超声波法-混凝土裂缝深度(声速自动计算)
基于超声波技术的水泥混凝土裂缝深度检测
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇꎬｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｉｍｅ － ｄｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄꎬｃｒａｃｋ ｄｅｐｔｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｅｍｂｅｒｓ. Ｔｈｅ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ
ｓａｆｅｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｄｅｐｔｈ ｉｓ ｎｏｎ － ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｕｌｔｒａ￣
在国外ꎬ加拿大的 Ｌｅｓｌｉｅ 和 ＣＨｅｅｓｍａｎ、英国的 Ｒ Ｊｏｎｅｓ 成
采用时距法对裂缝进行测量ꎬ将 Ｔ、Ｒ 换能器分别置于裂缝对
超声波检测和冲击弹性波检测 [１] ꎮ
功使用超声波法对混凝土进行检测[２] ꎬ美国 Ｃｈｉ － Ｗｏｎ Ｉｎ 等人
对混凝土内部裂缝位置和深度的计算做了详细研究
[３ － ６]
修补是很有必要的措施ꎮ 在此之前必须对混凝土裂缝进行检
程中能量逐渐减弱ꎬ影响后续波形分析ꎬ造成计算误差ꎻ当收
测ꎬ研究裂缝形成原因、状态的发展趋势ꎬ从而对混凝土质量
发换能器的间距过小时ꎬ超声波波形将产生严重畸变ꎬ导致声
情况评定与计量ꎮ 混凝土裂缝检测方法有多种ꎬ常见方法有
时测量的误差增大ꎬ从而导致裂缝深度测量误差ꎮ 因此ꎬ在对
超声波检测混凝土裂缝深度试验记录表-概述说明以及解释
超声波检测混凝土裂缝深度试验记录表-概述说明以及解释1.引言1.1 概述混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的重要材料，然而在使用过程中常常会出现裂缝现象，这不仅影响到结构的美观性，更可能对结构的强度和耐久性造成影响。
因此，对混凝土裂缝的检测和分析就显得尤为重要。
超声波检测是一种非破坏性检测方法，通过声波在材料中传播的特性，可以较准确地检测并评估混凝土裂缝的深度。
本文通过实验对超声波检测混凝土裂缝深度进行了系统性的研究和试验，旨在为混凝土结构的质量评估提供可靠依据。
在下文中，我们将介绍超声波检测的原理及其在混凝土裂缝检测中的应用，详细描述实验设备和方法，并总结试验记录表的结果。
通过这些内容的介绍，我们将为混凝土裂缝检测提供一种快速、准确、可靠的方法，并展望其在工程实践中的应用前景。
1.2 文章结构:本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
引言部分主要对超声波检测混凝土裂缝深度的背景和意义进行概述，介绍文章的目的和结构安排，以便读者对全文有一个整体的了解。
正文部分将详细介绍超声波检测的原理、实验所使用的设备和方法，并给出试验记录表以展示实验数据，以便读者了解实验的具体操作和结果。
结论部分将对实验结果进行分析和讨论，展望该技术在未来的应用前景，并对整个实验过程和结论进行总结，为读者提供一个清晰的结论和总结。
1.3 目的: 本次实验旨在探究利用超声波技术检测混凝土裂缝深度的有效性，验证该方法在混凝土结构裂缝检测中的应用价值。
通过对不同深度裂缝的超声波检测，分析检测结果并总结经验，为今后混凝土结构裂缝检测提供参考和借鉴。
希望通过本次实验，能够为深入研究混凝土结构裂缝检测方法提供有益的实践经验。
部分的内容2.正文2.1 超声波检测原理超声波是一种高频声波，其频率通常超过人类听觉频率范围（20kHz）。
在混凝土结构中，由于其材料特性不均匀性，裂缝、孔隙、偏差等缺陷会导致超声波在传播过程中发生反射、折射和衰减。
超声波检测混凝土裂缝深度JGHNT05
1. 适用范围、检测项目及技术标准1.1.适用范围本细则适用于测量混凝土建筑物中深度不大于500mm 的裂缝。
不适用于裂缝内有水或穿过裂缝的钢筋太密的情况。
1.2.基本原理:利用超声波绕过裂缝末端的传播时间(简称声时)来计算裂缝深度。
如图8.10.2所示,将换能器对称地置于裂缝两側, 测得传播时问为t, (t1是超声波绕过裂缝末端所需的时间),设混*v）/2=AD图裂缝深度测试凝土声速为 v,可得: （t1则裂缝深度为: d'一两换能器之间的净距; d一超声传播的实际距高将换能器平置于无缝的混擬土表面上, 相距同样为d' , 测得传播时间为t0,则t0·v=d,代入上式,则可得另一公式:1.3.检测项目超声波法检测混擬土裂缝深度（平测法）。
1.4.引用标准JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》2.检测设备2.1.非金属超声检测仪: 技术性能应符合JTJ270-98规程附录G中的有关规定；2.2.钢卷尺。
3.试验步骤3.1.无缝处平测声时和传播距离的计算:将发、收换能器平置于裂缝附近有代表性的、质量均匀的混凝i表面上,两换能器相距(以换能器内边缘为准)为d',在不同的d'值(如50、100、150、200、250、300mm等,必要时再适当增加)的情况下,测读出一一系列各相应的传播时间t0。
以距离d'为纵坐标,时间t0为横坐标,将数据点绘在坐标纸上。
若被测处的混凝土质量均匀、无缺陷, 则各点应大致在一条直线上, 根据图形计算出这直线的斜率(用直线回归计算法) , 该斜率即为超声波在该处混擬土中的传播速度v (简称声速) 。
按公式d= t0·v计算出发、收换能器在不同的距离下的一系列超声波传播距离d, d大于相应的d'。
3.2.绕缝传播时间的测量:(1) 垂直裂缝:将发、收换能器平置于混凝土表面上裂缝的各一側, 两换能器中心的联线应垂直于裂缝的走向, 换能器对称于裂缝, 在同一连线上彼此相距(以换能器内边缘为准)为 d'。
超声波检测混凝土裂缝深度
江 苏 省 交 通 科 学 研 究 院
JIANGSU TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE
（2）数字式 ）
接收信号转化为离散数字量，具有采集、 接收信号转化为离散数字量，具有采集、储存数字信号 、测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。 测读声学参数和对数字信号处理的智能化功能。 现有： （ ） 现有：RS-ST01D（P）便携式超声波非破损数字显示测 试仪； 数字超声波探伤仪； 试仪；HUD30数字超声波探伤仪；CTS-2000数字超声波探 数字超声波探伤仪 数字超声波探 伤仪； 伤仪； USN-15型数字超声波探伤仪；EPOCH-4型数字超 型数字超声波探伤仪； 型 声波探伤仪； 型便携式数字超声波探伤仪等 声波探伤仪；KM-180型便携式数字超声波探伤仪等。 型便携式数字超声波探伤仪
四、局限性
1.被测裂缝中不得有积水或泥浆等； 被测裂缝中不得有积水或泥浆等； 被测裂缝中不得有积水或泥浆等 2.被测混凝土的均匀性对结果影响很大，均匀性差或混凝土 被测混凝土的均匀性对结果影响 内存在缺陷可能导致结果误差较大甚至得出错误结果； 内存在缺陷可能导致结果误差较大甚至得出错误结果； 3.测试过程对操作者有较高要求，要有熟练的经验和理论 测试过程对操作者有较高要求， 测试过程对操作者有较高要求 基础； 基础； 4.对换能器与混凝土的接触面要求较高，常采用耦合剂， 对换能器与混凝土的接触面要求较高，常采用耦合剂， 对换能器与混凝土的接触面要求较高 如有不平和麻面时需进行打磨。 如有不平和麻面时需进行打磨。
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如难于发现首波反相，则以不同测距按 式和(3.2)式 如难于发现首波反相，则以不同测距按(3.1)式和 式和 式
基于超声波的混凝土裂缝检测方法
基于超声波的混凝土裂缝检测方法一、绪论混凝土是一种常见的建筑材料，但随着时间的推移和外界环境的影响，混凝土表面会出现裂缝，使得混凝土的强度和耐久性降低，因此混凝土裂缝的检测和修补对于保障建筑的安全和延长使用寿命具有重要意义。
超声波作为一种无损检测技术，可以有效地检测混凝土裂缝，本文将介绍一种基于超声波的混凝土裂缝检测方法。
二、超声波的基本原理超声波是指频率大于20kHz的机械波，是一种高频声波。
超声波在固体材料中传播时会发生多次反射和折射，这种反射和折射会受到材料的密度、声速、声阻抗等因素的影响。
因此，通过分析超声波在材料中的传播和反射情况，可以判断材料内部的结构和缺陷。
三、超声波在混凝土中的应用混凝土是一种多孔材料，其内部存在着许多空隙和裂缝，这些缺陷会影响混凝土的强度和耐久性。
超声波在混凝土中的传播速度和反射特性受到混凝土的密度、含水量、弹性模量等因素的影响，因此可以通过超声波检测混凝土内部的缺陷和裂缝。
四、超声波混凝土裂缝检测方法1. 实验器材超声波检测仪、混凝土样品、液体耦合剂、标尺、笔记本电脑。
2. 实验步骤（1）制备混凝土样品：将混凝土制成正方形样品，大小为10cm×10cm×10cm。
（2）将液体耦合剂均匀地涂在混凝土样品的表面上。
（3）将超声波检测仪的探头放在混凝土样品的表面上，调整探头和样品的距离，使其紧密贴合。
（4）启动超声波检测仪，开始检测混凝土样品内部的裂缝和缺陷。
在检测过程中，可以通过软件对数据进行实时监测和分析。
（5）检测结束后，将数据保存到电脑中，并根据数据分析结果判断混凝土样品内部的裂缝和缺陷情况。
五、结论通过基于超声波的混凝土裂缝检测方法，可以快速、准确地检测混凝土内部的裂缝和缺陷，为混凝土的修补和保养提供了依据。
同时，该方法具有无损检测、操作简便、数据可靠等优点，可以广泛应用于混凝土结构的检测和评估。
混凝土裂缝深度超声波检测方法(完整)
混凝土裂缝深度超声波检测方法林维正1 原来裂缝深度检测方法对混凝土浅裂缝深度（50cm以下）超声法检测主要有以下几种方法，如图1所示的t c－t0法，图2所示的英国标准BS－4408法等，“测缺规程”推荐使用t c－t0法[2，3]。
上述方法中，声通路测距BS－4408法以二换能器的边到边计算，而t c－t0法则以二换能器的中到中计算，实际上声通路既不是二换能器的边到边距离，也不是中到中距离，“测缺规程”中介绍了以平测“时距”坐标图中L轴的截矩，即直线议程回归系数的常数项作为修正值，修正后的测距提高了t c－t0法测试精度，但增加了检测工作量，实际操作较麻烦，且复测时，往往由于二换能器的耦合状态程度及其间距的变化，使检测结果重复性不良。
应用BS－4408法时，当二换能器跨缝间距为60cm，发射换能器声能在裂缝处产生很大衰减，绕过裂缝传播到接收换能器的超声信号已很微弱，因此日本国提出了“修改BS－4408法”方案，此方案将换能器到裂缝的距离改为a1＜10cm，这样就使二换能器跨缝最大间距缩短在40cm以内。
“测缺规程”的条文说明部分（表4.2.1）中，当边－边平测距离为20.25cm时，按t c－t0法计算的误差较大，表4.2.1中检测精度较高的数据处理判定值为舍弃了该两组数据后的平均值。
条文说明第4.3.1条仅作了关于舍弃Lˊ＜d c数据的提示，实际上当二换能器测距小于裂缝深度时，超声波接收波形产生了严重畸变，导致声时测读困难，这就是造成较大误差的直接原因。
表4.2.1中未知数t c－t0法在现场检测中对错误测读数值的取舍是一个不易处理的问题。
“测缺规程”的条文说明第4.1.3条指出：当钢管穿过裂缝而又靠近换能器时，钢管将使声信号“短路”，读取的声时不反映裂缝深度，因此换能器的连线应避开主钢管一定距离a，a 应使绕裂缝而过的信号先于经钢管“短路”的信号到达接收换能器，按一般的钢管混凝土及探测距离L计算，a应大于等于1.5倍的裂缝深度。
超声波测混凝土裂缝深度原理规范
5.2 单面平测法5.2.1 当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm 时，可采用单面平测法。
平测时应在裂缝的被测部位，以不同的测距，按跨缝和不跨缝布置测点（布置测点时应避开钢筋的影响）进行测量，其测量步骤应为：1 不跨缝的声时测量：将T 和R 换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距（l'）等于100、150、200、250mm ……分别读取声时值(ti)，绘制“时-距”坐标图（见图5.2.1-1）或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：l i =a+bt i每测点超声实际传播的距离应为： a l l i i +'= (5.2.1-1)式中 l i ——第i 点的超声实际传播距离(mm)；l ˊi ——第i 点的R 、T 换能器内边缘间距(mm)；a ——“时-距”图中l ˊ轴的截距或回归直线方程的常数项(mm)。
不跨缝平测的混凝土声速值为：v=(l 'n -l '1)/(t n -t 1) (km/s) (5.1.1-2)或v=b (km/s)式中l 'n ，l '1---第n 点和第1点的测距（mm ）;t n ,t 1---第n 点和第1点读取的声时值（μs ）;b---回归系数。
2 跨缝的声时测量：如图(5.2.1-2)所示，将T 、R 换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，以l ˊ=100、150、200、250、300mm ……分别读声时值t 0i ，同时观察首波相位的变化。
5.2.2平测法检测，裂缝深度应按下式计算： l ˊ(mm)t 1 t 2 t 3 t 4 t(μs)l 1ˊl 2ˊl 3ˊl 4ˊa l 1 l 2 图5.2.1-1 平测“时-距”图l l ˊ hc图5.2.1-2 绕过裂缝测试图1220-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i i ici l t l h (5.2.1-1) m hc =∑=ni ci h n 11 (5.2.2 -2) 式中 l i ——不跨缝平测时第i 点的超声波实际传播距离(mm);h ci -——第i 点计算的裂缝深度值(mm)；t 0i ——第i 点跨缝平测的声时值（μs ）；m hc ——各测点计算裂缝深度的平均值（mm ）;n ——测点数。
超声波检测混凝土裂缝深度
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误差分析和修正方法
由于实际操作中存在多种误差源，如 超声波发射和接收装置的精度、混凝 土材料的不均匀性等，因此需要分析 误差来源并进行修正。
修正方法包括：提高超声波发射和接 收装置的精度、对不同深度的裂缝进 行多次测量并取平均值、根据混凝土 材料的性质进行误差修正等。
CHAPTER 04
实际应用案例
裂缝深度对超声波传播时间的影响程度与混凝土的密度、弹性模量等材料属性有关。
超声波传播时间与裂缝深度的计算公式
01
根据混凝土的物理性质和超声波 的传播特性，通过数学模型计算 超声波传播时间与裂缝深度的关 系。
02
常用的计算公式包括：H=Δt×V/2， 其中H为裂缝深度，Δt为超声波传 播时间，V为超声波在混凝土中的 传播速度。
检测操作
将超声波探头放置在混凝土表 面，调整探头角度，启动设备 进行检测。
结果评估
根据数据分析结果，对混凝土 结构的内部缺陷进行评估，提 出相应的处理建议。
CHAPTER 03
混凝土裂缝深度与超声波传播时间 的关系
混凝土裂缝深度对超声波传播时间的影响
裂缝深度越大，超声波传播时间越长。 裂缝深度越小，超声波传播时间越短。
案例一：某桥梁的混凝土裂缝深度检测
桥梁名称
某大型公路桥梁
检测目的
评估桥梁混凝土结构中裂缝的深度和分布情况，以确保结构安全
检测方法
采用超声波检测技术，通过在混凝土表面布置一系列传感器，接收裂 缝反射的声波信号，并分析信号传播时间，以确定裂缝深度
结果分析
经过数据处理和分析，成功检测出桥梁混凝土结构中的裂缝深度，为 后续的加固和维护提供了依据。
信号处理单元负责对接收到的 信号进行处理和分析，提取有 用的信息，如波速、波形等。
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试验室名称：— 工程部位/用途 浇筑方式 样品描述 试验依据 主要仪器设备及 编号 衡重式路肩挡土墙墙身 连续浇筑 表面光洁、干净、干燥 CECS21：2000 ZBL-F800裂缝综合测试仪（SY07014） 换能器内边缘间距（mm）及对应声时（µs） l1 LF-01 100 t1 30.7 平均声速（km/s） 裂缝深度 h≤500mm 裂缝编号 l1 LF-01 100 t1 72.1 裂缝深度值 111.0 l2 150 t2 45.8 l3 200 t3 60.7 l4 250 t4 74.9 3.415 换能器间距（mm）、对应声时（µs）及裂缝深度（mm） l2 150 t2 80.6 113.2 l3 200 t3 90.7 115.3 l4 250 t4 98.9 109.8 l5 300 t5 107.3 100.3 109.9 换能器从上至下提升距离（mm）及波幅（dB） l1 裂缝深度 h＞500mm t1 裂缝深度（mm） 备注： l2 t2 l3 t3 l4 t4 l5 t5 l6 t6 l6 350 t6 121.0 104.3 l5 300 t5 92.0 l6 350 t6 104.5 记录编号： 委托/任务编号 样品编号 试验日期 试验条件
第2页，共2页 QJ0104c
JL-2015-JGT-0003 WT-2015-0341 YP-2015-JGT-0003 2015-03-11 晴
裂缝编号
l7 400 t7 117.6
l7 400 t7 133.1 101.5
裂缝深度平均值（mm） 裂缝编号
l7 t7 -
试验：
复核：
日期：
年
月
日ห้องสมุดไป่ตู้