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超聲檢測范文1
[關鍵詞]超聲波無損檢測混凝土構件缺陷
中圖分類號:TU19文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120125-04
一、引言
混凝土構件在制作或使用過程中,經常因為管理不善或受環境及自然災害的影響,其內部可能出現不密實、裂縫或空洞區,其外部可能形成蜂窩麻面或損傷層等缺陷。這些缺陷的存在會嚴重影響構件的承載力和耐久性[1],采用有效方法查明混凝土缺陷的性質、位置及范圍,以便進行技術處理,是工程建設中的一個重要內容。目前,在檢測混凝土構件的缺陷方面,超聲無損檢測的應用比較廣泛。其主要方法是:首先測出超聲波在混凝土構件各段的傳播速度,再比較所測速度值的差異,找出有突變的地方,進行分析,從而判斷缺陷的形態、范圍等;有時也結合超聲波振幅的變化來考查缺陷狀況,但目前使用還不廣泛[2,3]。在實際應用中,超聲波在混凝土構件中的傳播速度受水泥用量、水灰比、混凝土齡期和養護方法、構件尺寸、鋼筋分布、以及骨料品種、料徑、含量等多種因素的影響;同時,測量振幅也不可避免地受到耦合狀態、鋼筋、水分等因素的干擾。如果用單一參數的變化來檢測混凝土構件中的缺陷,勢必存在很大的局限性,可能會影響判斷的精度。
為了在混凝土構件超聲無損檢測中更準確地判斷有無缺陷,以及缺陷的性質、位置、范圍等,盡可能地消除因干擾因素的存在而引起的誤判、漏判,應該對超聲波通過混凝土構件缺陷部位后其運動學和動力學參數的變化作定量地分析、研究,為此,本文利用超聲模型實驗方法[4,5],觀測超聲波通過有裂縫的混凝土構件模型時其速度、振幅、頻率、波形等多個參數的變化,分析和研究這些參數的變化規律及其物理機制,為超聲無損檢測中綜合利用超聲波多種參數確定混凝土構件缺陷提供重要的實驗依據。
二、儀器和模型
實驗所用的儀器是中國科學院武漢巖土力學研究所制造的RSM-SY5型智能聲波檢測儀,儀器配有該研究所智能儀器研究室開發的RSMSY5聲波檢測儀通用性操作軟件,其工作平臺為WINDOWS95及其以上版本,它能很好地實現儀器硬件系統各項性能,并可實時讀取到時、聲速、聲幅、一發雙收聲速、主頻、彈性模量、強度等參數,能快速進行頻譜分析,實時顯示加余弦窗的可細化功率譜。具有處理速度快、自動化程度好、測量精度較高的特點。
測試中所用的發射換能器和接收換能器的主頻為150kHz,用凡士林作為耦合劑。
模型材料為混凝土,用水泥、沙子、碎石等原料按一定質量比配制而成,其中水泥為325#硅酸鹽水泥,沙的粒徑約為0.35-0.5mm,碎石的粒徑約為5-20mm,水泥、沙子、碎石的質量比為:1:1.5:1.5。
制作了無鋼筋和有鋼筋兩種模型,預制了典型的缺陷――裂縫,兩種模型編號分別為1#和2#(見圖1(a),(b))。
其中,1#模型密實度稍差,無鋼筋骨架,有兩道裂縫,裂縫貫穿模型橫斷面,間隙較小,裂縫兩側面混凝土有部分處于接觸狀態;2#模型密實度較好,有鋼筋骨架,只有一道裂縫,裂縫間隙較大,約1.5cm,裂縫處僅鋼筋相連,混凝土部分無任何接觸。
兩種模型類型不同,可用于模擬無鋼筋混凝土和鋼筋混凝土兩種不同構件;而缺陷差異較大,便于通過對比得到定量的結論。
三、原理和方法
(一)原理
超聲波在混凝土構件中傳播時,其速度與混凝土的密實程度有直接關系,對于原材料、配合比、齡期等相同的混凝土構件來說,一般速度高則混凝土密實,反之則混凝土不密實。此外,當混凝土構件中存在空洞或裂縫時,便破壞了混凝土的整體性,此時,超聲波只能繞過空洞或裂縫傳播,致使傳播距離增大,使測得的視速度降低。
其次,由于空氣的波阻抗遠小于混凝土的波阻抗,故混凝土構件中的蜂窩、空洞、裂縫等缺陷處便構成了強反射界面,當超聲波在混凝土構件中傳播時,遇到蜂窩、空洞、裂縫等缺陷時,極易在缺陷界面處發生反射或散射,使超聲波能量衰減,且其中頻率高的部分衰減更快,因此接收到的超聲波振幅減小、頻率降低。經缺陷界面傳播的反射波或散射波與直達波之間存在一定的相位差,疊加后相互干擾,使接收到的超聲波波形發生畸變[6]。
據此,可以利用超聲波在混凝土構件中傳播時運動學和動力學參數的測量值,對照正常混凝土構件中超聲波各參數的標準測量值,進行比較與綜合分析,并盡量消除各種已知干擾,有望較為準確地判斷是否存在缺陷,并進而確定缺陷的性質、位置、范圍等。
(二)方法
1.兩種模型測線的布置均采用相對斜測法(見圖2),即在模型的相對兩個側面上分別布置發射點和接收點,形成一組未過裂縫的測線與另一組通過裂縫的測線,測線與模型兩側面成一定角度斜交。1#模型的測線距離為13.24cm,2#模型的測線距離為14.28cm。
測線斜向布置能保證每一條測線(不論是否過裂縫)的測試條件基本一致,使測試結果具有重復性與可比性。
1#模型分別布置4條未過裂縫的測線與4條通過裂縫的測線,在每條測線上重復測試5次;2#模型分別布置5條未過裂縫的測線與5條通過裂縫的測線,同樣在每條測線上重復測試5次。即每一組分別進行20-25次測試,最后取算術平均值作為該組的測試值。這樣可以保證測試結果具有良好的重復性,同時能夠減小測試中由于觀測誤差及耦合不良等因素造成的影響。
2.測試前首先測定儀器系統的走時校正值和振幅校正值。將發射換能器與接收換能器涂上耦合劑后對接,讀取初至波走時為5μs,此時段即為系統的零時(走時校正值),測試中讀取超聲波走時須扣除此值。然后調整設置:采樣點數為8192點,采樣間隔為0.1μs,增益為100,在此條件下進行空接收,將波形進行多次加權疊加,在所采的整個波列上隨機讀取50個振幅值,取其平均值作為振幅的修正值,在本實驗中所測振幅應加校正值0.114mv,即為振幅測試結果。
實驗過程中,儀器的設置狀態為:觸發閾值:20mv,增益:100,采樣點數:2048,采樣間隔:0.4μs,脈寬:40μs。為便于識別初至波,在測試過程中,將波形進行多次加權疊加,并將采樣時間延遲設為29.2μs。
3.由于該儀器自動進行頻譜分析的數據長度不少于512個采樣點,如果利用儀器對波列自動進行頻譜分析,則所得到的頻譜是多個震相疊加所形成的波形的頻譜,不能表征單一震相的動力學特征,因此在實驗中對所選震相采用人工讀取振幅值和周期值的方式。上述測線布置方式接收到的初至波為直達P波,由于初至波的走時、振幅和周期測試較為精確,故本實驗選取直達P波的運動學和動力學參數作為測試參數;且由于測線距離較短,直達S波緊跟直達P波之后,因此只讀取直達P波的第一個振幅值和第一個周期值。
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直達P波的頻率值由公式f=1/T求得(其中:T為周期,f為頻率);速度值則由公式V=L/t求得(其中:L為距離,t為走時,V為速度)。
振幅本是一個無量綱的量,所用RSM-SY5型智能聲波檢測儀中以電壓值mv表征振幅大小,因此本文涉及的振幅測試值也標以mv的量綱。
四、結果與分析
按上述測線布置方式及測試方法,對兩種模型進行超聲波透射測試,得到兩種模型未過裂縫與通過裂縫后直達P波的速度、振幅、頻率測試值。根據測試數據畫出兩種模型未過裂縫與通過裂縫的速度、振幅、頻率測試曲線圖(見圖3、圖4、圖5)。此外還選取了超聲波未過裂縫與通過裂縫的波形圖(見圖6、圖7)。以下列出實驗結果并做出相應分析。
(一)混凝土構件裂縫對超聲波速度的影響
見表1、表2和圖3。1#模型和2#模型有一個共同的現象,即未過裂縫的速度測試值對于平均值的偏差較小,約在±5%以內,而通過裂縫后的速度測試值對于平均值的偏差則較大,約為±15%-20%。這一現象表明,混凝土構件中的裂縫會引起超聲波速度測試值的較大波動。從物理機制來看,可能是由于裂縫(缺陷)的不均勻導致了波通過不同測線時在裂縫界面處發生的反射或散射是不相同的,對初至波到時形成一定影響,從而造成相鄰測線速度值的較大波動。這可以作為混凝土構件中是否存在裂縫(缺陷)的判據之一。
兩種模型的速度測試數據還表現出一定的差異。1#模型中,未過裂縫的速度平均值為2692m/s,通過裂縫后的速度平均值為2224m/s,過縫后的速度值約為未過縫速度值的83%,相差不是太大;同時在某些測線上,過縫的速度值接近不過縫的速度值。這是由于該模型裂縫間隙較小,對于通過的波走時的影響較小,所引起的波速變化(降低)不很顯著。
又因為裂縫兩側面混凝土有部分處于接觸狀態,通過此處的超聲波走時幾乎沒有受到影響,故其速度值接近不過縫的速度值。結果表明:對混凝土構件缺陷的超聲檢測中,速度參數對微小裂隙不敏感。
2#模型中,未過裂縫的速度平均值為3670m/s,通過裂縫后的速度平均值為1999m/s,后者約為前者的54%,相差很大。這主要是由于該模型的裂縫較寬,約為1.5cm,而測線的斜向布置,使得測線段內的裂縫更寬,造成了波速明顯降低。表明混凝土構件中的較大缺陷會引起超聲波速度值的顯著下降。
比較兩種模型未過裂縫的速度測試值,可見2#模型是大大高于1#模型的,表明2#模型的混凝土比1#模型的混凝土更為致密[7]。
(二)混凝土構件裂縫對超聲波振幅的影響
見表1、表2和圖4。1#模型未過裂縫的振幅平均值為4.73mv,通過裂縫后的振幅平均值為0.08mv,過縫后振幅(能量)衰減非常大,僅為不過縫的振幅值的1.69%;2#模型未過裂縫的振幅平均值為2.71mv,通過裂縫后的振幅平均值為0.13mv,過縫后振幅(能量)衰減也非常大,僅為不過縫的振幅值的4.80%。從兩種模型過縫與不過縫的觀測數據可知,無論裂縫的寬度如何,超聲波通過裂縫后能量均有很大的衰減,過縫后超聲波的振幅值與未過縫的振幅值有非常明顯的區別?？偟膩碚f,超聲波的振幅參數對混凝土構件中的裂縫是比較敏感的,在保證耦合良好和測試條件基本一致時,振幅值可作為判斷有無裂縫(缺陷)的重要參數。
由圖可見,兩種模型中未過裂縫的振幅測試值對于平均值的偏差約為±20%,而通過裂縫后的振幅測試值對于平均值的偏差約為±30%,均較大,估計這是由于每一次測試的耦合及測試條件的差異所導致的。實驗中發現,耦合得稍差,接收到的超聲波的振幅就明顯減小,因此在測試振幅參數時保證耦合較好和測試條件基本一致是至關重要的。同時也提示了在測試振幅數據時,對同一點做多次測試的必要性。
前面對速度測試值的分析中談到,2#模型的速度值大大高于1#模型,表明2#模型的混凝土比1#模型的混凝土更為致密。從理論上來說,當超聲波經過介質時,介質越疏松,能量的衰減就越快,也就是說,兩種模型未過裂縫的振幅值,應該是2#模型高于1#模型。然而實驗結果恰恰相反,2#模型未過裂縫的振幅平均值為2.71mv,而1#模型未過裂縫的振幅平均值為4.73mv,前者僅為后者的57%,為了驗證結果的可靠性,對這一部分進行了反復測試,證明了測試數據具有重復性。對這一現象,一種可能的解釋是:在測線布置上,2#模型測線的偏斜角度更大一些,由于發射換能器的能量主要集中于軸向方向,測線的偏斜角度大會使得接收能量損失較大;而更主要的原因可能是兩種混凝土構件差異較大,在這一個問題上不具有可比性,也許要有兩件材質、尺寸完全一樣,僅僅存在疏、密差異的試件進行對比試驗,才能給出正確結論。這已經超出了本文的范圍,故僅作上述討論。
還有一個現象,前已列出:1#模型過縫后的振幅值降低為不過縫的1.69%;2#模型過縫后的振幅值降低為不過縫的4.80%。2#模型裂縫較寬,按理振幅值降低應該更大一些,實驗結果卻相反,分析認為,2#模型裂縫處有鋼筋相連,超聲波部分能量可通過鋼筋傳遞,故其衰減稍小一些。
(三)混凝土構件裂縫對超聲波頻率的影響
見圖5。1#模型未過裂縫的頻率平均值為80.1kHz,通過裂縫后的頻率平均值為52.1kHz,過縫后頻率值為不過縫頻率值的65%;2#模型未過裂縫的頻率平均值為78.0kHz,通過裂縫后的頻率平均值為60.8kHz,過縫后頻率值為不過縫頻率值的78%。說明通過裂縫后,超聲波的頻率值有所降低,這是符合波傳播理論的。令人疑惑的是,2#模型裂縫較寬,然而與1#模型相比,頻率值的降低卻較少。這可能是因為2#模型裂縫處有鋼筋相連,而1#模型裂縫處完全是空氣間隙,因此2#模型過縫后頻率值降低較少。
由圖可見,1#模型中未過裂縫與通過裂縫的頻率測試值對于平均值的偏差均約為±20%;2#模型中未過裂縫與通過裂縫的頻率測試值對于平均值的偏差約為±12%-14%,均較大。估計一方面這是由于每一次測試條件的差異所導致;另一方面,測試周期時讀取的是直達P波的第一個周期,有時在此時段內還有其它后續震相(如直達S波)存在,二者迭加致使波形發生畸變,可能會影響所讀取周期的精度,致使頻率測試值波動較大。
結果表明:超聲波通過裂縫后頻率值有所降低,但降低幅度不是很大,即頻率參數用于檢測混凝土構件裂縫(缺陷)的敏感度不高;尤其當測距較短時,續至波與初至波迭加在一起,會影響頻率測試值的精度。因此在對混凝土構件缺陷進行超聲檢測時,頻率參數只能作為一個參考因素,同時在檢測時應保證測試條件基本一致,盡可能降低測試誤差,才能提高結果的可信度。
(四)混凝土構件裂縫對超聲波波形的影響
實驗中,分別在未過裂縫和通過裂縫的測線上,以0.4μs的采樣間隔、采集2048點繪制波形圖,波形時段約820μs(見圖6)。對兩種波形進行對比和分析:
1#模型:未過裂縫時,可較準確地區分出直達P波(初至波)和直達S波(續至波);波列的振幅有明顯衰減的趨勢,400μs后波列振幅明顯減小、周期顯著增大;整段波形較規則、平滑。通過裂縫后,無明顯的直達S波;整段波列上,有一個很大周期的基波,不同震相的波列疊加其上,波形很不規則。
2#模型:未過裂縫時,也可較準確地區分出直達P波(初至波)和直達S波(續至波);波列的振幅有明顯衰減的趨勢,300μs后波列振幅明顯減小、周期顯著增大;可看出整段波形同樣較規則、平滑。通過裂縫后,無明顯的直達S波;波列振幅無衰減趨勢;整段波形很不規則,有許多拐點,似乎疊加了許多散射與多次反射震相。
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為觀察更長時段波列的變化,分別在未過裂縫和通過裂縫的測線上,以0.4μs的采樣間隔、采集8192點繪制波形圖,波形時段約3280μs(見圖7)。
由于波形密集,無法看清細節的差異,但總體的差異,卻更明顯了。由圖可看出未過裂縫時,波列振幅明顯衰減;通過裂縫后,1#模型有一個很大周期的波列(約為1000μs),
2#模型的波列振幅無明顯衰減趨勢。這與上述觀測現象是一致的。
波形無法定量觀測,但波形圖的明顯差異,能夠提供檢測中判斷缺陷的重要信息。未過裂縫時,超聲波經過均勻介質,震相較簡單,波形較規則,波列振幅衰減較快。經過裂縫后,超聲波在裂縫處會發生多次反射、散射、繞射等,眾多震相疊加,使得波形極不規則;而缺陷的存在,則使得波列振幅衰減很慢;過縫后無明顯的直達S波,是由于裂縫中存在空氣,而S波無法在液態或氣態介質中傳播的原因;1#模型過縫后出現很大周期的波列,是用于判斷缺陷的重要依據,2#模型過縫后并沒有出現這樣一個大周期波列,可能是因為裂縫處有鋼筋相連的緣故。
五、結論與討論
1.對混凝土構件進行超聲無損檢測時,超聲波的振幅參數對混凝土構件中的裂縫是最為敏感的,本文實驗得到,通過裂縫后振幅(能量)衰減極大,僅為未過裂縫振幅值的1.69%-4.80%。換能器與試件耦合不好對振幅值的影響較大,在測試振幅參數時保證耦合良好和一致是至關重要的。在耦合良好和測試條件基本一致時,振幅值的大幅衰減可作為判斷混凝土構件存在裂縫(缺陷)的主要依據。
2.對混凝土構件的超聲檢測中,超聲波的速度參數對微小裂隙是不敏感的;缺陷較大則會引起速度值的顯著下降。本文實驗中,當裂縫較寬時,通過裂縫后速度大幅下降,為未過裂縫速度值的54%?；炷翗嫾械牧芽p會引起超聲波速度測試值的較大波動,達到±15%-20%,可作為混凝土構件存在裂縫(缺陷)的判據之一。
3.超聲波通過裂縫后,頻率值有所降低,但幅度不是很大,約為未過裂縫頻率值的65%-78%,即頻率參數用于檢測混凝土構件裂縫(缺陷)不夠敏感。當測距較短時,續至波與初至波迭加在一起,對頻率值的測試精度影響較大。因此對混凝土構件缺陷進行超聲檢測時,頻率變化只能作為一個參考因素;在檢測時應保證測試條件基本一致,盡可能減小測試誤差。
4.超聲波通過裂縫與未過裂縫,波形存在明顯差異。未過裂縫時,超聲波經過均勻介質,震相較簡單,波形較規則,波列振幅衰減較快。經過裂縫后,超聲波在裂縫處發生多次反射、散射、繞射等,多個震相疊加造成波形不規則;缺陷的存在使得波列振幅衰減很慢;因裂縫中氣態介質對S波的阻隔作用,波形中觀察不到明顯的直達S波;超聲波通過裂縫后有時會出現很大周期的波列,可作為判斷缺陷的重要依據。
5.混凝土構件有多種類型,其內部的缺陷也千差萬別,在混凝土構件缺陷的超聲無損檢測中,全面考察超聲波運動學和動力學各參數的變化,綜合分析其對應的問題,才能夠提高判斷的準確性,避免誤判和漏判。
參考文獻:
[1]沈新普、鮑文博、沈國曉著,混凝土斷裂與損傷[M].北京:冶金工業出版社,2004.
[2]蔡中明、等編著,混凝土結構試驗與檢測技術[M].北京:機械工業出版社,2005.
[3]侯寶隆、蔣之峰編譯,混凝土的非破損檢測[M].北京:地震出版社,1992.
超聲檢測范文2
關鍵詞：小徑管焊縫 超聲檢測 雙晶探頭
中圖分類號：TG441 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0082-02
密排小徑管與板焊接形成管板，管板焊縫管口接頭長期承受壓差對管子產生的軸向載荷，多次反復加熱、冷卻，承受高壓和介質腐蝕。因此，為了保證管板的質量，就必須對其焊接質量進行有效的檢測。
由于密排小徑管焊縫為多管密排的焊接結構，無法從單條焊縫的外部實施檢測，只能從密排小徑管內壁入射聲波實現對焊縫熔深的檢測。為此我們研制了專用的小尺寸水浸雙晶接觸式探頭，設計了有效的檢測工藝和各種檢測附件，在以前手動檢測系統的基礎上，建立了自動檢測系統，使得內徑只有6 mm的多管密排管板焊縫熔深得以檢測，且可以一次同時檢測3根焊縫，大大提高了檢測效率，為后續研究提供了有利的技術保障。
1 密排小徑管焊縫缺陷超聲檢測方案的理論分析
1.1 密排小徑管由鈦合金管采用激光電子束焊接組成及其特點
密排小徑管由鈦合金管采用激光電子束焊接組成。其結構如圖1所示。
其結構特點是：
（1）管子內直徑小，僅6 mm。
（2）管子密集排列。
（3）管壁較薄，僅1.7 mm。
1.2 超聲檢測方法確定
被檢工件結構如圖1所示，從檢測方案的制定考慮，由于密排小徑管焊縫為多管密排的焊接結構，無法從單條焊縫的外部實時檢測，只能從管材內壁入射聲波實現對焊縫熔深的檢測。綜合考慮檢測靈敏度和盲區的因素應采用雙晶片一發一收的方式[1]。超聲檢測原理見圖2。
從檢測工藝的制定考慮，管材內徑只有6 mm，因此應研制專用的小尺寸探頭進入管材內部檢測；由于管材名義壁厚只有1.725 mm，因此在探頭制作時應考慮盡可能減小檢測盲區，且采用高頻。探頭進入管材內部后只能對管與板的焊接情況進行檢測，不能對熔深進行測量，因此應研制相應的附件對探頭的檢測部位定位。聲波要實現從內壁入射，管材內壁必須要有聲波的傳導介質；長度1955 mm的組件，管內充滿導波介質，組件必須縱向垂直放置。因此應設計可以使組件縱向垂直并有充水裝置的檢測安裝臺架。
2 超聲檢測探頭和試塊的研制
2.1 超聲檢測探頭的研制
探頭是超聲探傷系統中的重要部件之一。在超聲探傷中，超聲波的發射和接收是通過探頭來實現的。根據上一章的分析要檢測出管板焊縫中的熔深，需采用水浸雙晶探頭進行檢測，由于市場無適合的成品探頭，因此需研制專用雙晶探頭。
2.2 探頭參數選擇
探頭參數選擇十分重要，如果參數選擇不當會影響檢測結果?？偟倪x擇原則是：要保證能夠100%掃查工件，要有盡可能高的靈敏度。
2.2.1 頻率
在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。
根據檢測要求能夠發現最小φ0.5mm當量的缺陷。而探傷靈敏度為λ/2。所以，λ為1 mm。
又因為鈦合金的聲速為6 070 m/s。所以得到頻率為6.07×106 Hz，故選擇頻率為15 MHz。
2.2.2 晶片材料
見表1。
晶片的機電耦合系數K應較大，以便獲得較高的轉換效率；機械品質因子θm應較小，以便獲得較高的分辨率和較小的盲區；壓電應變常數d33和壓電電壓常數g33應較大，以便獲得較高發射靈敏度和接收靈敏度；頻率常數Nt應較大，以便獲得較高的頻率；居里溫度Tc較高，聲阻抗適當。表1是我們掌握的晶片材料主要性能參數，通過表1的數據，重點考慮獲得較高的分辨率和較小的盲區，選擇PZT-5作為晶片材料。
2.2.3 晶片間的干擾
在避免聲波干擾和能接收到底面回波的情況下選擇近可能小的晶片間距，其中隔聲層為0.5 mm，隔聲層的材料選用錫青銅（其避免聲波干擾的性能較好）。
2.2.4 晶片的大小
在保證靈敏度和能接收到底面回波的前提下，盡可能小。由于管內徑只有6 mm，確定探頭外徑Φ5 mm，晶片尺寸設計為：2×3 mm。
2.2.5 晶片的形狀
以反射效率高為原則，設計中采用了方形晶片。
2.2.6 盲區的控制
晶片材料的選擇已充分考慮了較小探頭盲區，在此基礎上將探頭形式設計為雙晶一發一收的形式，進一步減小盲區。在制作的校準試塊上該探頭清晰顯示了1.425 mm厚度指示，證明盲區小于1.425 mm，達到了設計目的。
2.3 探頭設計
按2.2探頭參數選擇原則，設計加工了探頭，其結構見圖3。
2.4 對比試塊的制作
為了調整檢驗參數，繪制回波信號變化與探頭相對熔化邊界位置的關系曲線，測定探頭的參數和工作特性。設計了校驗試塊，校驗試塊功能和結構，見圖4。
3 檢測系統
檢測系統由超聲波探傷儀、超聲波探頭、管板焊縫缺陷的超聲自動檢測系統組成，超聲自動檢測系統主要包括機械傳動系統和數據處理系統兩部分，機械傳動系統主要包括伺服運動機構（探頭架驅動系統）、三個超聲探頭旋轉驅動裝置、超聲探頭保護及手動裝置、工作臺固定與連接裝置、激光定位裝置等部分組成；數據處理系統主要包括自動控制定位子系統和檢測數據自動處理子系統。檢測系統總框圖如圖5所示。
4 方法驗證
焊接工藝人員提供了兩次共24個焊接樣品，專門作為管板焊縫熔深檢測技術研究的方法驗證樣品。超聲檢測的結果與金相解剖的結果吻合良好，該檢測方法充分得到了工藝人員的信任。超聲檢測與金相檢測結果對比如表2、表3所示。
5 結語
水浸雙晶探頭法可有效檢測密集管板焊縫熔深及缺陷。
專用雙晶探頭可有效地消除表面波并且適用于管板縫焊接質量的檢測。
專用管板焊縫熔深及缺陷自動化檢測系統適用工件檢測，檢測效率得到提高。
超聲檢測結果和金相解剖結果吻合良好。
超聲檢測范文3
【關鍵詞】超聲檢測；灌注樁混凝土
引 言
用超聲檢測灌注樁抗壓強度的意義十分重大，超聲屬于一種無損檢測手段，有無損、迅速、準確等優點。用超聲檢測灌注樁缺陷比較成熟，但是，目前國內還沒有關于超聲檢測混凝土強度的規范，也就沒有全國統一的測強曲線，因此還不能用超聲波檢測混凝土的強度.灌注樁施工過程的質量監測，目前常用的方法是取芯，但是這種方法有很多的缺點，比如對構造物有破壞性、取樣率低、速度慢、不能對樁體強度分布作出判斷，而超聲法解決了以上的問題。混凝土強度與超聲波傳播速度之間的相關規律是隨著技術條件不同而各異的，即定量關系是受原材料和工藝條件如水泥品種、粗骨料品種和含量、齡期、養護條件等因素影響的.因此各類混凝土沒有統一的聲速-強度關系曲線，即不能根據超聲聲速推算預先不知道強度關系的某種混凝土強度。
1、超聲檢測灌注樁混凝土的基本原理、方法及適用范圍
混凝土是由多種材料組成的多相非勻質體。對于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時，如斷裂、裂縫、夾泥和密實度差等，聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質中通過，聲波將發生衰減，造成傳播時間延長，使聲時增大，計算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學參數的變化，來分析判斷樁身混凝土質量。聲波透射法檢測樁身混凝土質量，是在樁身中預埋2～4根聲測管。將超聲波發射、接收探頭分別置于2根導管中，進行聲波發射和接收，使超聲波在樁身混凝土中傳播，用超聲儀測出超聲波的傳播時間t、波幅A及頻率f等物理量，就可判斷樁身結構完整性。聲波透射法適用于檢測樁徑大于0.6m混凝土灌注樁的完整性，因為樁徑較小時，聲波換能器與檢測管的聲耦合會引起較大的相對測試誤差。其樁長不受限制。
2、超聲法檢測灌注樁混凝土強度試驗
超聲波在混凝土中的傳播速度取決于混凝土的密度和彈性性質，而混凝土的彈性模量又與抗壓強度存在著內在聯系.所以混凝土中超聲波的傳播速度v與混凝土的抗壓強度之間也有著良好的相關性，即混凝土的強度越高，相應的超聲聲速值也越高?；炷翉姸扰c超聲波傳播速度之間的相關規律是隨著技術條件不同而各異的，即定量關系是受原材料和工藝條件如水泥品種、粗骨料品種和含量、齡期、養護條件等因素影響的.因此各類混凝土沒有統一的的關系曲線，即不能根據超聲聲速推算預先不知道關系的某種混凝土強度。本文通過對不同的齡期和不同設計強度等級的室內大量立方試塊、模型樁以及現場工程樁的聲速的測定，用統計分析方法建立起不同的設計強度、不同齡期的混凝土聲速與時間強度之間的相關關系。從而建立本地區的超聲測強曲線，利用該曲線測定超聲聲速可推定混凝土的強度。
2.1 立方體試塊率定試驗
試塊的制作分六種強度等級，即C10、C20、C30、C15、C25、C35.試塊尺寸為150mm×150mm×150mm，每種設計強度各做30塊.試塊的原料選用425普通硅酸鹽水泥.最大粒徑不超過40mm碎石、中砂.按《普通混凝土配比設計規定》（JGJ55-81）的配比設計.制作時各種原材料均過磅，采用人工振搗方式，室內水池中進行養護。各設計強度試塊依各預定齡期（3、5、7、10、15、28天），用一對小型徑向換能器緊緊靠在試塊的對稱邊上，每個試塊檢測3個點的聲參量，每個點包括首波聲時和振幅.各設計強度試塊在每個齡期全部進行聲參量測試，檢測完畢后，每組（3塊）擦干后放在壓力機上做破壞性試驗，得出此齡期的抗壓強度值.
2.2 模型樁試驗研究
模型樁試驗的灌注是按照如下數據進行，樁身10m，樁徑1.3m，按混凝土設計強度等級模型樁分三組：分別為C20兩根樁，C30兩根樁，C40一根樁.每根樁徑向設置一對聲測管Υ38鋼管.模型樁每到一定的齡期（3、5、7、10、15、20、28天）后，進行超聲檢測，測得首波聲時值和首波幅度值。
2.3 工程樁超聲檢測試驗工程
樁取自位于A工程出口的改建橋梁，總計做10根.其樁身33m，樁徑1.3m，結合研究對現場工程樁進行不同齡期檢測試驗，檢測齡期為3、7、10、15、28天，同時預留試塊30塊，試塊超聲法檢測齡期為3、7、10、15、28天.工程樁超聲檢測的方法是將發射和接收換能器分別置于注滿清水的兩聲測管中，以相同高程，等間距自上而下同步移動，并由超聲檢測儀逐點采集記錄首波時值和首波幅度值.
3、鉆孔灌注樁樁身混凝土強度的推定及工程應用
樁身混凝土強度的推定有兩種情況：一種是以總體驗收為目的，即給出其全樁的平均強度；另一種是以缺陷區或低強度區的強度值驗算為目的，給出低強度值，以便確定處理方案。我們將上述兩種情況分別處理。
比如，灌注樁缺陷區及樁縱剖面逐點混凝土強度的估算中，鉆孔灌注樁由于施工中水文地質，機械故障，操作失誤，管理不善等原因，有時會發生斷樁、夾泥、夾砂以及灌注不良造成局部缺陷，如不密實，離析等事故。通過超聲檢測若確定為嚴重缺陷，如大面積夾泥、夾砂等松散物，則該區可作無強度處理。但是，如果缺陷為混凝土低強度區，則仍具有一定強度。若能確定缺陷區內混凝土的強度，給出全樁縱向各處的深度─強度值，則對缺陷樁的安全核算及確定修補方案具有重要指導意義。根據本次試驗研究成果，采用“聲速─衰減”綜合法，進行推算樁縱剖面逐點混凝土強度效果較好。該法采用聲速、幅度兩項參數來推算樁縱剖面逐點強度。其公式如下：
式中，a為各測點的衰減系數（a=第i點首波幅度值平均幅度值）；其它符號意義同前。采用該法時應保證探頭在聲測管中的耦合穩定，在同一根樁內檢測只能用同一對反射和接收換能器，以保證a值的穩定測量和準確性。
總之，對于均勻性較差的樁，以及缺陷樁，要檢測和推算其各點強度。如果工作做得仔細，用“聲速─衰減”綜合法能取得較好的結果。
結束語
超聲檢測較其它檢測方法有它的優越性。如：大長灌注樁的檢測；超聲檢測能提供信息施工；方便可靠；不但能檢測基樁混凝土灌注質量的均勻性、樁身的完整性，還能推算混凝土強度。是目前基樁檢測中應用比較廣泛的一種手段。針對某一工程可在現場做150mm立方體試塊7～10組（21～30塊），分別在不同齡期下（3天、5天、7天、10天、15天、20天、28天），用上述試驗的方法，做超聲檢測和抗壓強度試驗，建立不同齡期下，聲速與強度的關系式，求出A、B值。將現場建立的關系式和A、B值用于此工程即可。
參考文獻
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超聲檢測范文4
【關鍵詞】 膽囊疾??；超聲檢查；診斷價值
文章編號：1004-7484（2013）-02-0985-01
膽囊疾病是一種臨床上較為常見的疾病，對于患者的日常生活和工作有較大影響，需要患者進行及時治療，否則會演變成膽囊癌，危及患者的生命安全。超聲檢查是一種能夠向臨床診斷提供可靠依據的無創性檢查方法，具有方便、直觀、診斷速度快的優勢，對于膽囊疾病的診斷價值較高[1]。現在選取我院收治的膽囊疾病患者，對其應用超聲檢查的情況進行回顧性分析，同時將回顧結果報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選取我院在2008年7月——2012年10月間收治的61例膽囊疾病患者，其中，男性35例，年齡在23-71歲之間，平均年齡為48.7歲，女性26例，年齡在25-74歲之間，平均年齡為49.1歲。對所有患者實行超聲檢查，并對患者的超聲圖像特征進行觀察和分析，評估患者的超聲診斷價值。
1.2 方法 對患者主要采用ALOKAα10型超聲診斷儀進行檢查，將診斷儀的探頭頻率定為3.5MHz，在進行檢查前，應當確?；颊叩娘嬍城宓跈z查當天要確?；颊呖崭梗医吃?個小時以上，在檢查過程中，對患者的膽囊部位實行多、全方面的掃查，在必要時還可以對患者采用脂餐試驗或者復診等，對膽囊的形態、大小囊壁厚度及膽囊內部出現回聲的情況和周邊情況進行觀察和分析。對于得到的數據及結果進行記錄[2]。
1.3 統計學分析 對于本文中所得實驗數據均采用SPSS12.0統計學軟件進行t檢驗，對于所有患者的年齡、性別等一般性指標進行檢驗，差異較小，無統計學意義（P>0.05）。對于所有患者在診斷前后的病理判斷情況進行分析，差異顯著，有統計學意義（P
2 結果
通過對所有患者實行超聲檢查，結果顯示，61例患者中，超聲診斷為急性膽囊炎的有14例，主要表現為膽囊增大，囊壁較厚，而且不光滑，其中4例患者還合并有膽結石。診斷為慢性膽囊炎的有18例，主要表現為膽囊大小縮小或者呈正常狀態，囊壁明顯增厚，大于4mm，回聲較強，而膽汁的透聲無異常。診斷為膽囊息肉樣變的有15例，主要表現為膽囊壁上出現單個或者多個大小不等突起，最小的在2-3mm之間，最大的可達12mm，不會隨著的移動而移動，而且后方沒有聲影出現，其中有4例患者合并有膽結石。診斷為膽囊結石的有4例，主要表現為膽囊息肉表現為橢圓形、圓形或者是半月形。診斷為膽囊癌的有1例，通過病理分析后證實患者屬于膽囊癌。診斷為膽囊繼發性肝病改變的有9例。主要表現為膽囊壁出現明顯增厚現象，厚度可達5-11mm，同時還發現患者出現腹水聲像及肝硬化病變。
3 討論
隨著臨床醫學技術的快速發展，超聲檢查逐步成為臨床上用于診斷疾病較為常見的檢查方法，尤其是對于膽囊疾病的診斷，正確率非常高，對于膽囊的病變判斷非常敏感，不僅能夠確定膽囊炎癥的發病程度，同時還能夠對膽囊息肉及結石大小、數量和形態進行直觀檢查，雖然還不能夠對膽囊息肉的病理類型進行分辨，但能夠對膽囊息肉的大小進行對比分析[3]。在本文的研究過程中，主要對所有患者采用超聲檢查方法進行診斷，經過診斷發現患者的病理類型，同時根據患者的實際情況及其臨床資料對患者采取有效的對癥治療措施，所有患者的病情均得到了較大程度的改善，而且治療效果顯著，由此可見，超聲檢查方法對于患者的診斷準確率較高，在很大程度上降低了患者的經濟負擔和精神壓力，促進了患者生活質量的提高[4]。此外，超聲檢查所表現出的無創、簡單、直接等優點也極大地緩解了患者的診斷痛苦，但在檢查過程中，應當保持仔細和認真，在診斷前應當詳細詢問患者的病史及所表現出的臨床癥狀，如果不能確定則要采取復查措施，以確保對患者診斷的準確性，從而降低膽囊疾病診斷的漏診率，并有效實現患者病情的快速康復。
參考文獻
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超聲檢測范文5
關鍵詞：超聲檢查；剖宮產；切口愈合
近年因各種原因剖宮產率不斷升高，其并發癥也相應增多。國內資料報道剖宮產孕產婦的并發癥比陰道分娩的要多2～5倍，而肺栓塞、子宮切口感染、出血等嚴重并發癥甚至可以危及患者生命。剖宮產后子宮切口愈合不良是最常見并發癥之一，也是引起產后晚期出血的原因之一。本文就剖宮產子宮切口愈合不良聲像圖表現做一小結。
1資料與方法
1.1一般資料 2013年5月～12月我院剖宮產患者389例，年齡20～4.3歲，平均年齡78.5歲；其中術后持續發熱3d以上21例，占5.39%；腹痛19例，占4.88%；血性惡露持續至產后42d復查者13例，占3.34%；二次剖宮產17例，占4.37%。
1.2方法 使用彩色多普勒超聲診斷儀，經腹探頭頻率為3.5MHz和5.0～7.5MHz?；颊邫z查前適量充盈膀胱，常規觀察子宮形態、大小、宮旁組織及雙側附件，然后重點觀察子宮前壁下段情況，記錄切口處及周圍異?；芈晠^的大小、形態內部回聲及血流分布。
2結果
389例剖宮產術后子宮切口，愈合良好365例，占93.57%；其聲像圖表現為子宮復舊良好，因檢查的時間不同，超聲表現可略有差異。切口處子宮漿膜層連續，光滑或略有突起，肌壁回聲略低，其內可見點狀稍強回聲，無聲影，提示縫線未完全吸收。切口處肌壁內及周圍未見液性暗區。子宮切口愈合不良24例，占6.16%；聲像圖表現為切口處肌壁及漿膜層增厚，回聲不均勻，呈團塊狀低回聲，與周圍正常宮壁組織分界不清，并且突向膀胱，程度不一，表面不光滑。其內可見不規則形無回聲暗區。通過本組病例觀察切口愈合愈差，其內積液愈多，病情愈重。7例患者超聲觀察到子宮切口處部分中斷，不僅切口處宮壁內可見大片狀積液， 子宮直腸窩及子宮周圍亦可見積液。患者臨床表現均有發熱，腹痛，陰道出血，子宮復舊不良等。子宮切口憩室2例，占0.51%。其聲像圖表現為子宮切口處由宮腔內突向肌層的液性暗區，近似三角形，邊界清，彩色多普勒超聲顯示暗區內及其周邊未見血流信號 。
3討論
剖宮產術后子宮切口愈合好壞直接關系到術后子宮的復舊，影響產婦的健康狀況。子宮切口愈合不良是晚期產后出血的原因之一。子宮切口愈合受多種因素影響。如手術的方式、患者機體的機能狀態、切口感染等均可影響切口的愈合甚至切口裂開，發生晚期產后出血。目前剖宮產均為子宮下段橫切口，子宮動脈向下分支被切斷，導致子宮下段供血不足，影響切口愈合；孕期并發癥和/或術后機體抵抗力下降導致切口感染。
切口愈合不良的超聲診斷基礎：聲阻抗=密度x聲速，實際密度大小是影響聲阻抗的重要因素，膠原纖維聲速大則聲阻抗高，從而造成膠原纖維與周圍組織之間的聲阻抗失配，引起超聲在組織中傳播時反射和散射，是軟組織超聲回波形成的主要原因[1]。剖宮產切口組織充血水腫、炎細胞浸潤，切口處表現為低回聲，如有出血或炎性滲出時表現為無回聲。無回聲或低回聲范圍大小與感染程度及出血量有關，病情愈重，其范圍愈大。早期切口處局部炎癥反應，通過支持治療大多可治愈。如果切口處積液直徑≥3.0cm，可以在超聲引導下穿刺抽液治療，局部注射抗炎藥物，改善局部血液循環，去除細菌生長條件，促進切口愈合。穿刺時嚴格執行無菌操作。超聲在觀察子宮切口時，應同時觀察腹壁切口有無感染或出血。腹壁切口出血或感染的聲像圖表現為切口處皮下可見梭狀的低回聲或無回聲區，無回聲區內可見點狀回聲。
剖宮產術后子宮切口處憩室分為先天性和后天性2種，先天性子宮憩室是由副中腎管發育所致，十分罕見。后天性子宮憩室多以剖宮產切口處憩室多見[2]。多發生在子宮受損切口愈合不良后。臨床表現以剖宮產后原因不明的經期延長或陰道不規則出血為主。尚未被廣泛認識。聲像圖表現為子宮切口處由宮腔內突向肌層的液性暗區，近似三角形，邊界清。憩室壁由子宮內膜與平滑肌構成。子宮切口憩室應與子宮切口妊娠及肌層內血管擴張進行鑒別。
超聲檢查可見無創、實時、直觀的觀察子宮切口愈合情況，可見及時的診斷子宮切口愈合不良，有效的引導臨床實施正確的治療。
參考文獻：
超聲檢測范文6
一、超聲檢測的工作原理
通常超聲波是指頻率高于20000赫茲的音頻。超聲波的波速一般為1500m/s，波長為0.01cm～10cm，因此超聲波有一些可聽聲波不具有的特點：①該波頻率高，波長短，因此其傳播方向強，能夠得到定向且聚焦的波束;②該波在介質中傳播時，振動加速度非常大，當振幅相同時，頻率越高，能量就越大，它比聲波能量大的多。③該波在氣體中衰減很強，在不透明的固體中，能夠穿透幾十米，因此該波的穿透能力強;④對人體無害。這些特點使得超聲檢測技術靈敏度高、適用性強、裝置輕巧、成本低，因此該檢測技術廣泛應用于醫學、工業、軍事和農業很多領域。超聲波在傳播過程中會出現衰減、折射、衍射和反射現象，通過對反射波的相位、延遲時間及幅度等特性進行分析，就可以了解材料性能和結構的變化。
二、超聲波檢測技術的發展
無損檢測技術就是以不破壞和損傷被檢物體為前提，對其性能、質量、有無內部缺陷進行檢測的技術，隨著工業技術的迅速發展，也越來越受到人們的重視。工業上最常用的無損檢測方法有五種：超聲檢測（UT）、射線檢測（RT）、滲透檢測（PT）、磁粉檢測（MT）和渦流檢測（ET）。在這幾種無損檢測方法中，超聲檢測（UT）因超聲波具有獨特的優點而得到了迅速的發展.自然界在人們還沒有認識超聲波之前就早早存在和應用超聲波了。利用超聲波導航的作用，蝙蝠能疾速飛行于黑暗窟穴之中而不碰壁。但是人們對超聲波的研究和應用還是比較晚的。1880年發現了壓電效應。1912年有人提出用超聲波探測海底冰山。1917年法國研究用超聲波探測潛艇，并制成了第一個壓電式超聲波發生器;1918年制成了第一個超聲波探測設備（聲納），可以探測一公里左右遠的潛艇了。直到有人提出利用超聲波探測材料的內部缺陷，并制成了超聲波探傷儀，但是它只能探測有無缺陷，而不能確定缺陷的大小及位置。1934年有人提出用脈沖超聲波探傷。第二次世界大戰后，由于雷達技術的發展，制成了現在常用的脈沖超聲波探傷儀。它不僅能確定有無缺陷，并能對缺陷作定量、定位的探測及定性分析。1982年，隨著微處理器控制技術的發展，此后超聲檢測儀器朝著數字化、智能化和自動化方向發展。早期的超聲檢測主要用于探傷，但是由于常規的超聲檢測技術本身有一定的局限性，使其在缺陷定位、定量及定性方面的可靠性和靈敏度不高。隨著超聲工程應用范圍的擴大，常規方式已經不能滿足檢測的需要，近年來，缺陷的定量技術、信號處理技術、人工智能、超聲波成像、檢測可靠性、材料特性分析、超聲波換能器技術、數值模擬和過程仿真、雷達和聲納技術、現場檢測等各種先進技術紛紛應用于超聲檢測領域，促進了超聲檢測的發展，使得超聲檢測這一新技術更為引人注目。
近幾十年來，超聲無損檢測技術已經取得了較大的發展和廣泛的應用，幾乎應用到各個行業中。無損超聲檢測技術的發展表現在以下各個方面：與超聲檢測技術相關的理論和新方法、新技術的研究，超聲檢測對象的擴展，超聲檢測儀器的進步，超聲換能器新材料和特性的改進，各種構件的檢測系統的研發等。國外發達國家的超聲檢測技術已逐步由探傷檢測向超聲評價過渡，并且進一步向自動無損評價和定量定性的方向發展和應用.
超聲波自動檢測技術存在的問題
目前自動超聲檢測技術的發展存在如下問題：
（1）超聲自動檢測設備投資費用高昂，往往要幾十萬，幾百萬甚至上千萬，而且絕大多數是針對某一種至多是幾種被檢工件的封閉式專用系統，檢測對象范圍窄，通用性差，檢測成本高。
（2）超聲自動檢測是傳感器、機械、電子、控制、計算機、信號處理、圖像處理及顯示等多種技術的集成，其技術復雜程度較高，開發難度較大。
（3）絕大多數自動檢測系統沒有與企業的CAD、CAPP、CAE、CAM、PDM實現集成，處于“自動化孤島”狀態，對企業的信息集成產生嚴重影響，也降低了企業對超聲檢測自動化技術的重視程度。
（4）零件的超聲檢測過程與加工過程分離，增加了檢測的輔助時間，降低了檢測效率，增加了檢測成本。
（5）超聲檢測專業隊伍中高級技術人員和高級操作人員所占比例較小，阻礙了超聲自動檢測技術的應用和發展。
由于上述問題的存在，目前超聲自動檢測技術還主要應用于一些缺陷嚴重影響其工作性能甚至造成災難性后果的構件，如航空、航天、兵器、船舶、核工業和石油管道等領域的一些關鍵構件的檢測和監控，而對大量的普通零件不進行檢測，即使檢測大多還停留在手工檢測階段，采用自動檢測技術的很少。
三、數控機床超聲自動檢測系統的組成原理及功能定義
數控機床超聲自動檢測系統包括超聲發射接收部件、超聲輔助探測部件、超聲耦合部件、協調控制部件、計算機、數控機床。將該超聲自動檢測系統子系統（機床超聲自動檢測附件）安裝在機床的刀架上，在耦合部件中安裝合適的超聲波探頭，控制耦合部件中耦合液排出，以實現探頭與工件之間的聲波傳遞，通過控制探頭和工件的掃描位移，從而達到檢測工件的目的。其各個功能定義如下：
（1）對檢測對象具有數控加工和超聲波探傷兩種功能：當在系統加工過程中時可以穿插超聲檢測，工件可以在加工前，加工中，加工后超聲檢測處理，該檢測也可以與加工同時進行檢測。
（2）基于三維CAD環境的檢測工藝計算機輔助設計化。
（3）檢測過程自動化：除工件與超聲波探測器用手裝卸外，檢測運行過程都是自動進行處理。
（4）檢測結果自動報警或圖形化顯示測試結果：當工件檢測內部出現缺陷，如裂紋，氣孔，夾雜物可以以二維的灰度圖像，也可以使用三維CAD模式進行顯示。
