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SCE-MATS-R混凝土多功能無損測試儀

ZX21

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SCE-MATS-R(研究型）混凝土多功能無損測試儀

(1) 彈性技術(shù)

沖擊彈性波技術(shù)與超聲波技術(shù)，亦可作為有效的混凝土結(jié)構(gòu)物的無損檢測。

沖擊彈性波（超聲波法為其一特例）作為能夠直接反映材料力學(xué)特性的媒介，長期以來得到了廣泛的注目。其中，最廣為人知的當(dāng)為PIT（基樁完整性測試）方法。

近年來，將其推廣到混凝土結(jié)構(gòu)物的材質(zhì)（強(qiáng)度、模量）、缺陷（裂縫、剝離、內(nèi)部空洞、蜂窩等）以及幾何尺寸（厚度、埋深等）無損檢測和評價(jià)不僅是非常熱門的研究方向，而且逐步進(jìn)入工程實(shí)際應(yīng)用。例如，美國材料學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM-C1383-98就規(guī)定了利用彈性波測試混凝土厚度和波速的測試方法。在日本，一方面組織了沖擊彈性波專業(yè)委員會，而且也逐步標(biāo)準(zhǔn)化了其測試方法。

(2) 技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢

· 與混凝土非金屬超聲波相比

彈性波在測試對象中傳播時(shí)衰減較小，激振能力可調(diào)并可調(diào)節(jié)激振頻率，適用面廣，測試范圍大。目前我公司儀器不僅可針對大體積混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行有效的測試（可穿透厚達(dá)60m的測試對象），也可以適用于15cm的標(biāo)準(zhǔn)立方形實(shí)驗(yàn)塊。

目前可對大體積混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行CT掃描以檢測缺陷；

可對高性能混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、模量雙指標(biāo)控制；

· 可對管道壓漿密實(shí)度質(zhì)量進(jìn)行測試

采用專利方法“表面波法”（已被日本土木學(xué)會推薦為標(biāo)準(zhǔn)方法），測試的裂縫深度精度高、受鋼筋、水分影響小、深度范圍可達(dá)到2米；

受鋼筋影響小并可修正。

· 與市面上的沖擊回波測試混凝土厚度和缺陷的儀器相比

測試精度更高（采用多種頻譜分析方法和智能機(jī)制，自動(dòng)搜尋最優(yōu)結(jié)果）。

測試范圍更廣（不僅可測試混凝土面板、還可測試深達(dá)數(shù)米的基礎(chǔ)埋深、擋土墻厚度等）。

可對管道壓漿密實(shí)度質(zhì)量進(jìn)行測試。

缺陷可以用雷達(dá)掃描方式顯示成果。

· 增強(qiáng)機(jī)能

（打球）可快速、全面測試評價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)物表面的均勻性、損失等。

（打聲）利用波的振動(dòng)、頻響、持續(xù)時(shí)間等混凝土表面缺陷、材質(zhì)進(jìn)行測試。

· 規(guī)范

裂縫深度測試技術(shù)已進(jìn)入日本土木學(xué)會行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

非破壞檢查協(xié)會、彈性波法無損檢測研究小委員技術(shù)資料

(1) 測試混凝土結(jié)構(gòu)物無損檢測項(xiàng)目與方法

測試項(xiàng)目		測試方法
力學(xué)特性	強(qiáng)度（測試波速）	透過法
		重復(fù)反射
		瑞利波法
	彈性模量	透過法（與測試強(qiáng)度的透過法一致）
混凝土缺陷	表層缺陷	振動(dòng)法（表層剝離、脫空）
		打聲法（表層剝離、松動(dòng)）
		打球法（表層剛性）
	裂縫深度	表面波法（能量衰減）
		傳播時(shí)間差法
		相位反轉(zhuǎn)法
	內(nèi)部缺陷（不密實(shí)）	彈性波層析掃描（CT）法
		彈性波雷達(dá)法
厚度及尺寸		沖擊回波重復(fù)反射法（薄壁）
		信號直接識別、相關(guān)頻譜分析（厚壁）

(2) 高性能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)物的無損檢測技術(shù)與方法

測試項(xiàng)目		測試方法
高性能預(yù)應(yīng)力混凝土	錨桿張力	等效質(zhì)量法
	錨桿充填度	能量衰減法
		等效波速法
	彈性模量	透過法（與測試強(qiáng)度的透過法一致）

(3) 混凝土結(jié)構(gòu)物的力學(xué)特性測試

測試混凝土結(jié)構(gòu)物的力學(xué)特性	強(qiáng)度（測試波速）	透過法
		重復(fù)反射
		瑞利波法
	彈性模量	透過法（與測試內(nèi)部強(qiáng)度的透過法方法一致）

(4) 測試混凝土結(jié)構(gòu)物力學(xué)特性測試方法的比較

測試方法	透過法	重復(fù)反射法	瑞利波法
測試面	兩個(gè)	一個(gè)	一個(gè)
傳感器	2個(gè)	1個(gè)	2個(gè)
結(jié)構(gòu)物厚度	需要明確傳感器之間距離	需要明確測結(jié)構(gòu)物厚度	不需要量測結(jié)構(gòu)物厚度
測試的范圍	最大的測試范圍可達(dá)60m
其它	傳感器之間距離要求大于0.15m	測試對象的形狀要求比較簡單	不適宜一般的薄板、梁等結(jié)構(gòu)
適用對象	箱梁、柱等	隧洞襯砌、大壩面板等	隧洞襯砌、大壩面板等

· 透過法

通過兩個(gè)傳感器進(jìn)行測量：一個(gè)傳感器用于記錄發(fā)振，一個(gè)傳感器用于接收信號。因此通過量測兩個(gè)傳感器之間的距離并結(jié)合信號在兩個(gè)傳感器之間的傳播時(shí)間，即可計(jì)算彈性波（主要是P波）在測試對象內(nèi)的傳播速度，進(jìn)而根據(jù)P波的測強(qiáng)曲線換算出測試對象的內(nèi)部強(qiáng)度。

透過法（對測）測試混凝土強(qiáng)度

透過法（斜測）測試混凝土強(qiáng)度

測試波形圖

· 重復(fù)反射法

重復(fù)反射法使用一個(gè)傳感器進(jìn)行測量，其測試原理在于：對于結(jié)構(gòu)厚度不是特別大的測試對象，信號會在測試對象的不同介質(zhì)分界上發(fā)生反射，從而使傳感器接收到多次反射信號。通過頻譜分析算法（FFT、MEM）分析測試信號在結(jié)構(gòu)物的分界面上反射信號的反射頻率，并結(jié)合測試對象的壁厚，即可計(jì)算彈性波在測試對象內(nèi)的P波的傳播速度，進(jìn)而換算出測試對象的內(nèi)部強(qiáng)度。

重復(fù)反射法測試混凝土強(qiáng)度

測試波形圖

頻譜分析（FFT卓越頻率）

· 瑞利波法

瑞利波也即表面波，利用表面波法單面測試。通過測試激振信號達(dá)到2個(gè)傳感器的時(shí)間差來推算R波波速。

瑞利波（R波）法測試混凝土強(qiáng)度

測試要點(diǎn)：

1) 由于瑞利波的特點(diǎn)，要求激振點(diǎn)到觸發(fā)傳感器之間的距離大于2倍激振波長，目的是讓瑞利波充分的產(chǎn)生，不然波的模式不明。

2) 瑞利波測試混凝土強(qiáng)度的有效深度一般為激振波長的0.5倍，激振波長取決激振錘（可采用多規(guī)格的激振錘）。

3) 激勵(lì)波長不能大于測試對象的壁厚（若波長大于壁厚會使相位波速降低

測試結(jié)果圖

測試結(jié)果一覽

(5) 混凝土結(jié)構(gòu)物缺陷測試

混凝土缺陷	表層缺陷	振動(dòng)法（表層剝離、脫空）
		打聲法（表層剝離、松動(dòng)）
		打球法（表層剛性）
	裂縫深度	表面波法（能量衰減）
		傳播時(shí)間差法
		相位反轉(zhuǎn)法
	內(nèi)部缺陷（不密實(shí)）	彈性波層析掃描（CT）法
		彈性波雷達(dá)法

R型產(chǎn)品配置

表格 1配置清單

序號	產(chǎn)品名稱	規(guī)格型號	數(shù)量
一、儀器主體
1	儀器主機(jī)	456mm×372mm×185mm	1臺
2	前置放大器	372mm×266.5mm×134.5mm	2套
3	筆記本電腦		1臺
二、工具
1	傳感器
1.1	加速度傳感器	LC0408T	1只
1.2	加速度傳感器	S31SC	2只
1.3	麥克風(fēng)		1個(gè)
1.4	示波器	DSO-5200A	1個(gè)
2	電纜
2.1	電荷電纜	3m	2根
2.2	電壓電纜	30m	2根
3	激振系統(tǒng)
3.1	沖擊錘	各種型號	1套
4	工具		1套
三、軟件系統(tǒng)
1	數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)	Cpc_PccSts、Sce_PccSts	1套
2	數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)	Cra_sants、Con_sants、Tra_sants	1套
四、附件：安裝光盤、使用說明書、保修卡、產(chǎn)品合格證

表格 2 主要技術(shù)指標(biāo)

環(huán)境溫度		-10℃~50℃
相對濕度		30%RH~85%RH
通道數(shù)		2
雙模采集	最大采集頻率	100MHz
	最高分辨率	16Bit
最大采集點(diǎn)數(shù)		20,000個(gè)
噪聲處理		平滑、LPF、BPF、HPF、積分、相關(guān)、積算、信號抽出、合成增幅等
頻譜分析		FFT/MEM/相關(guān)分析
圖像處理		雷達(dá)、CT、等值線
穿透測試對象厚度		可達(dá)60米
測試裂縫深度		可達(dá)2米
測試精度	表面缺陷	采用打球法測試精度：統(tǒng)計(jì)意義上講，測試誤差小于10%；測試深度為表層下5cm；采用振動(dòng)法和打聲法可檢知出3cm×3cm左右面積的剝離（對于檢測深度范圍內(nèi)的連通性剝離，檢出概率大于95%），測試深度為表層下10cm
	內(nèi)部缺陷	采用雷達(dá)法，在厚度測試范圍內(nèi)，寬度50mm以上及寬深比大于0.5的缺陷，檢出概率大于85%；采用CT法測試精度（統(tǒng)計(jì)概率）大于95%
	裂縫深度	實(shí)際裂縫深度的2％~20％以內(nèi)
	結(jié)構(gòu)物的厚度	精度為±5%以內(nèi)

SCE-MATS-R混凝土多功能無損測試儀
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