本次測(cè)試主要目的是嘗試檢測(cè)高強(qiáng)度磚內(nèi)部裂紋。測(cè)試使用的儀器是ACS廠家的最新款A(yù) 1040 MIRA 3D混凝土三維超聲波成像儀。A 1040 MIRA 3D使用超聲波作為測(cè)試信號(hào)，依據(jù)不同介質(zhì)具有不同的聲阻抗，在超聲波傳播過程中會(huì)引起不同程度的反射的原理，來檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中可能存在的異常介質(zhì)。
一、陣列式檢測(cè)原理：
超聲波檢測(cè)（UT）是利用超聲波探頭發(fā)出的超聲波，在工件中以一定方向和速度向前傳播，當(dāng)遇到材料內(nèi)部兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時(shí)，聲能會(huì)部分或全部反射回探頭（穿透法時(shí)接收探頭不能接收或接收部分超聲波信號(hào)）從而被超聲檢測(cè)設(shè)備接收和顯示，通過分析聲波信號(hào)的波幅、主頻、傳輸時(shí)間等聲學(xué)參數(shù)，評(píng)定缺陷是否存在或存在缺陷的大小位置等。
相關(guān)物理參數(shù):
聲阻抗：Z＝ρc（Z表示聲阻抗，ρ表示介質(zhì)密度，c表示介質(zhì)聲速）
R（能量反射率）=
T（能量透射率）=1-R
超聲波反射示意圖
技術(shù)特點(diǎn)：
1） 陣列式系統(tǒng)
A 1040 MIRA 3D是一個(gè)陣列式的控制器，它由32個(gè)橫波傳感器組成，當(dāng)超聲波信號(hào)發(fā)出后，接受到的信號(hào)會(huì)被控制器進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)移到電腦用合適的軟件進(jìn)行處理。
陣列式傳感器發(fā)射示意圖
2）合成孔徑聚焦超聲成像（SAFT）
傳感器以一定步長沿線性孔徑軌跡移動(dòng)，在軌跡上的孔徑位置向成像區(qū)域發(fā)射脈沖信號(hào)，并接收和儲(chǔ)存檢測(cè)信號(hào)，然后下一孔徑位置進(jìn)行相同的發(fā)射、接收和儲(chǔ)存，直達(dá)掃描完成；接著按照重建點(diǎn)對(duì)相應(yīng)孔徑檢測(cè)號(hào)的回波做時(shí)延調(diào)整、信號(hào)疊加和平均等處理，實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)聚焦，最終重建整個(gè)成像區(qū)域的信號(hào)反射圖（見下圖）。
合成孔徑聚焦超聲成像（SAFT）
3）干點(diǎn)式傳感器（DPC）
? 傳統(tǒng)的傳感器需要使用耦合劑才能與混凝土表面緊密接觸，干耦合不使用耦合劑，通過彈簧彈力實(shí)現(xiàn)耦合。
? 彈簧加載的天線陣單元可以在粗糙度曲率8mm的表面上工作，在粗糙和不平整的表面也有穩(wěn)定的超聲接觸。
? 使用天線陣獲得高信/噪比。
干點(diǎn)式傳感器（DPC）
4）橫波檢測(cè)
? 信噪比提高 — 超聲橫波在混凝土中的散射比縱波弱，接收信號(hào)更強(qiáng)。
? 分辨能力有所增強(qiáng) — 分辨力與超聲波波長有關(guān)，波長越短，分辨力越高。橫波波長≈60%縱波波長（波速C=波長λ x 頻率f）;
? 缺陷反射更強(qiáng) — 橫波只能在固體中傳播，當(dāng)遇到空氣層或空洞、裂縫時(shí)幾乎全反射。
橫波傳感器
5）B-/C-/D-掃描及3D成像
? 成像顯示直觀，與醫(yī)學(xué)B超類似，不同的顏色表示不同強(qiáng)度的反射；
? 采用面掃模式可現(xiàn)場(chǎng)顯示3D圖，更清楚直觀；
? 電腦端分析軟件IntroView還可對(duì)3D圖進(jìn)行切片，詳細(xì)查看不同位置的圖像。
B-Scan視圖
B-/C-/D-及3D視圖
二、儀器參數(shù)設(shè)置
為了不同位置的信號(hào)具有可比性，同一次測(cè)試，儀器應(yīng)采用一致的參數(shù)。本次測(cè)試的主要參數(shù)設(shè)置如下：
1. 波速（wave speed）：3600m/s（橫波波速）
2. 模擬增益（analog gain）：15dB
3. 數(shù)字增益（digital gain）：20dB
三、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析
本次測(cè)試了幾個(gè)試塊，多數(shù)未發(fā)現(xiàn)問題。
試塊1
試塊1厚度200mm，我們從兩面進(jìn)行了測(cè)試底面反射清晰，中間未發(fā)現(xiàn)異常反射，說明內(nèi)部質(zhì)量良好。
我們也從頂部測(cè)量了一次，也能夠看到底部反射，高度約500mm。
總體來說，試塊1內(nèi)部應(yīng)該沒有明顯的問題。
試塊2
試塊2是個(gè)方形構(gòu)件，厚度約420mm，左側(cè)測(cè)出的數(shù)據(jù)較正常，能看到底部反射，靠近右側(cè)的圖形則能在距離表面60-70mm的位置看到異常反射。
我們還對(duì)試塊2做了一次面掃測(cè)試（Map模式），并生成3D圖，這樣有利于更清晰直觀的查看構(gòu)件內(nèi)部情況。下圖右下即為測(cè)試結(jié)果的3D顯示效果，在軟件中或者儀器上可以自由旋轉(zhuǎn)，從不同角度查看，左上圖和其他結(jié)構(gòu)看到的圖片一樣，為B掃圖，即結(jié)構(gòu)的縱切面圖。
試塊3
試塊3也是個(gè)方形構(gòu)件，比試件2稍小，厚度約320mm，高度約500mm，從頂面和側(cè)面都能測(cè)試到底部反射，試件內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)明顯問題。
試塊4
試塊4是之前用單探頭超聲對(duì)測(cè)自測(cè)過的，發(fā)現(xiàn)聲速變化，懷疑內(nèi)部有問題。陣列式超聲測(cè)試結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯異常，底部反射清晰，誤差很小，變化基本在5mm之內(nèi)。
試塊5
試塊5是另一個(gè)場(chǎng)地的構(gòu)件，橫截面邊長400mm左右，從幾個(gè)側(cè)面測(cè)試的數(shù)據(jù)，底面反射都很清晰，未發(fā)現(xiàn)異常情況。該構(gòu)件也保存了雷達(dá)測(cè)試數(shù)據(jù)，400mm以內(nèi)也沒有發(fā)現(xiàn)異常。試塊4也做了雷達(dá)測(cè)試，情況與試塊5基本相同，由于尺寸太小，測(cè)試距離太短，沒有保存。
