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                無損檢測新技術(shù)-掃描式?jīng)_擊回波法
                點擊次數(shù):3709 更新時間:2011-08-31

                IE(Impact Echo)沖擊回波方法介紹   

                (一)、沖擊回波方法概述
                沖擊回波法是基于應(yīng)力波的一種檢測結(jié)構(gòu)厚度、缺陷的無損檢測方法。早在20世紀(jì)80年代,美國科內(nèi)爾大學(xué)的Mary Sansalone博士就對該方法進(jìn)行了研究。IE方法不僅能夠快速確定混凝土、砌體結(jié)構(gòu)中的孔洞、蜂窩、裂縫、剝離以及其它缺陷,而且能夠確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的厚度以及缺陷的深度。IE法的一個很重要的優(yōu)點是:只需要一個測試面就可進(jìn)行測試。
                沖擊回波技術(shù)發(fā)展非常迅速,目前已有IES掃描式?jīng)_擊回波系統(tǒng)、帶表面波的沖擊回波系統(tǒng)、超薄沖擊回波檢測系統(tǒng)等多種類型,可根據(jù)工程需要進(jìn)行選擇。IES是IE技術(shù)發(fā)展的一大突破,不僅可以快速連續(xù)檢測,而且增加了檢測項目如預(yù)應(yīng)力管灌漿情況等,此外還可對結(jié)構(gòu)厚度、缺陷進(jìn)行三維成像,具體內(nèi)容見下文介紹。表面波型沖擊回波系統(tǒng)無需取芯標(biāo)定,就可準(zhǔn)確檢測混凝土的厚度。超薄型沖擊回波系統(tǒng)可檢測zui小厚度約5cm的板狀結(jié)構(gòu),拓寬了沖擊回波方法的厚度檢測范圍。目前,IE方法檢測的厚度范圍從5cm~180cm,*一般工程的檢測需要。
                (二)、沖擊回波方法的原理
                IE測試基本原理:如圖1所示。用一個小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面沖擊來產(chǎn)生壓縮波,然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收反射回來的壓縮波。經(jīng)過分析后來計算混凝土的厚度、探測內(nèi)部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。對于無缺陷的平板、路面,沖擊回波試驗中就會得到一個其底面的反射波,這樣在已知壓縮波的波速時,就可以計算厚度了

                 

                圖1:沖擊回波原理示意圖
                (其中source為產(chǎn)生壓縮波的激振源,receiver為反射波的接收器)

                下面,對沖擊回波方法的厚度或缺陷深度計算進(jìn)行更詳細(xì)的說明。如圖2所示,接收器接收到反射波后,通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù),然后確定回波的頻率峰值F,深度計算結(jié)構(gòu)的厚度或缺陷D = (b * VP)/2f(其中b是形狀系數(shù),對板/墻來說是0.96,對于梁和柱該值更小,根據(jù)厚度和寬度的比值確定,VP是壓縮波波速)。圖3給出了某測試點時域圖和頻域圖,圖4給出了無缺陷處和有缺陷處的測試結(jié)果對比。

                  

                圖2:沖擊回波原理圖

                圖3:單點沖擊回波測試的時域和頻域圖

                (三)沖擊回波方法相對于超聲波方法的優(yōu)點
                1、沖擊回波方法只需一個測試面,而超聲波方法需兩個測試面,這在很多情況下很難做到。
                2、沖擊回波方法使用比超聲波更低頻的聲波(IE頻率范圍通常在2~20 kHz),這使得沖擊回波方法避免了超聲波測試中遇到的高信號衰減(high signal attenuation)和過多雜波干擾問題。
                3、沖擊回波方法不需耦合劑,單手即可操作,標(biāo)定后每個測點直接得出結(jié)構(gòu)厚度或缺陷位置、深度信息。而超聲波方法需耦合劑,兩個探頭加大了操作的難度。同時需大量數(shù)據(jù)對比才能確定缺陷的位置,但不能確定缺陷深度。
                4、沖擊回波方法zui深可測180cm的結(jié)構(gòu),而對于超聲波方法測試同樣厚度將非常困難,特別是兩個測試面不易接觸的情況下。
                由以上可以看出,IE沖擊回波方法具有超聲波方法*的*性,該方法將隨著技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,成為混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測的一個重要方法。
                (四)沖擊回波方法的應(yīng)用舉例
                測試可用于評估板、梁、柱、墻、公路路面、飛機(jī)跑道、隧道和大壩等結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀況。IE方法能夠發(fā)現(xiàn)混凝土、木材、石材和砌體中的孔洞、蜂窩、裂縫、剝離以及其它缺陷。如果已知混凝土構(gòu)件的厚度,IE法可以還預(yù)測早期混凝土的強(qiáng)度。

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                圖4:無缺陷和有缺陷頻域圖比較

                (圖4說明:上圖:無缺陷處只有一個頻率峰值,可獲得厚度信息   

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