超声首波相位反转机理解析.pptxVIP

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1超声波检测混凝土裂缝深度的方法超声波首波相位反转法3单面平测CECS：21标准法1单面平测BS-1881标准法213:112第2页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法[1]1.1单面平测CECS：21标准法裂缝深度的计算公式90版公式2000版公式（a）等距不跨缝检测（b）等距跨缝检测图1CECS：21标准检测混凝土裂缝深度基本假设：1）裂缝附近混凝土质量基本一致；2）跨缝与不跨缝检测，其声速相同；(不跨缝检测的声速其实是平测声速）3)跨缝测读的首波信号绕裂缝末端至接收换能器。13:113第3页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法BS-1881标准检测混凝土裂缝深度的方法[1]的原理是，两次选取不同的a1、a2测距测量，a2=2a1，假设超声波在混凝土中两次传播的速度不变v1=v2，根据速度相同的条件可以得到声时和裂缝深度之间的计算公式。1.2BS-1881标准法（90年代BS-4408）定义：v1=v2,a1=15cm,a2=2a1=30cm,得：图2BS-1881法检测混凝土裂缝深度13:114第4页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法超声波首波相位反转法如图所示，1982年笔者发现[2]若置换能器于裂缝两侧，当换能器与裂缝间距a分别大于、等于、小于裂缝深度dc时，超声波接收波形如(a),(b),(c)所示。首波的振幅相位先后发生了180°的反转变化，即在平移换能器时，随着a的变化，存在着一个使首波相位发生反转变化的临界点，换能器间距与缝深比存在1.7~2倍的关系。1.3超声波首波相位反转法图3超声波首波相位反转法检测混凝土裂缝深度13:115第5页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法超声波首波相位反转法泊松比μ与回折角α＋β的关系1990年在日本，笔者浏览到1988年日本同行有关于首波反向发生时测距~裂缝深度的近似2倍关系的论文发表。当a≈dc时回折角α＋β约为900。在该临界点左右，波形变化特别敏感。只要把换能器稍作来回移动，首波振幅相位反转瞬间而变。1991年日本関西大学工学部的中野正吉推导出泊松比μ与回折角α＋β的关系[3]，中野正吉提出由于混凝土的泊松比μ在0.20～0.25之间，若取中值，则回折角α+β=90°。1.3超声波首波相位反转法μ0.100.150.200.250.300.35α＋β103.3°99.2°93.6°85.8°73.8°51.0°表1泊松比μ与回折角α＋β的关系13:116第6页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法换能器不对称布置时的超声波首波相位反转现象在以往的研究中，笔者又发现[4][5]当换能器不对称布置在裂缝两侧的场合,可先固定某一换能器，再移动另一换能器，则也可以观察到首波相位的反转变化现象。如图4所示(a)，(b)，(c)点波形参见图3(a)，(b)，(c)，在首波振幅相位反转的临界点处,回转角α+β也均约为90度。移动R换能器当观察到首波相位反转变化时的△ACB为直角三角形（可在小方格纸上按尺寸比例作图验证）。裂缝深度dc与二换能器的中心距的近似关系式：。作为特例，当换能器距裂缝对称布置时，dc≈a，参见图3(b)。1.3超声波首波相位反转法图4换能器不对称布置13:117第7页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法1.3超声波首波相位反转法换能器间距与缝深比1982年[2]采用同济大学自制的超声波检测仪，发现了因换能器平置裂缝两侧的间距不同而引起首波幅度及其振幅相位变化的现象，笔者提出了换能器间距与缝深比存在1.7~2倍的关系。平均1.85倍。13:118第8页，共28页，星期日，2025年，2月5日

1超声波检测混凝土裂缝深度的方法换能器间距与缝深比换能器~裂缝间距与裂缝深度的关系国内不同研究单位意见不大一致，有的研究者（陕西院）[6]认为反相点处间距/缝深比为1.0倍（换能器间距为两换能器的内边距）。康科瑞濮存亭，孙刚柱在论文“超声平测法检测混凝土裂缝深度测试方法的试验研究与建议”[7]中关于首波反相点出现的位置在进行了一系列的试验研究后：得出“反相点处间距/缝