超聲法

聲波在均勻的固體介質(zhì)中傳播時(shí)，特別是在金屬中定向傳播過程中，實(shí)際上并沒有什么衰減，而在金屬與空氣界面上則幾乎全被反射回來。這就是利用聲波來檢測金屬零部件均勻性和零件內(nèi)是否有氣孔、裂縫、鑄造等缺陷的物理基礎(chǔ)。而混凝土超聲探測亦是根據(jù)這一原理來研究混凝土的結(jié)構(gòu)形態(tài)。目前比較成功的方法有以下幾種類型：
1.用超聲波通過混凝土來判斷混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法，叫透射法或穿透法；
2.用聲波所產(chǎn)生的回波信號來研究混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及裂縫位置及波速叫反射法；
3.用聲波的界面滑行波來研究巖體的下伏界面速度及界面位置的方法叫折射法；
4.用鉆孔來了解混凝土內(nèi)波速及結(jié)構(gòu)特征隨深度的變化，稱為孔中測定法。

下面分別介紹各種方法工作的特點(diǎn)及使用條件．

〔Ⅰ〕透射波（直達(dá)波）法：

混凝土超聲波透射法，是一種簡單而效果又是最好的探測方法．采用透射法發(fā)收、換能器機(jī)－電，電－機(jī)轉(zhuǎn)換效率高，因而在混凝土中的穿透能力相對較強(qiáng)，傳播距離相對較長，可以擴(kuò)大探測范圍。透射波法可以獲得較反射波法大幾倍，較折射波法大幾十倍的能量，因而波形單純、清楚、干擾較小，初至清晰，各類波形易于辨認(rèn)。透射波法要求發(fā)射探頭和接受探頭之間的距離必須能夠準(zhǔn)確丈量，否則計(jì)算出來的誤差值較大，反而影響了測量的精度。當(dāng)被測對象較破碎，或存在張裂縫時(shí)巖體對聲波的衰減系數(shù)較大，以及做大距離測試，可采用錘擊法。這時(shí)接收仍可采用單片彎曲式換能器接收，其諧振頻率以10千赫左右為宜。因?yàn)樵诨炷辽霞影宓募ぐl(fā)頻率主頻約在數(shù)千赫。鑒于這時(shí)所測聲時(shí)值較大，發(fā)射到接收的系統(tǒng)延時(shí)值在數(shù)微秒，可忽略，故不再計(jì)較t0的值。

〔Ⅱ〕反射波（回波）法
用發(fā)射、接收換能器檢測混凝土質(zhì)量。超聲波在混凝土中傳播時(shí)，所遇到的每個(gè)波阻抗面上，都將發(fā)生反射、透射現(xiàn)象，在有幾個(gè)波阻抗面存在時(shí)，則在每個(gè)界面上都將發(fā)生反射和透射。這樣我們在混凝土表面上可以觀測到一系列依次到達(dá)的反射波.   反射波的強(qiáng)度不僅與入射波的強(qiáng)度有關(guān)外，而且決定界面的反射系數(shù)，即決定兩種介質(zhì)的聲阻抗。聲波在介質(zhì)中傳播過程中，由于波前的發(fā)散作用和凝滯及阻尼等吸收作用，波內(nèi)稀疏部分與壓縮部分中間之熱傳導(dǎo)及輻射，以及反射波形成過程中都會(huì)使入射波的振幅隨著傳播的距離增加而迅速衰減，在均勻同性介質(zhì)中，振幅隨距離按指數(shù)規(guī)律衰減。在各向異性介質(zhì)中,振幅一方面要隨距離衰減外，而且隨著節(jié)理、層理、界面曲率、混凝土結(jié)構(gòu)的破碎程度、裂縫的寬度和長度及與波傳播的方向等因素有關(guān)，無一定規(guī)律的衰減，在計(jì)算時(shí)，這要看諸影響因素中起主導(dǎo)作用的是什么，抓住主要矛盾，再考慮其它因素?；炷敛痪鶆蚧蛘哂山缑嫫扑榈炔ㄗ杩姑娴牟煌斐傻姆瓷洳ǎ?dāng)波阻抗面距離小于波形振動(dòng)的延續(xù)面時(shí)，則往往造成兩個(gè)波形振動(dòng)帶的干涉使之產(chǎn)生疊加，反射波多層薄層分辯率最好的位置是在發(fā)射探頭附近，發(fā)射和接收探頭距離過大，則往往使之淺層反射波振動(dòng)帶來嚴(yán)重干擾下層的反射波，這時(shí)超聲波形圖將是及其復(fù)雜而無法分辨的。因此，在應(yīng)用反射法時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
①接收探頭應(yīng)盡量靠近發(fā)射探頭，因?yàn)檫@時(shí)波具有穩(wěn)定的強(qiáng)度和一致的波形，這使得反射波容易追蹤。
②在發(fā)射探頭附近的測區(qū)內(nèi)，反射波法可以分辨界面相距較近的反射波。并且干擾最小。
③觀測點(diǎn)距離發(fā)射探頭不遠(yuǎn)時(shí)，反射波射線在方向上接近于反射面的法線。因此上部混凝土中間分界面上折射的影響大大減少，這樣就便于認(rèn)識波形和提高解釋的精度。

〔Ⅲ〕折射法
適用于表層混凝土有損傷

〔Ⅳ〕需要預(yù)先埋管或鉆孔