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1、10申请公布号CN104236490A43申请公布日20141224CN104236490A21申请号201410250785822申请日20140609G01B17/0020060171申请人郑翔地址200032上海市徐汇区小木桥路360弄4号3233室72发明人郑翔54发明名称混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法57摘要本发明公开了一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，包括如下步骤1）清除被检对象表面的浮尘、污垢，观察裂缝缝隙中是否存在水、钢筋或其他异物，确保被检对象干燥；2）以受检裂缝为中心两两对称布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离。
2、；3）在受检裂缝的一侧成对的布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；4）不跨缝的声时测量；5）跨缝的声时测量；6）跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，用该测距及两个相邻测距的测量值计算裂缝的深度值。本发明通过观察首波相位变化来判断超声波是否已绕射至裂缝底部，从而准确检测混凝土表面浅裂缝的深度。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页10申请公布号CN104236490ACN104236490A1/1页21一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，其特征在于包括如下步骤1。
3、）清除被检对象表面的浮尘、污垢，观察裂缝缝隙中是否存在水、钢筋或其他异物，确保被检对象处于干燥状态；2）以受检裂缝为中心两两对称布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；3）在受检裂缝的一侧成对的布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；4）不跨缝的声时测量将发射型换能器和接收型换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距L等于100、150、200、250MM分别读取声时值TI，绘制“时距”坐标图或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程LIABTI；每测点超声波实际传播距离为LILA，若A0，取该数的相反数；式中LI第I点的超。
4、声波实际传播距离；A“时距”图中Y轴的截距或回归直线方程的常数项；VBB回归系数；5）跨缝的声时测量将发射型换能器和接收型换能分别置于以裂缝为对称的两侧，取两换能器内边缘间距L为100、150、200MM、分别读取声时值T0I，同时观察首波相位的变化；6）跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，用该测距及两个相邻测距的测量值按下式计算HCI值，取此三点HCI的平均值为该裂缝的深度值，HCI1/2LI（T0IV/LI）11/2式中HCI第I点计算的裂缝深度值；LI不跨缝平测时第I点的超声波实际传播距离；T0I第I点跨缝平测的声时值。权利要求书CN104236490A1/4页3混凝土表面浅裂缝深度的。
5、超声波首波相位反转测试法技术领域0001本发明属于主体结构混凝土非破损检测领域，具体涉及一种利用超声波首波相位变化测试混凝土表面浅裂缝深度的方法，适用于建筑结构构件原位测试。背景技术0002混凝土是一种非匀质脆性材料，由骨料、胶凝材料以及留存其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，混凝土硬化的过程中会发生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力（拉应力或剪应力），使得在骨料与水泥石之间的粘结面或水泥石本身出现肉眼能观察到的细微裂缝。0003为得知这些裂缝的深度范围，得知裂缝是否会给建筑结构构件带来安全隐患，现有技术通常采用单面平测法测试混凝土表面浅裂缝深度。测试时，由于现。
6、场测试环境的多变、检测人员的经验匮乏、各厂商生产的检测设备的性能差异，导致在具体工程实践中往往不能准确得到检测结果。0004如何保证在不破坏原有建筑结构构件的情况下通过原位无损检测的方法来获得准确的检测结果，是现有技术中亟需解决的问题。发明内容0005本发明的目的是为了克服现有技术的测试方法在具体工程实践中往往不能得到准确的检测结果的不足，提供一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，该测试方法的检测结果的准确率较高。0006本发明是通过以下技术方案实现的一种混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法，包括如下步骤1）清除被检对象表面的浮尘、污垢，观察裂缝缝隙中是否存在水、钢筋或。
7、其他异物，确保被检对象处于干燥状态；2）以受检裂缝为中心两两对称布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；3）在受检裂缝的一侧成对的布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；4）不跨缝的声时测量将发射型换能器和接收型换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距L等于100、150、200、250MM分别读取声时值TI，绘制“时距”坐标图或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程LIABTI；每测点超声波实际传播距离为LILA，若A0，取该数的相反数；式中LI第I点的超声波实际传播距离；A“时距”图中Y轴的截距或回归直线方程的常数项。
8、；VB说明书CN104236490A2/4页4B回归系数；5）跨缝的声时测量将发射型换能器和接收型换能分别置于以裂缝为对称的两侧，取两换能器内边缘间距L为100、150、200MM、分别读取声时值T0I，同时观察首波相位的变化；6）跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，用该测距及两个相邻测距的测量值按下式计算HCI值，取此三点HCI的平均值为该裂缝的深度值，HCI1/2LI（T0IV/LI）11/2式中HCI第I点计算的裂缝深度值；LI不跨缝平测时第I点的超声波实际传播距离；T0I第I点跨缝平测的声时值。0007本发明的有益效果是本发明的超声波首波相位反转测试法通过观察首波相位变化来判断超声波。
9、是否已绕射至裂缝底部，从而准确检测混凝土表面浅裂缝的深度，本发明的测试方法的检测结果的准确率较高，并且易于操作。附图说明0008图1是横波折射原理图；图2是不跨缝测试的“时距”坐标图；图3是跨缝测试的原理图；图4是两换能器测距之半大于裂缝深度值时的首波相位的变化；图5是两换能器测距之半等于或小于裂缝深度值时的首波相位的变化。具体实施方式0009测试方法机理由物理学知1）不同声速介质的界面在反射和折射过程中可能发生波型转换。波型转换现场只发生在斜入射场合。00102）固体与气体的交界面，波型转换只发生在反射过程中；固体与固体的界面在反射、折射过程中都会发生波形转换。固体与液体的界面，折射波中只有。
10、纵波，因液体介质没有剪切弹性，不能转播横波。0011当换能器分别置于裂缝表面两侧时，如图1所示，由于混凝土检测通常采用的是低频（50KHZ）超声波，其特点是波长长，指向性差。当发射换能器A置于混凝土表面时，其向裂缝侧传播相当于斜入射场合，即具备了斜入射条件。超声纵波在裂缝侧面产生反射（反射波中有纵波，有横波），超声纵波在裂缝的尾端产生折射（折射波中有纵波，有横波）而且由图1所示可知，横波折射角T与水平面的夹角小于纵波折射角L。0012另根据惠更斯定理横波和纵波到达的每一个点都可以看作新的波源“次源”，每一个“次源”相当于一个独立波源，产生二次波动，形成“次源”波前，新的波前就是这些“次源”波前。
11、的包迹。众所周知纵波速度大于横波速度；测试时采用的是纵波换能器，接收换能器B理应接收到纵波，但存在以下两个事实1）折射波中因波型转换形成了横波。说明书CN104236490A3/4页500132）横波的折射角与纵波的折射角不同，横波与裂缝断面的夹角小于纵波，即横波折射在纵波之上。0014首波相位反转的机理是发射纵波与接收到的横波之间存在相位差。纵波换能器在折射过程中发生波型转换产生了横波。虽然横波速度小于纵波波速，但横波折射角与纵波折射角不同，两者的绕射波前不同，在特定的首波相位反转临界点（图1接收换能器B的位置）至裂缝侧的区域内（参见图1中T区）绕射横波先于绕射纵波到达。0015根据以上机理。
12、，本发明的混凝土表面浅裂缝深度的超声波首波相位反转测试法包括如下步骤1、清除被检对象表面的浮尘、污垢，观察裂缝缝隙中是否存在水、钢筋或其他异物，确保被检对象处于干燥状态；2、以受检裂缝为中心两两对称的成对布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；3、在受检裂缝的一侧成对布置超声测点，并将各对测点两两编号，各测距为每对换能器的内边缘距离；4、不跨缝的声时测量将发射型换能器和接收型换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距L等于100、150、200、250MM分别读取声时值TI，绘制“时距”坐标图参见图2或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程LIABT。
13、I测点在9点为宜；每测点超声波实际传播距离为LILA（若A0，取该数的相反数）；式中LI第I点的超声波实际传播距离MM；A“时距”图中Y轴的截距或回归直线方程的常数项MM。0016VB（KM/S）B回归系数；5、跨缝的声时测量如图3所示，将发射型换能器和接收型换能分别置于以裂缝为对称的两侧，取两换能器内边缘间距L为100、150、200MM、分别读取声时值T0I，同时观察首波相位的变化，参见图4、图5，存在正负波形转换点；6、跨缝测量中，当在某测距发现首波反相时，用该测距及两个相邻测距的测量值按下式计算HCI值，取此三点HCI的平均值作为该裂缝的深度值，HCI1/2LI（T0IV/LI）11/。
14、2式中HCI第I点计算的裂缝深度值（MM）；LI不跨缝平测时第I点的超声波实际传播距离MM；T0I第I点跨缝平测的声时值S；由于纵、横波首波幅度绝对值的变化规律相同，纵、横波首波的相位始终相反，即由发射换能器同一个振源转换成的横波，其相位永远和纵波相反。根据这一定律，前文中如图1所示，在正负波型转换临界点处90，即两换能器中心距离与裂缝深度存在约2倍比的关系。0017被检裂缝处于干燥状态，且缝内不存在水或钢筋及其它异物时，换能器跨缝检测时定有发生首波相位反转的现象。利用超声首波幅度及其振幅相位变化的规律可马上定性说明书CN104236490A4/4页6推断该混凝土裂缝深度小于或等于两个换能器中心距之半。若现场观察不到首波相位反转现象的裂缝，采用传统单面平测法测试裂缝深度，其计算结果会产生误判。0018最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。说明书CN104236490A1/4页7图1说明书附图CN104236490A2/4页8图2说明书附图CN104236490A3/4页9图3说明书附图CN104236490A4/4页10图4图5说明书附图CN104236490A10。