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关于超声检测中的几个问题

一、超声法及综合法测强
1．测量精度问题
混凝土强度～声速关系为f=av^b，这是幂函数。由误差传递分析可知：
δf=bδv                               （1）
式中δf、δv分别为强度与声速的最大相对误差；
b为相关式中的回归系数，通常为4～6之间。
这就是说，声速测量误差或其波动所引起计算强度误差或波动要大4～6倍。如果希望由声速测量引起的推算强度的误差不超过10％（还有相关曲线带来的误差），则声速测量的误差应控制在 ＝1.7～2.5范围内，平均为2.2％。要求δv为2.2％，而声速v＝l／t，因为δv＝δ1＋δt，若距离的测量误差以1％计，则声时的最大误差δt＝δv－δt＝2.2－1.0＝1.2％。
1.2％的准确度是很高的，长距离测量时问题不大，短测距时则应认真对待。例如，测15cm试件，声时为30μs，要达到1.2％的准确度，声时测量的绝对误差应小于30×1.2％＝0.36μs。正因为如此，有一系列问题要注意：
（1）超声仪测时最小分度应为0.1μs；（2）测读声时时首波起点要仔细对准；（3）t₀要标定准；（4）各种影响测量结果的因素，如测距、混凝土湿度、探头频率等影响都应考虑。
2．估计强度的变化
缺陷处的强度（不是泥砂）可按（1）式进行粗略估计，
即：声速减少1％，强度降低5％。
3．超声测试中的标准差与离差系数问题

1. 分组抽样与单个抽样的标准差与离差系数

二者是不同的，但有以下关系：

式中S_单、C_V单――单个抽样的标准差、离差系数
S_组、C_V组――分组抽样的标准差、离差系数
n――每组中试件个数
当n＝1，S_组＝S_单，n越大，二者差别越大。
超声测试获得的计算强度标准差是分组抽样的结果，
取样试件是单个抽样的结果，二者是不同的，不能套用。
测距越大，差别也越大。
二者关系如（2）式：  
 
更不能用波速的标准差或离差系数来评判混凝土的匀质性。如前所述，波速的标准差或离差系数比强度标准差或离差系数小“b”倍。只能用于测距下的相对比较。
二、关于不同类型的波
1．不同类型波的波速
超声探头振动会发出各种类型的波。屏幕上的波只有正、负和振幅大小之分，如何来识别判断？不同类型的波其速度不同：
纵波速度                                    （3）
横波速度                                         （4）
表面波速度                                     （5）
式中ρ――密度；E――杨氏模量； ――泊松比                                                    （6）
一般固体 在0.3左右， ≈2，混凝土 在0.2－0.3左右，  ＝1.63－1.87，因为V_R≈0.9V_S，V_P≈（1.8－2.0）V_R
2．测试中的波形：
 
3．用普通纵波探头测定表面波波速及弹性模量用平
测法进行多点测试，在坐标图上可获得二条直线，它们的
斜率分别是混凝土纵波波速、表面波速。根据这二个波速，
可求解得混凝土的弹性模量和泊松比。
4．关于双探头测厚
如下图所示，利用双探头测量，认为接收波中振幅
增大点是底面反射波的初至点，测定声时，从而计算出
厚度h值。
  
若忽略表面波，认为凡振幅突然增大并反相的波是底面反射波的到达是不全面的。若混凝土的 按1.9计，当AB＋BC＜1.9AC时，波形突然增大和反相应是表面波的到达。当AB＋BC＝1.9AC，底面反射波与表面波同时到达，此时，a角为58.5°，AC＝1.2h。双探头测厚时，探头测距应大于板厚的1.2倍以上。
三、声测法检测灌注桩的几点体会
1．声测管接头的影响
振幅骤减，声时增大。
特点：（1）只有一个测点；
（2）影响二个测试面；
（3）探头扶正器可探测到。
2．斜测的重要性
声测管处常挂泥团，通过斜测可
避免误判为成层状缺陷。进一步发展
就是层析成象。
3．二项指标判断
灌注桩检测中测量二项声学参数：
声速和振幅。应充分利用这二项参数
进行判断。
混凝土离析，石子沉降，砂浆多，
声速低，但振幅不低，混凝土强度并
不一定低。振幅低，声速不低，往往
是混凝土气泡多，不一定是严重缺陷。
只有声速、振幅均突降，才是夹泥、
沉渣与断层。
4．波形反相：
探头靠声测管壁会发生这种情况，
应加扶正器。
5．6db规定太严
测桩规程中把振幅小于平均振幅
6db视为缺陷，似乎太严。新修订的
测缺规程未采用。
6．尽量不要提前测定强度,因为管
距不准，波速测值有误差，相关曲线
也没有。 
四、低应变测桩的波速、超声测试波速、应力波波速
超声测试是体波，边界条件是测试体的横截面尺寸<波长。超声测试中波长为10cm左右。波速
低应变测桩是声波在杆件中传播，边界条件是横截面尺寸<波长。此时波长为10多m。
纵波波速 ，超声测试的波速小许多。
以杆件中的波速按超声测试的f－v关系推算强度是不对的。
块体（半无限大）中应力波波速与超声测试的波速大致为：
V_应＝（0.9～0.95）V_超。应力波速度略低与应力波频率低有关。

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