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超声波断层扫描仪应用于国家级文物建筑三维成像无损检测案例
来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2021-07-01 | 95 次浏览 | 分享到:
MIRA设备并不是基于任何新的测试概念,而是将众所周知的超声波波传播原理和先进的硬件和分析软件包的出现和应用相结合。MIRA技术的主要特点是: *低频干点接触(DPC)超声换能器*合成孔径聚焦技术(SAFT)*非耦合声波接触传感器,适应各种粗糙表面的测量工作,测量前物体表面不需要做任何处理。

1.超声波断层成像仪MIRA技术

MIRA设备并不是基于任何新的测试概念,而是将众所周知的超声波波传播原理和先进的硬件和分析软件包的出现和应用相结合。

MIRA技术的主要特点是:

*低频干点接触(DPC)超声换能器

*合成孔径聚焦技术(SAFT)

*非耦合声波接触传感器,适应各种粗糙表面的测量工作,测量前物体表面不需要做任何处理。

*单向回声技术,自动测量物体的超声波速。

*可根据任务及不同测试条件设置测量单位步长。

*在内置电脑上储存和处理各种数据信号,独立工作,无需外接计算机。

*专业扩展软件,可显示断面影像、物体内部结构的3D影像和物体的B、C、D-Scan,能够定位被测物体内每个发生反射区域的坐标。

*高准确率、高效率和高灵敏度,重量轻、防震,坚固耐用。

*48个(12排每排4个)陶瓷耐磨低频宽带横波干点接触式传感器矩阵,额定工作频率为50千赫,每个传感器都有一个独立的弹簧悬架,无需耦合剂,能适应各种粗糙表面与不平整表面测量,测量前物体表面不需要做任何处理,耐磨陶瓷材料即使用于粗糙表面,也可保证长久的使用寿命

*仪器小巧轻便,可活动的把手可以更舒适的测量物体的水平面、垂直面和顶面。

*大而明亮的TFT显示屏和键盘可以方便设定参数、选择必要的操作模式和测量控制,观察结果,初步分析。可拆卸电池提供长达6小时的连续工作时间,也可以直接使用交流电供电。

2. 测试案例

布鲁塞尔的遗产/正义之宫,这座巨大的历史性石碑建于1866年。它由自然石材和装饰石材结构组成;

2.1 巨石的几何形状

第一个测试是对石材几何形状/厚度进行无损检测评估。测试的石头构成了结构称为“看台”的建设详细图1。

测试区A

•石材类型:石灰石

•石头的厚度在30厘米到200厘米之间。

•校准:通过Mira校准,估计剪切波速为3306m/s

1 石材细节

图2 测试看台的垂直横截面。

显示了图2中黑色箭头所示的测试位置的单横截面图像,石头的厚度估计约为1400mm

石的轮廓是间接绘制的,如图4中粉色虚线所示。石材厚度的变化可以通过剖面来表示。石材厚度在300mm到420mm之间。通过钻孔和内窥检查确定厚度度。  

图4 纵向横截面视图显示的石材轮廓

测试区 B

第二个测试是在列之间压缩的梯形石上进行的。 图 5上的红色箭头表示要测试的表面(梯形)。

图 5 测试的石头视图

图 6 显示了单个 MIRA 横截面,表明在 1450mm 处的剪切波反射。

2.2  石材的完整性

Mira 被用在不同的石头上来评估它们的完整性:

*被测材料的均匀性

*检测分层、结晶面、缝合岩面、纹路

a) 同质性

图 3、4、6表明,即使在 3D 成像的高对比度水平下,测试表面和后壁之间也没有反射或反射很少,所以我们可以得出结论,测试的材料是相当均质的。

b) 异质性/分层/等

图 7 给出了图 5 中绿色箭头指示的柱的调查结果。

图 7 横断面显示多个MIRA横波反射。

该横截面表明在 500 毫米处有强烈的 MIRA 横波反射,代表柱的厚度。

在 100mm 和 200mm 处检测到的其他较弱反射对应于 2 个缝合岩面的深度,这通过岩心检查得到证实。

2.3 覆盖层剥落早期发现

饰面石材由于钢构件的腐蚀而发生剥落。MIRA被用来评估这些早期剥落,并绘制石头轮廓。

图8显示了这些石头的视图。

•石材类型:白石灰石(Tercé)

•石材厚度:预计在30 - 60厘米之间

•校准:通过Mira校准估计横波速度为1936m/s。


图8 饰面石材视图

图 9显示了测试饰面石材的横截面。 这些数字表明:

• 90 毫米深的剥落(见图 13 和 14)

• 在 250mm 和 500mm 处有两种不同的后壁反射

这已通过分解和岩心样品验证。

可以按照图 9 中粉红色虚线所示绘制饰面石材砌体轮廓。

图 9 纵断面视图显示剪切波反射(在250mm和500mm),剥落和石头轮廓。

图 10  剥落示列,显示了由于钢构件腐蚀而剥落的两个例子

结论:

A1040 MIRA超声波断层扫描仪的技术是一项仍在发展中的新技术前景广阔。它允许对材料完整性进行现场快速评估,三维图像技术使结果易于分析。MIRA系统在分析天然石材结构时也非常有效。这种用户友好的技术可以用于分析更大的深度超过2m。此外它允许不同深度的多个缺陷检测,该技术已成功应用于电缆管道的检测和注浆缺陷评价。