Page 88 - 无损检测2024年第十二期

陈承申，等：

超声横波三维成像技术在混凝土结构检测中的应用

表1 不同预设速度下检测结果偏差统计 速，转换结果如图8所示，并计算测区范围内横波波
（结构厚度650 mm） 速的平均值后与超声横波三维成像仪的测试结果对
预设速度/ 结构厚度检 与实际厚度 差值 比，利用式（5）计算转换横波速度的中误差，即
序号
（m · s ） 测值/mm 差值/mm 百分比%
−1
1 2 000 418 -232 -35.7 （5）
±
2 2 500 532 -118 -18.2
3 2 700 576 -74 -11.4
式中：M为通过公式转换横波速度的误差；n为参与
4 2 900 623 -27 -4.2
计算的横波速度总数； V∆ 为通过公式转换的横波
5 自动计算 663 13 2.0 S i
6 3 200 672 22 3.4 速度值与测试的横波速度值之间的差值。
7 3 500 751 101 15.5 计算结果如表2所示，表中超声横波三维成像
8 4 000 854 204 31.4
仪测试的横波波速平均值为3 191 m · s 。可以看
−1
试纵波速度，其测试原理如图7（a）所示，获取信号在 出，甘利灯公式转换结果与测试结果最接近，测试中
A，B点间的传播时间，测试结果如图7（b）所示，测 误差也最小，满足测试需求。
试时默认结构体表层介质均匀，且A，B点间无裂纹。 2.2 频率的影响
参考CASTAGNA[式（2）、SMITH[式（3）、甘 文章通过设定不同发射频率，总结频率对检测
]
]
利灯[式（4）、李庆忠等的研究成果 [3-7] ，选取适合混 结果的影响规律。超声波在混凝土构件内部传播过
]
凝土结构纵、横波速的转换公式，即 程中的能量衰减主要包括扩散衰减、散射衰减和吸
V =1.360+1.16V （2） 收衰减，除随着传播距离衰减外，其衰减系数与频率
P S
呈线性强相关关系 [8-12] ，相关性可以表示为
V =0.790+1.425V （3）
P S α γ= f （6）
V =0.937+1.35V （4）
P S 式中： α 为衰减系数；γ 为常数，与混凝土介质的品质
f
式中：V 为纵波波速；V 为横波波速。 因子有关；为发射频率。
S
P
利用上述公式把测区的纵波速度转换为横波波 从超声横波剖面图中可以看出，发射频率越低，

图 7 超声纵波速度测试原理及测试结果

图 8 基于不同公式的纵波速度 - 横波速度转换结果
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测