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混凝土超声波断层扫描仪的应用 | 超声波断层成像 | 超声波脉冲回波

来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2022-05-06 | 590 次浏览 | 分享到:
超声波脉冲回波是一种无损检测 (NDT) 方法,用于扫描混凝土构件中的目标,UPE 方法使用声应力波来研究次表层的特性,并通过识别与混凝土不同的声阻抗异常来定位缺陷。该测试方法旨在解决一般超声波脉冲速度测试的实际限制,例如需要接触混凝土元件的两侧。 虽然传统的超声波脉冲回波仪器能够提供 A 扫描和 B 扫描,但现代超声脉冲回波断层扫描设备能够提供实时 B 扫描,使工程师能够更清楚地看到混凝土中的目标,基于移动的应用程序以及人工智能和现代信号处理技术带来了卓越的速度和清晰度,并且易于使用,其中典型的设备有德国ACS的A1040 MIRA超声波断层扫描仪为代表。

超声波脉冲回波法(UPE)广泛用于混凝土构件的检测,该方法已被证明在确定只有一个测试面的混凝土构件的厚度、检测缺陷(如空隙,蜂窝和分层)以及验证管道中注浆缺陷的位置等方面非常有用。

超声波脉冲回波 

超声波脉冲回波是一种无损检测 (NDT) 方法,用于扫描混凝土构件中的目标,UPE 方法使用声应力波来研究结构的特性,并通过识别与混凝土不同的声阻抗异常来定位缺陷。该测试方法旨在解决一般超声波脉冲速度测试仪的实际限制,例如需要接触混凝土元件的两侧。 虽然传统的超声波脉冲回波仪器能够提供 A 扫描和 B 扫描,但现代超声脉冲回波断层扫描设备能够提供实时 B 扫描,使工程师能够更清楚地看到混凝土中的目标,基于移动的应用程序以及人工智能和现代信号处理技术带来了卓越的测试速度、清晰度以及结构的3D视图,并且易于使用,其中典型的设备有德国ACS的A1040 MIRA超声波断层扫描仪以及瑞士Proceq的PD8050超声波断层成像仪为代表。

超声波脉冲回波是如何工作的?

正如我们前面所讨论的,超声波脉冲回波测试背后的原理概念是测量超声波在混凝土中的传播时间。现代超声波脉冲回波仪器由一组压电换能器组成,这些压电换能器能够通过短脉冲高振幅脉冲、高电压和高电流激发到混凝土表面。当脉冲在混凝土内传播时,它会在空隙或其他内部目标的界面处反射和折射。声阻抗中的任何异常都会导致发射的脉冲和反射的超声波在接收换能器处进行接收。分析信号以及计算波传播时间,根据传输时间或速度进行断层成像。该技术还可用于间接检测内部缺陷的存在,例如开裂、空洞、分层或水平开裂或其他损坏。

A1040 MIR

在混凝土桥面上使用A1040 MIR超声波断层扫描仪进行定位分层和空隙检测


超声波脉冲回波方法的应用

超声波脉冲回波法广泛用于混凝土检测,以下部分描述了主要的应用程序和用例:

1. 检测混凝土构件的厚度

工程师广泛使用A1040 MIR超声波断层扫描仪来评估混凝土构件的厚度。这在具有一侧测试(单面测试)的混凝土元素中特别重要,例如:

隧道衬砌:厚度测量在隧道衬砌的质量控制过程中至关重要,它也是结构评估的重要参数。 

水利隧道:在干线水利隧道中,混凝土超声波断层扫描仪可以帮助工程师估算现有内衬的厚度。这变得极具挑战性,因为涉及带岩心钻孔的作业的侵入性方法既不是安全的也不是经济有效的解决方案,此外在具有高静水压力的浅层中总是存在取芯的风险。  

混凝土罐: 测试用于工业化学过程的混凝土罐通常具有挑战性。此类设施的维护通常有非常短的停机时间窗口,并且允许进入储罐并不总是可行的(除非在必要的维护周期内),混凝土超声波断层扫描仪可以从外表面进行厚度测量和质量评估。

2. 腱管灌浆缺陷

与探地雷达 (GPR)和冲击回波一起,混凝土超声波断层扫描仪可以提供有关后张混凝土构件中筋管灌浆过程中可能发生的空隙和缺陷的关键信息。

3. 定位缺陷

UPE 断层扫描可用于评估混凝土构件中的某些缺陷。UPE可以查明以下缺陷:

分层: UPE 方法可用于评估混凝土桥面、停车场板和混凝土罐中分层的位置和程度

蜂窝: UPE 是新建筑质量控制和质量保证的重要工具,UPE 可用于定位混凝土中的蜂窝

混凝土桥面分层               蜂窝病害

混凝土桥面分层                                                                      施工期间的蜂窝区


4. 质量控制和质量保证

UPE 可用作评估混凝土整体质量的方法。通过测量脉冲速度,工程师可以评估施工后混凝土材料的质量。

5. 钢纤维增强混凝土的评价

虽然 GPR雷达在评估纤维增强混凝土 (FRC) 元件方面存在一定的实际局限性,但混凝土超声波断层扫描仪方法在元件的厚度测量和质量控制方面提供了可靠的替代方案。这使它们成为检查和测钢纤维增强混凝土结构的有效替代方案。

UPE 的局限性和实际考虑

与所有其他 NDT 方法一样,UPE 在某些现场条件下也存在实际挑战。 

测试点的紧密间距: 为了生成可靠且精确的缺陷图,工程师需要在测试点之间使用紧密的间距,对于大型测试区域,这会使测试变得耗时。一个实用的解决方案是使用另一种方法,例如 GPR 进行快速筛选,并使用 UPE 对缺陷进行高分辨率成像。

耦合问题: 声信号的质量很大程度上取决于换能器和混凝土表面的耦合。这种对于粗糙的表面非常具有挑战性。A1040 MIRA混凝土超声波断层扫描仪已通过传感器底部的弹簧支撑机构来解决该问题,以允许在粗糙区域周围进行检测。

未检测到的缺陷: 某些缺陷可能仍未检测到,对于非常浅的缺陷或操作员以低频工作时尤其如此。


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