g
二、平测法
1
适用范围：被测结构只有一个表面供超声检测，如路面、 适用范围：被测结构只有一个表面供超声检测，如路面、 飞机跑道、洞室等大体积结构的浅裂缝 飞机跑道、洞室等大体积结构的浅裂缝 检测步骤：1）不跨缝声时测量 检测步骤： （1）：T耦合好保持不动，移动R，使T、R两换能器 ）：T耦合好保持不动，移动R 内边缘间距l 100mm、150mm、200mm……， 内边缘间距l′为100mm、150mm、200mm……， 读取声时t 读取声时ti。 （2）以l′为纵轴，t为横轴，绘制l′-t曲线。 为纵轴， 为横轴，绘制l 曲线。 （3）用统计方法求回归直线方程式 l′=a+bt
二、基本原理： 基本原理：
1、以弹性波在介质中的传播特征为基础； 以弹性波在介质中的传播特征为基础； 2、被测结构的成份、结构、密度不同，则V、t、E、 被测结构的成份、结构、密度不同， f也不同； 也不同； 3 、 可根据声波在介质中的 V 、 A 、 f 等 ， 推断介质的 可根据声波在介质中的V 结构和完整性； 结构和完整性； 4、速度计算：已知L、t，则V=L/t。 V=L/t。 速度计算：已知L
5 问题 （1）混凝土不均匀性的影响 （2）温度和外力的影响 （3）钢筋的影响 （4）裂缝中水的影响
第三节 混凝土不密实区和空洞检测
所谓不密实指的是振捣不够、漏浆或石子架空等造 所谓不密实指的是振捣不够、 成蜂窝状、松散状、疏松状区域。 成蜂窝状、松散状、疏松状区域。 1 测试方法（两对互相平行的表面） 测试方法（两对互相平行的表面） 平面对测 平面斜测 钻孔测法 2不密实区和空洞的判定
四、钻孔测试 1 适用情况：大体积混凝土结构，如水坝、桥墩等 适用情况：大体积混凝土结构，如水坝、 2 测试方法：裂缝两侧钻测试孔，裂缝的一侧多钻一 测试方法：裂缝两侧钻测试孔， 个较浅的孔，以便比较测试参数大小；孔中注满清水； 个较浅的孔，以便比较测试参数大小；孔中注满清水； 不同高度处同步移动T 不同高度处同步移动T、R，分别读取声时、波幅、频 分别读取声时、波幅、 率；根据声时、波幅、频率变化情况判断裂缝深度。 根据声时、波幅、频率变化情况判断裂缝深度。