專利名稱：一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法
技術領域：
本發明涉及土木工程領域一種檢測混凝土結構裂縫的方法，更具體地說是涉及一種在單個面上使用非金屬超聲波檢測儀來判斷混凝土結構斜裂縫深度的方法。
背景技術：
目前判別裂縫與混凝土結構表面的關系(傾斜或垂直)并確定裂縫深度的方法主要有橢圓法。先用不跨縫的聲時測量，求出完好混凝土結構的波速v。如圖1所示，在裂縫旁邊完好的結構表面上布置測線，每條測線布置7個測點，且發射和接收探頭的軸線應始終在同一條線上，其步驟如下以兩個探頭內邊緣間距(li)等于100、150、200、250、300和350(mm)，分別讀取聲時值(ti)，繪制“時-距”坐標圖(如圖2)或用回歸分析的方法求出聲時與測距之間的回歸直線方程li＝α+bti各測點超聲波實際傳播距離li′為li′＝li+|a|式中li′——第i點的超聲波實際傳播距離，單位mm；li——第i點的發射和接收探頭內邊緣間距，單位mm；a——“時-距”圖中1’軸的截距或回歸直線方程的常數項，單位mm；測區的超聲波聲速值為v＝(ln′-l1′)/(tn-t1)(km/s)或v＝b(km/s)式中ln′、l1′——第n點和第1點的測距，單位mm；tn、t1——第n點和第1點讀取的聲時值，單位us；b——回歸系數。
按照上述的測量規程，不但可以確定超聲波的聲速值v，同時還可以確定發射探頭和接收探頭內邊緣間距與超聲波實際傳播距離之間的差值a。
然后在裂縫兩側布置聲波發射和接收探頭如圖3，聲波由發射點T到接收點R是在張開裂縫的閉合點C而繞射的，T與R的內邊緣距離是L，所以由完整混凝土結構波速vc及時間可以算得繞射的路程長度。由幾何學可知，與某兩定點的間距之和為常數的軌跡是橢圓，而T和R為橢圓焦點，做出一個橢圓。將發射點和接收點都同方向移動同一距離，保持T’和R’的內邊緣距離仍然為L，同上方法，再次畫出一個橢圓，兩個橢圓交點即為裂縫閉合點C，從圖中得出裂縫深度hc。為了檢驗其準確性，可以繼續改變發射點和接收點的位置，做出其它橢圓來進行對比，但當裂縫中有填充物，聲波可以通過填充物穿過裂縫時，測試結果就不可靠。
這種方法主要存在兩個問題，第一是該方法步驟較為繁瑣，需在坐標紙上做橢圓，工作量較大；第二是當超聲波發射探頭和接收探頭的內邊緣距離相對于裂縫深度來說過大或過小，測試深度相對于裂縫實際深度誤差較大。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法，使用這種方法操作簡便，裂縫深度測試誤差小。
為了解決上述技術問題，本發明的一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法，包括以下步驟一、首先利用超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量，并計算出超聲波的聲速值v、發射探頭和接收探頭內邊緣間距與超聲波實際傳播距離之間的差值a；二、然后將超聲波檢測儀的發射探頭固定在裂縫的一側，并使接收探頭在裂縫的另一側逐漸遠離裂縫移動，同時觀察聲時的變化趨勢；三、如果聲時一直變大，則將發射探頭和接收探頭互換位置，并重復步驟二；四、直到發現接收探頭在移動的過程中，聲時先逐漸變小，達到-最小值，然后就一直變大，記錄下該最小值t，并記錄下此時發射探頭與接收探頭的內邊緣間距l；五、根據公式l′＝l+a|計算出此時的超聲波的實際傳播距離l′六、利用公式hc=v2t2-l′22vt]]>計算出裂縫的深度hc。
在上述的檢測方法中，所用的超聲波檢測儀最好為非金屬超聲波檢測儀。
本發明操作簡便，無須在坐標紙上畫橢圓，將最小聲時值直接代入公式即可計算出斜裂縫的深度，并且誤差較小。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是利用超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量的探頭布置示意圖。
圖2是利用超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量時繪制的一種“時-距”坐標圖。
圖3是現有的橢圓法的原理示意圖。
圖4是本發明檢測方法的原理示意圖。
具體實施例方式
如圖4所示，圖中T為發射探頭，R1、R2、R3、R4為接收探頭在不同的位置，A為聲波發射點，Bi為聲波接收點，C為裂縫頂點。只有BC⊥AB時，聲波走的路程才是最短的，即聲時最小，此時的聲時值為t，此時關系式AB2+BC2＝AC2成立，從而可以計算出BC(也就是裂縫的深度)。顯然這種方法對計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，可將發射探頭T固定在裂縫的一側，然后讓接收探頭在裂縫的另一側遠離裂縫移動，在接收探頭移動的過程中，如果聲時先逐漸變小，達到一最小點，然后一直增加，即可判斷裂縫為斜裂縫；如果聲時一直變大，可將發射探頭與接收探頭的位置對換，并使接收探頭遠離裂縫移動，如果聲時先逐漸變小，達到一最小點，然后一直增加，即可判斷裂縫為斜裂縫；如果聲時在移動過程中仍然一直增加，則可判斷裂縫為垂直裂縫。
依據上述原理，如果是斜裂縫，可以按下述步驟計算出它的深度hc首先利用非金屬超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量，并計算出超聲波的聲速值v、發射探頭和接收探頭內邊緣間距與超聲波實際傳播距離之間的差值a；然后將超聲波檢測儀的發射探頭固定在裂縫的一側，并使接收探頭在裂縫的另一側逐漸遠離裂縫移動，同時觀察聲時的變化趨勢；如果聲時一直變大，則將發射探頭和接收探頭互換位置，并將超聲波檢測儀的發射探頭固定在裂縫的一側，使接收探頭在裂縫的另一側逐漸遠離裂縫移動，同時觀察聲時的變化趨勢；直到發現接收探頭在移動的過程中，聲時先逐漸變小，達到一最小值，然后就一直變大，記錄該最小值t，并記錄此時發射探頭與接收探頭的內邊緣間距l；根據公式l′＝l+|a|計算出此時的超聲波的實際傳播距離l′；由于l′2+hc2=(vt-hc)2,]]>變換出公式hc=v2t2-l′22vt,]]>從而可以計算出混凝土結構斜裂縫的深度hc。
權利要求
1.一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法，包括以下步驟一、首先利用超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量，并計算出超聲波的聲速值v、發射探頭和接收探頭內邊緣間距與超聲波實際傳播距離之間的差值a；其特征是二、然后將超聲波檢測儀的發射探頭固定在裂縫的一側，并使接收探頭在裂縫的另一側逐漸遠離裂縫移動，同時觀察聲時的變化趨勢；三、如果聲時一直變大，則將發射探頭和接收探頭互換位置，并重復步驟二；四、直到發現接收探頭在移動的過程中，聲時先逐漸變小，達到一最小值，然后就一直變大，記錄下該最小值t，并記錄此時發射探頭與接收探頭的內邊緣間距l；五、根據公式l’＝l+|a|計算出此時的超聲波的實際傳播距離l’；六、利用公式hc=v2t2-l′22vt]]>計算出裂縫的深度hc。
2.根據權利要求1所述的一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法，其特征是所用的超聲波檢測儀為非金屬超聲波檢測儀。
全文摘要
本發明公開了一種用超聲波檢測混凝土結構斜裂縫的方法，首先利用超聲波檢測儀對混凝土結構的完好區域進行不跨縫的聲時測量，并計算出超聲波的聲速值v、發射探頭和接收探頭內邊緣間距與超聲波實際傳播距離之間的差值a；再跨縫測量。通過逐步移動接收探頭的方式確定最小聲時值t，并記錄下此時發射探頭與接收探頭的內邊緣間距l，根據公式l’＝l+|a|計算出此時的超聲波的實際傳播距離l’；利用公式
文檔編號G06F19/00GK101071124SQ20061002639
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月9日 優先權日2006年5月9日
發明者夏才初, 李敏 申請人:同濟大學