超声波在物体质量检测中的运用――表面损伤层检测
摘要： 超声波检测还可以分为超声波探伤和超声波测厚，以及超声波测晶粒度和测应力等。
脉冲反射法是根据缺陷的回波和底面的回波进行判断，穿透法是根据缺陷的阴影来判断缺陷情况，而共振法是根据被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚。
下载论文网 关键词：超声波 超声脉冲法 损伤厚度 混凝土和钢筋混凝土结构物，在施工和使用过程中，其表面层会在物理和化学的因素作用下受到损坏。
物理因素大致有火焰和冰冻；化学因素大致有酸、碱盐类。
结构物受到这些因素作用时其表层损坏程度除了作用时间的长短及反复循环次数有关外，还与混凝土本身的某些物质有关系，例如体积比表面积大、龄期、水泥用量、水灰比及捣实程度等。
在考察上述问题时，人们都假定混凝土的损伤层与未损伤部份具有明显的分界线。
实际情况并非如此，国外一些研究人员曾用射线照相法观察因化学作用对混凝土产生的腐蚀情况。
从我们的工程实测结果来看，也反映了此种情况，总是最外层损伤严重，越向里深入，损伤程度越轻，其强度和声速的分布应该是连续圆滑的。
但人们为了计算方便，损伤层与未损伤部分简单地分为两层来考虑。
▲▲ 一、测试方法 超声脉冲法检测混凝土表面损伤层厚度的方法大致有两种： ①单面平测法 此法可应用于仅有一个可测表面的结构，也可就应用于损伤层位于两个对应面上的结构或构件。
将发射换能器T置于测试面某一点保持不变，再将接收换能器R以测距li=100、150、200……mm，依次置于各点，读取相应的声时值ti。
此法的基本原理是，当T、R换能器的间距较近时，脉冲波沿表面损伤层传播的时间最短，首先到达接收换能器，此时读取的声时值反映了损伤层混凝土的传播速度。
当T、R换能器的间距较大时，脉冲波透过损伤层沿着未损伤混凝土传播的时间短，此时读取的声时中大部分是反映未损伤混凝土的传播速度。
当T、R换能器的间距达到某一测距t0时，沿损伤层传播的脉冲波与经过两次角度沿未损伤混传播的脉冲波同时到达接收换能器，此时便有下面的等式： 由于平面式换能器辐射声场的扩散角与其频率成反比，频率越低，声场的扩散越大，平测时传播到接收换能器的脉冲信号越强，所以平测法一般都采用30―50kHz的低频换能器。
这种方法还可以用来测量双层结构中不可测层的脉冲传播速度。
但是必要的测试条件是，要求内层声速（v2）大于面层的声速（v1）。
有时由于损伤程度较轻或损伤层厚度不大，可能出现v1、v2的差值不大。
因此，测量时必须准确测量T、R换能器之间的距离。
②逐层穿透法 事先在损伤结构的一对平行表面上，分别钻出一对对不同深度的测试孔，孔径为50mm左右，然后用直径小于50mm的平面式换能器，分别在不同深度的一对测孔中进行测试，读取声时值和测试距离，并计算其声速值。
或者在结构同一位置先测一次声速，然后凿开一定深度的测孔，在孔中测一次声速，再将测孔增加一定深度，再测声速，直至两次测得的声速之差小于2%或接近于最大值时为止。
▲▲ 二、损伤层厚度判定 当采用单面平测时，将各测点的声时测值t1的相应的测距值l1绘制“时—距”坐标图。
两条直线的交点B所对应的测距定为l0，直线AB的斜率，便是损伤层混凝土的声速v1，直线BC的斜率，便是未损伤混凝土的声速v2，则有： 根据（6）式便可计算损伤层厚度d。
为便于绘制“时—距”图，每一测区的测点数不得少于5点，如果被测结构各测区的损伤层厚度差异较大，应适当增加测区数。
当采用逐层穿透法检测时，可将每次测量的声速值(v1)和测孔深度值(h1)绘制“v—h”曲线，当声速趋于基本稳定的测孔深度，便是混凝土损伤层的厚度h。
参考文献： [1]林维正.苏勇.洪有根.混凝土裂缝深度超声波检测方法[J].无损检测，2001年（8）：323―326 [2]林维正.检测混凝土质量的超生脉冲法的进展[J].无损检测，1981年（6）：26―32 [3]洪国富.超声检测灌注桩混凝土质量[J].公路，2002年（7）：53―56 （责任编辑：罗云凤）。