專利名稱：一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域一種檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的方法，更具體地說(shuō)是涉及一種在單個(gè)面上使用非金屬超聲波檢測(cè)儀來(lái)判斷混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫深度的方法。
背景技術(shù)：
目前判別裂縫與混凝土結(jié)構(gòu)表面的關(guān)系(傾斜或垂直)并確定裂縫深度的方法主要有橢圓法。先用不跨縫的聲時(shí)測(cè)量，求出完好混凝土結(jié)構(gòu)的波速v。如圖1所示，在裂縫旁邊完好的結(jié)構(gòu)表面上布置測(cè)線，每條測(cè)線布置7個(gè)測(cè)點(diǎn)，且發(fā)射和接收探頭的軸線應(yīng)始終在同一條線上，其步驟如下以兩個(gè)探頭內(nèi)邊緣間距(li)等于100、150、200、250、300和350(mm)，分別讀取聲時(shí)值(ti)，繪制“時(shí)-距”坐標(biāo)圖(如圖2)或用回歸分析的方法求出聲時(shí)與測(cè)距之間的回歸直線方程li＝α+bti各測(cè)點(diǎn)超聲波實(shí)際傳播距離li′為li′＝li+|a|式中l(wèi)i′——第i點(diǎn)的超聲波實(shí)際傳播距離，單位mm；li——第i點(diǎn)的發(fā)射和接收探頭內(nèi)邊緣間距，單位mm；a——“時(shí)-距”圖中1’軸的截距或回歸直線方程的常數(shù)項(xiàng)，單位mm；測(cè)區(qū)的超聲波聲速值為v＝(ln′-l1′)/(tn-t1)(km/s)或v＝b(km/s)式中l(wèi)n′、l1′——第n點(diǎn)和第1點(diǎn)的測(cè)距，單位mm；tn、t1——第n點(diǎn)和第1點(diǎn)讀取的聲時(shí)值，單位us；b——回歸系數(shù)。
按照上述的測(cè)量規(guī)程，不但可以確定超聲波的聲速值v，同時(shí)還可以確定發(fā)射探頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值a。
然后在裂縫兩側(cè)布置聲波發(fā)射和接收探頭如圖3，聲波由發(fā)射點(diǎn)T到接收點(diǎn)R是在張開(kāi)裂縫的閉合點(diǎn)C而繞射的，T與R的內(nèi)邊緣距離是L，所以由完整混凝土結(jié)構(gòu)波速vc及時(shí)間可以算得繞射的路程長(zhǎng)度。由幾何學(xué)可知，與某兩定點(diǎn)的間距之和為常數(shù)的軌跡是橢圓，而T和R為橢圓焦點(diǎn)，做出一個(gè)橢圓。將發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)都同方向移動(dòng)同一距離，保持T’和R’的內(nèi)邊緣距離仍然為L(zhǎng)，同上方法，再次畫(huà)出一個(gè)橢圓，兩個(gè)橢圓交點(diǎn)即為裂縫閉合點(diǎn)C，從圖中得出裂縫深度hc。為了檢驗(yàn)其準(zhǔn)確性，可以繼續(xù)改變發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)的位置，做出其它橢圓來(lái)進(jìn)行對(duì)比，但當(dāng)裂縫中有填充物，聲波可以通過(guò)填充物穿過(guò)裂縫時(shí)，測(cè)試結(jié)果就不可靠。
這種方法主要存在兩個(gè)問(wèn)題，第一是該方法步驟較為繁瑣，需在坐標(biāo)紙上做橢圓，工作量較大；第二是當(dāng)超聲波發(fā)射探頭和接收探頭的內(nèi)邊緣距離相對(duì)于裂縫深度來(lái)說(shuō)過(guò)大或過(guò)小，測(cè)試深度相對(duì)于裂縫實(shí)際深度誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，使用這種方法操作簡(jiǎn)便，裂縫深度測(cè)試誤差小。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，包括以下步驟一、首先利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量，并計(jì)算出超聲波的聲速值v、發(fā)射探頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值a；二、然后將超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射探頭固定在裂縫的一側(cè)，并使接收探頭在裂縫的另一側(cè)逐漸遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，同時(shí)觀察聲時(shí)的變化趨勢(shì)；三、如果聲時(shí)一直變大，則將發(fā)射探頭和接收探頭互換位置，并重復(fù)步驟二；四、直到發(fā)現(xiàn)接收探頭在移動(dòng)的過(guò)程中，聲時(shí)先逐漸變小，達(dá)到-最小值，然后就一直變大，記錄下該最小值t，并記錄下此時(shí)發(fā)射探頭與接收探頭的內(nèi)邊緣間距l(xiāng)；五、根據(jù)公式l′＝l+a|計(jì)算出此時(shí)的超聲波的實(shí)際傳播距離l′六、利用公式hc=v2t2-l′22vt]]>計(jì)算出裂縫的深度hc。
在上述的檢測(cè)方法中，所用的超聲波檢測(cè)儀最好為非金屬超聲波檢測(cè)儀。
本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，無(wú)須在坐標(biāo)紙上畫(huà)橢圓，將最小聲時(shí)值直接代入公式即可計(jì)算出斜裂縫的深度，并且誤差較小。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量的探頭布置示意圖。
圖2是利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量時(shí)繪制的一種“時(shí)-距”坐標(biāo)圖。
圖3是現(xiàn)有的橢圓法的原理示意圖。
圖4是本發(fā)明檢測(cè)方法的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，圖中T為發(fā)射探頭，R1、R2、R3、R4為接收探頭在不同的位置，A為聲波發(fā)射點(diǎn)，Bi為聲波接收點(diǎn)，C為裂縫頂點(diǎn)。只有BC⊥AB時(shí)，聲波走的路程才是最短的，即聲時(shí)最小，此時(shí)的聲時(shí)值為t，此時(shí)關(guān)系式AB2+BC2＝AC2成立，從而可以計(jì)算出BC(也就是裂縫的深度)。顯然這種方法對(duì)計(jì)算垂直裂縫的深度是不適用的，為判斷裂縫是垂直裂縫還是斜裂縫，可將發(fā)射探頭T固定在裂縫的一側(cè)，然后讓接收探頭在裂縫的另一側(cè)遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，在接收探頭移動(dòng)的過(guò)程中，如果聲時(shí)先逐漸變小，達(dá)到一最小點(diǎn)，然后一直增加，即可判斷裂縫為斜裂縫；如果聲時(shí)一直變大，可將發(fā)射探頭與接收探頭的位置對(duì)換，并使接收探頭遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，如果聲時(shí)先逐漸變小，達(dá)到一最小點(diǎn)，然后一直增加，即可判斷裂縫為斜裂縫；如果聲時(shí)在移動(dòng)過(guò)程中仍然一直增加，則可判斷裂縫為垂直裂縫。
依據(jù)上述原理，如果是斜裂縫，可以按下述步驟計(jì)算出它的深度hc首先利用非金屬超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量，并計(jì)算出超聲波的聲速值v、發(fā)射探頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值a；然后將超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射探頭固定在裂縫的一側(cè)，并使接收探頭在裂縫的另一側(cè)逐漸遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，同時(shí)觀察聲時(shí)的變化趨勢(shì)；如果聲時(shí)一直變大，則將發(fā)射探頭和接收探頭互換位置，并將超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射探頭固定在裂縫的一側(cè)，使接收探頭在裂縫的另一側(cè)逐漸遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，同時(shí)觀察聲時(shí)的變化趨勢(shì)；直到發(fā)現(xiàn)接收探頭在移動(dòng)的過(guò)程中，聲時(shí)先逐漸變小，達(dá)到一最小值，然后就一直變大，記錄該最小值t，并記錄此時(shí)發(fā)射探頭與接收探頭的內(nèi)邊緣間距l(xiāng)；根據(jù)公式l′＝l+|a|計(jì)算出此時(shí)的超聲波的實(shí)際傳播距離l′；由于l′2+hc2=(vt-hc)2,]]>變換出公式hc=v2t2-l′22vt,]]>從而可以計(jì)算出混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的深度hc。
權(quán)利要求
1.一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，包括以下步驟一、首先利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量，并計(jì)算出超聲波的聲速值v、發(fā)射探頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值a；其特征是二、然后將超聲波檢測(cè)儀的發(fā)射探頭固定在裂縫的一側(cè)，并使接收探頭在裂縫的另一側(cè)逐漸遠(yuǎn)離裂縫移動(dòng)，同時(shí)觀察聲時(shí)的變化趨勢(shì)；三、如果聲時(shí)一直變大，則將發(fā)射探頭和接收探頭互換位置，并重復(fù)步驟二；四、直到發(fā)現(xiàn)接收探頭在移動(dòng)的過(guò)程中，聲時(shí)先逐漸變小，達(dá)到一最小值，然后就一直變大，記錄下該最小值t，并記錄此時(shí)發(fā)射探頭與接收探頭的內(nèi)邊緣間距l(xiāng)；五、根據(jù)公式l’＝l+|a|計(jì)算出此時(shí)的超聲波的實(shí)際傳播距離l’；六、利用公式hc=v2t2-l′22vt]]>計(jì)算出裂縫的深度hc。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，其特征是所用的超聲波檢測(cè)儀為非金屬超聲波檢測(cè)儀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用超聲波檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，首先利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測(cè)量，并計(jì)算出超聲波的聲速值v、發(fā)射探頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值a；再跨縫測(cè)量。通過(guò)逐步移動(dòng)接收探頭的方式確定最小聲時(shí)值t，并記錄下此時(shí)發(fā)射探頭與接收探頭的內(nèi)邊緣間距l(xiāng)，根據(jù)公式l’＝l+|a|計(jì)算出此時(shí)的超聲波的實(shí)際傳播距離l’；利用公式
文檔編號(hào)G06F19/00GK101071124SQ20061002639
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者夏才初, 李敏 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)