對我國非金屬聲測技術(shù)半個(gè)世紀(jì)發(fā)展的回顧

摘 要：對我國聲波檢測近半個(gè)世紀(jì)以來在巖體、巖石及混凝土的應(yīng)用研究情況，從不斷發(fā)展起來的多種測式方法、廣泛的應(yīng)用、相關(guān)檢測技術(shù)規(guī)程與規(guī)范、聲波檢測儀器及換能器的現(xiàn)狀進(jìn)行了概括性的總結(jié)與回顧。對近年來的技術(shù)發(fā)展，如聲學(xué)參量波幅的應(yīng)用、聲波層析成像（CT技術(shù)）、反射波法基樁檢測技術(shù)、沖擊——回波測厚技術(shù)和聲波換能器性能改善等，進(jìn)行論述與探討。

關(guān)鍵詞：聲波檢測、超聲波檢測、聲波層析成像、沖擊—回波、換能器

一.前言
這里所論述的聲波檢測，是指工作頻率在幾百赫芝到幾百千赫茲的聲波及超聲波檢測技術(shù),在檢測聲學(xué)領(lǐng)域，把這個(gè)頻率范圍的非金屬聲學(xué)檢測技術(shù)統(tǒng)成為“聲波檢測”.。
我國聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用研究是從二十世紀(jì)六十年代開始的。從事這一領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)工作者，根據(jù)工程檢測的需要，在不斷研制改進(jìn)檢測儀器的同時(shí)，由仿制到研制了適合不同檢測需要的多種換能器,相應(yīng)對現(xiàn)場及室內(nèi)的測試方法進(jìn)行研究，歷時(shí)近半個(gè)世紀(jì),可以說是經(jīng)一代人的努力，達(dá)到今日的水平。
二.非金屬聲波檢測技術(shù)的現(xiàn)狀
(1). 關(guān)于測試方法
測試方法是由工程檢測的需要發(fā)展起來的。隨著檢測的需要及技術(shù)的發(fā)展，檢測儀器由模擬型發(fā)展到數(shù)字化；聲波發(fā)射由換能器發(fā)射到電火花振源及錘擊激振振源；換能器類型增加到十余種（包括橫波換能器），換能器的頻率從10 kHzs發(fā)展1000 kHz；聲學(xué)參量的應(yīng)用：繼聲速（聲時(shí)）發(fā)展到波幅及頻率的研究與應(yīng)用；測試方法由聲波透射法發(fā)展到折射法及反射射法；常規(guī)適用的多種測試方法如表1概括所示。

(2) 關(guān)于聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用
聲波檢測的應(yīng)用，可從兩個(gè)方面加以論述：
A.應(yīng)用研究現(xiàn)狀
表2對聲波檢測的應(yīng)用按頻率進(jìn)行劃分來展示。頻率高于20 kHz的均以換能器發(fā)射和接收，透射、折射、反射有著不同的應(yīng)用；;頻率低于20 kHz可分為錘擊瞬態(tài)激振、穩(wěn)態(tài)激振( 例如電磁激振器連續(xù)波激振) ,電火花激振；而被動式聲波測試的振源很廣，有金屬容器受壓力產(chǎn)生的破裂，還有巖體的斷裂產(chǎn)生的聲發(fā)射脈沖，它們有著很寬的頻率范圍，另一種是由巖體的位移蠕動產(chǎn)生的摩擦噪聲，還有由于人類活動和大自然的活動（例如海浪、風(fēng)瀑布等）產(chǎn)生的振動。

表1.聲波檢測的多種測試方法一覽

表2.應(yīng)用面寬廣的聲波檢測技術(shù)

	超聲波 （f＞20kHz）	透 射 法	地質(zhì)結(jié)構(gòu)檢測		溶洞、裂縫、塌陷、巖體完整性系數(shù)
			巖體松動范圍		隧道圍巖、邊坡爆破施工后松動范圍
			力學(xué)參數(shù)測試		混凝土強(qiáng)度、巖體、砼動彈性力學(xué)參數(shù)（Ed、Gd、μd）、 木材硬度
			混凝土缺陷測試		基樁完整性、構(gòu)件（梁、柱、板）缺陷、鋼管混凝土施工質(zhì)量、混凝土構(gòu)筑物裂縫、結(jié)構(gòu)CT成像
			巖體補(bǔ)強(qiáng)檢測		灌漿補(bǔ)強(qiáng)效果檢測、提供補(bǔ)強(qiáng)后動彈力學(xué)參數(shù)
			地應(yīng)力測試		礦山井下應(yīng)力、巖體應(yīng)力大小及方向、巖體歷史應(yīng)力（凱薩－Kaiser效應(yīng)）、
			液體物性測試		流量、濃度、油品、血管中的血流速、河水含沙量等
			自動控制		計(jì)數(shù)、開關(guān)、防盜等
		反 射 法	距離測量		鉆孔井徑及井斜、水深、水下地貌、液位、料位、厚度
			地質(zhì)構(gòu)造		水下淺地層剖面
			金屬探傷		鑄件及鍛件、焊縫、鋼軌、鋼管、鋼板等
			非金屬探傷		涂層厚度、醫(yī)療診斷等
			自動控制		開關(guān)、防盜等
		折 射 法	巖體結(jié)構(gòu)劃分 （單孔測井一發(fā)雙收）		巖體風(fēng)化殼劃分與評價(jià)、巖體軟弱結(jié)構(gòu)面、斷層破碎帶劃分、提取橫波聲速、含水層劃分、固井質(zhì)量
					混凝土損傷層厚度、隧道噴射混凝土厚度
聲 波 （f＜20kHz		透 射 法		穩(wěn)態(tài)面波測試		地質(zhì)分層、溶洞、洞穴、古墓、混凝土厚度及缺陷
				瞬態(tài)面波測試		地質(zhì)分層、溶洞、洞穴、古墓、混凝土厚度及缺陷
				電火花透射測試		溶洞、裂縫、塌陷、結(jié)構(gòu)CT成像、巖體完整性系數(shù)
		反 射 法		沖擊回波測試 （Impact－Echo簡稱IE法）		基樁完整性、基樁樁身傾斜
						路面厚度、跑道厚度、隧道襯砌厚度、樓板厚度
						隧道開挖前方不良地質(zhì)體預(yù)報(bào)、礦山安全、混凝土裂縫
被動式聲波檢測（f=0.1～ 1×106Hz)				聲發(fā)射觀測(Acoustic Emission)		地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)、礦井巖崩預(yù)報(bào)、金屬容器探傷
				地脈動觀測		地層自然諧振周期、推斷地質(zhì)構(gòu)造
				地聲監(jiān)測		滑坡、泥石流、巖崩地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)

注1：此表第三欄標(biāo)有顏色的是非金屬聲波檢測的內(nèi)容；注2：第四欄有底色的是筆者參與過研究的內(nèi)容

B.檢測技術(shù)的規(guī)程及規(guī)范的編制與頒發(fā)，能說明檢測技術(shù)應(yīng)用的成熟程度。與非金屬聲波檢測技術(shù)有關(guān)的規(guī)程與規(guī)范如表3所示。

表3.有關(guān)的聲波檢, 測技術(shù)規(guī)程與規(guī)范

序號	規(guī) 程 名 稱	編號	頒發(fā)年月		組織與頒發(fā)部門	與聲波檢測技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容
1	巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程	無	1986.12.		原地質(zhì)礦產(chǎn)部	巖石縱、橫聲速測試及一發(fā)雙收聲波測井
2	超聲回彈綜合檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程	CECS 02:88	1988.11.		中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會標(biāo)準(zhǔn)	混凝土結(jié)構(gòu)物的混凝土強(qiáng)度檢測
3	超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程	CECS 21：90	1990.9.		中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會標(biāo)準(zhǔn)	混凝土結(jié)構(gòu)物的缺陷及裂縫檢測
4	工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)	GB 50218—94	1995.7.1.		國家技術(shù) 建設(shè)部	按巖體完整性系數(shù)KV=對巖體分級（VPM、VPR巖體、巖石聲速）
5	場地微振動測量技術(shù)規(guī)程	CECS 74：95	1995.6		中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會標(biāo)準(zhǔn)	檢測工程場地地基共振優(yōu)勢頻率、周期，提供場地土分類、震害預(yù)測及場地選址與評價(jià)
6	基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程	JGJ/T93—95	1995.12.		原地質(zhì)礦產(chǎn)部 建設(shè)部	反射波法、機(jī)械阻抗法、聲波透射法檢測基樁完整性和機(jī)械阻抗法、頻率－初速法、頻率法檢測基樁承載力
7	淺層地震勘探技術(shù)規(guī)范	DZ/T0170－1997		1997.11.1	原地質(zhì)礦產(chǎn)部	單孔一發(fā)雙收聲波測井、跨孔聲波測井法對地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分
8	地基動力特性測試規(guī)程	GB/T 90269-97	1998.5.		國家技術(shù) 建設(shè)部	檢測地基動剛度
9	基樁低應(yīng)變動力檢測技術(shù)規(guī)程	DBJ 10－4－98	1998.5.		浙江省	反射波法、機(jī)械阻抗法、聲波透射法檢測基樁完整性和球擊法測基樁承載力
10	工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)	BG/T 50266-99	1999.5.		國家技術(shù) 建設(shè)部	為滿足工程勘察、設(shè)計(jì)、施工要求的工程場地巖塊及巖體聲速測試（包括單孔一發(fā)雙收及跨孔聲波冊井）
11	超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程	CECS 21：2000	2001.1.		中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會標(biāo)準(zhǔn)	CECS 21:90 的修改版
12	深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程	SJG 09－99	2000.1.		深圳市建	反射波法、聲波透射法檢測基樁完整性
13	基樁反射波法檢測規(guī)程	DBJ 15－27－2000	2001.3.		廣東省	反射波法檢測基樁完整性
14	建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程	DB 29－38－2002	2002.11.		天津市建設(shè)管理委員會	反射波法、聲波透射法檢測基樁完整性
15	建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程	JGJ 106-2003	2003.7.1.		建設(shè)部	反射波法、聲波透射法檢測基樁完整性
16	公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程	（已通過評審）	待報(bào)批			反射波法、聲波透射法檢測基樁完整性及單孔一發(fā)雙收聲波測井檢測抽芯后混凝土完整性

三.當(dāng)代我國的典型聲波(超聲波)檢測儀現(xiàn)狀

（1） 水文地質(zhì)工程地質(zhì)專用聲波檢測儀如表4。

表4.水文地質(zhì)工程地質(zhì)專用聲波測井儀

型號名稱		yc-10型巖土工程超聲檢測儀	SSJ-2D型全自動聲波測井儀
主 要 技 術(shù) 性 能	接收通道	1	2
	放大器增益(dB)	100(前放60+主機(jī)40)	80(前放40+主機(jī)40)
	放大器頻帶寬度(KHZ)	4.5~750	1~20
	折合到輸入端噪音(μv)	≤1.0	≤1.0
	A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)(bit)		12
	最小換樣間隔(μs)		2
	發(fā)射電壓(V)	1000可調(diào)	1000
	發(fā)射脈寬(μs)	15	階躍脈沖
	測讀方式	自動或人工	自動
	聲耦合方式	直接耦合	水或泥漿
	操作系統(tǒng)		Window 95
	軟件配置		成果處理專用
主要配件技術(shù)條件		① 井中探頭源距：0.5m ② 適應(yīng)孔徑：100~200mm ③ 直接貼壁耦合氣囊及加壓裝置 ④ 監(jiān)示波型示波器 ⑤ CCD彩色攝像頭像素537×592 用觀測孔內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)	① 井下探頭： 源距：0.5m；間距：0.3m； 直徑：φ78mm ② 電纜： 長度：300m；直徑：9.0mm 芯線結(jié)構(gòu)：三鋼四銅 φ025mm ③ 絞車：手動；質(zhì)量：500KN
研發(fā)及制造單位		水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所(保定071051)

(2).目前我國的數(shù)字化超聲檢測分析儀如表5所示。

表5 我國的數(shù)字化超聲波分析檢測儀

型 號 技術(shù)指標(biāo)	NM-3C	NM-4A	NM-4B	RS-UT01C	RSM-SYⅤ	CUT-201A(B)
通道數(shù)	2	2	1	1	2	1(2)
放大器增益(dB)	70	76	76	-40~+78	-20~+80	98
放大器頻帶(KHZ)	0.005~500	0.01~500	0.01~500	0.01~200	0.01~1000	0.05~500
接收靈敏度(μv)	≤30	≤30	≤30	≤30	≤20	≤30
波幅測讀范圍(dB)	0~176	0~183	0~183	0~+133	0.01~5.0mv	30~160
最小采樣間隔(μs)	0.05	0.05	0.05	0.1	0.1	0.1
發(fā)射電壓(V)	250、500、1000	250、500、1000	250、500、1000	500、1000	500、1000	250、500、750、1000
發(fā)射脈寬(μs)	階躍脈沖	階躍脈沖	階躍脈沖	10~5000可調(diào)	0.5~5.0可調(diào)	階躍脈沖
測讀方式	自動判讀聲時(shí)波幅	自動判讀聲時(shí)波幅	自動判讀聲時(shí)波幅	自動判讀聲參量		自動判讀聲時(shí)、波幅
觸發(fā)方式	內(nèi)、外觸發(fā)	外、內(nèi)、信號觸發(fā)	外、內(nèi)、信號觸發(fā)	內(nèi)、外、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)	內(nèi)、外延遲、超前觸發(fā)	內(nèi)觸發(fā)
微電腦	工業(yè)級586	專用ALL-IN--ONE	專用ALL-IN--ONE	內(nèi)置工業(yè)ALL-IN--ONE	外置書本式電腦	聯(lián)想天璣2000掌上電腦
顯示屏	液晶9〃640×480TFT(彩)	液晶半反半透 6〃640×480	液晶半反半透 6〃640×480	液晶640×200	書本式電腦顯示屏	掌上電腦顯示屏
內(nèi)存 (dytes)	32M	4~64M電子硬盤	4~64M電子硬盤	6M電子硬盤	書本式電腦內(nèi)存	掌上電腦內(nèi)存可擴(kuò)展32M
鍵盤	工控機(jī)標(biāo)準(zhǔn)盤	專用導(dǎo)電橡膠鍵盤	專用導(dǎo)電橡膠鍵盤	光電旋鈕或熱鍵	書本式電腦鍵盤	筆輸入及回專用鍵
接口	通用接口二串一并	通用接口一串一并	通用接口一串一并	通用接口一串一并	通用接口二串一并	掌上電腦紅外通迅
電源	AC220V DC 12V	DC12V	DV12V	內(nèi)置12V2Ah可充電電池	AC 220 DC 12V	內(nèi)置12V2.5Ah可充電電池
體積 (mm)	250×400×200	245×300×85	245×300×85	280×250×110	采集儀275×250×75	215×175×(45~50)
質(zhì)量(kg)	10	1.8	1.8	＜3.0	3.0(電腦除外)	1.5
研發(fā)生產(chǎn)單位	北京康科瑞工程檢測技術(shù)有限公司			武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司	中科院武漢巖土力學(xué)研究所四室	成都工程檢測研究所

四.當(dāng)前商品化聲波換能器現(xiàn)狀如表6。

表6 定型生產(chǎn)的各類換能器

換能器 類 型	諧振頻率 范圍(KHZ)	阻抗范圍 (Ω)	指向性	波比	外形尺寸 (m.m)	耦合 方法	適應(yīng)的 測試方法
夾心式 (喇叭型)	10~50	幾至十幾	無	＜1	Φ35×70 ~Φ70×250	黃油或 凡士林	表面及 平面測試
增壓式	25~35	1000左右	有	＜1	Φ30左右×200左右	水	鉆孔中 跨孔測試
圓管型	一般為 20~40	1000~2000 左右	無徑向指向性， 長度大時(shí)有軸 向指向性	優(yōu)質(zhì)品 可接近 1	Φ25~40長60~200	水	鉆孔中 跨孔測試
一發(fā)雙收	30左右		無	優(yōu)質(zhì)品 可接近 1	Φ30~46 長不等	水	鉆孔中 單孔測試
單片彎曲 振動式	5~20		無	＜1	Φ28~40高15~30	黃油或 凡士林	表面及 平面測試
高 頻 換能器	100~1000	10左右	無	優(yōu)質(zhì)品 ≥1	Φ28×40	黃油或 凡士林	巖樣測試
橫 波 換能器	40~400		無	＜1	Φ40左右 高25左右	多層鋁 箔或銀 箔	試巖樣及短 距離表面測

注1：圓管型換能器內(nèi)可加裝20dB 以上的前置放大器，使其成為寬帶接收換能器。

五.聲波檢測技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及有關(guān)問題的探討

（1） 于聲學(xué)參量――波幅的應(yīng)用

有關(guān)資料顯示，中國是也是將聲波波幅參量用于缺陷檢測的國家。隨著聲波透射法納入基樁檢測規(guī)程，波幅在基樁完整性檢測中的大量應(yīng)用，引起了對它的進(jìn)一步研究。

筆者作了有關(guān)的試驗(yàn)證實(shí)及推導(dǎo)，波幅能夠被檢測到的區(qū)域，是以發(fā)射、接收換能器所在點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓（有關(guān)論述見《巖土工程界》2000年第8期“論聲參量波幅的應(yīng)用” ）如圖1中A、B為檢測孔中在同一水平面上發(fā)射與接收換能器，即橢圓的焦點(diǎn)。此橢圓稱為“有效接收聲場”，它的覆蓋面積與發(fā)射換能器發(fā)射強(qiáng)度、接收換能器接收靈敏度成正比。如缺陷（D）處于橢圓外，對接收的波幅無任何影響；當(dāng)缺陷（E）處于橢圓內(nèi)的AB連線外，波幅減小，聲時(shí)不變；而缺陷（F）處于AB連線上，則波幅減小、聲時(shí)加大。

根據(jù)上述規(guī)律，當(dāng)灌注樁埋設(shè)三根以上檢測管時(shí)，便可以半定量的推斷缺陷在平面上的展布范圍及大小。

檢測實(shí)踐證實(shí)，也有特例。當(dāng)檢測管局部發(fā)生彎曲，檢測管間距發(fā)生變化，換能器不能平行相對，此時(shí)聲時(shí)減小，波幅也減小。

（2） 關(guān)于聲波層析成像――CT技術(shù)

聲波層析成像已成為當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)，存在的問題有二：

其一是現(xiàn)場測試需作多點(diǎn)扇面測試如圖2；其二是反演圖像重建的計(jì)算問題。就此分別論述如下：

A.要求檢測設(shè)備能快速作扇面測試。目前已研制出12通道井中接收換能器，解決了多點(diǎn)同時(shí)接收，提高了檢測速度；在要求加大發(fā)射能量的同時(shí)，還要改善接收換能器的頻帶寬度和接收靈敏度。這是因?yàn)槟芊褡x準(zhǔn)每一個(gè)接收點(diǎn)的首波聲時(shí)，是是否能正確重建CT圖像的關(guān)鍵，這成為CT技術(shù)的關(guān)鍵之一。

B.聲波CT成像反演圖像重建的計(jì)算，是引起很多人關(guān)注的問題。總的計(jì)算思路如圖3，將檢測的剖面劃分為N×M個(gè)方格，如其中的某一條聲線T到R，它穿過第i.j.方格的聲線長度是L_i.j.（i=1、2、3、……N；j＝1、2、3、……M），設(shè)i.j.方塊的聲速為V_i.j.，則其聲時(shí)

Ti.j= Li.j, ÷ Vi.j= Li.j × Gi.j

上式中Gi.j =1∕V_i.j.稱曼度。同理，排方格總的聲時(shí)如下式

L₁₁G₁₁+ L₁₂G₁₂+ L₁₃G₁₃+ ……+L_1nG1n=T_1n

所有聲線的聲時(shí)如下

這是一個(gè)大型稀疏超定矛盾方程組。下面的問題是求解，即如何對曼度G_NM賦值，使計(jì)算出的t₁到t_nm 的所有反演計(jì)算值與實(shí)測值盡量接近。于是，由各個(gè)方格聲速重建的聲速圖像，便可反映出被測介質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖像。這樣，計(jì)算方法成為CT技術(shù)的關(guān)鍵之二。實(shí)際上這是一個(gè)反演問題，的聯(lián)合迭代ART走時(shí)反演，以及進(jìn)一步發(fā)展了SIRT和SART算法等等，到目前還在研究的聲速與衰減因素等多參量成像方法研究，使成像的質(zhì)量不斷提高。圖4是深圳某建筑基礎(chǔ)聲波（彈性波）三個(gè)鉆孔孔間CT成像構(gòu)成的二維剖面圖。目的在于探明覆蓋層下深度變化較大的白云質(zhì)大理巖的起伏和白云質(zhì)大理巖的巖溶發(fā)育，其地質(zhì)解釋如圖5。

圖4.孔間聲波（彈性波）地質(zhì)構(gòu)造CT成像

由圖5可見：聲速1100m/以上為覆蓋層，1100～2100m/s聲速條帶可解釋為含礫巖粘性土，大于2100m/s以下為白云質(zhì)大理巖的界面，基巖面以下小于2100m/s的封閉圈為巖溶發(fā)育區(qū)^★。 圖5.孔間CT成像地質(zhì)解釋

（3） 關(guān)反射波法基樁無損檢測技術(shù)

（a） 反射波法基樁無損檢測技術(shù)，經(jīng)過近十年的科研與實(shí)踐，在下列方面取得進(jìn)展：

▲ 對振速反射系數(shù)R_V＝和聲壓反射系數(shù)R_P=(式中Z₁=；Z₂=) 物理解的統(tǒng)一性，作出了合理的解釋。

▲ 對擴(kuò)徑多次反射波的特點(diǎn)作了研究，得到合理的物理解，即奇次反射波與直達(dá)波反相，偶次發(fā)射波與直達(dá)波同相，并為實(shí)踐所證實(shí)。

▲&n, bsp; <, S, PAN style="FONT-SIZE: 12px; mso-ascii-font-family: 'Times New R, oman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; FONT-: 宋體">對反射波檢測的關(guān)鍵技術(shù)錘擊進(jìn)行了研究，即激振脈沖寬度與錘頭材質(zhì)的彈性模量E成反比、與密度ρ、泊桑比σ成正比；與錘頭的面積成正比；與錘頭的落距關(guān)系不大，測試結(jié)果如圖6^※。

（a） （b）

圖6.錘擊激振脈寬的有關(guān)因素

（a）與錘頭材質(zhì)的關(guān)系；（b）與錘頭落距的關(guān)系

▲對缺陷性質(zhì)的確定必須掌握并結(jié)合成孔、成樁工藝及場地工程地質(zhì)勘察報(bào)告加以確定。

（b）反射波法存在的問題

▲ 缺陷的上下界面混疊，無法分辨缺陷的垂直方向尺寸；

▲ 缺陷水平方向的尺寸無法定量確定；

▲ 嵌巖樁有可能推斷出孔底有無沉渣，但無法確定其厚度；

▲ 逐漸擴(kuò)徑后突然縮徑的缺陷很容易誤判為縮徑；

★：圖4、圖5引自成都理工大學(xué)趙連鋒的博士學(xué)位論文；※圖6引自康科瑞孫鋼柱碩士學(xué)位論文

▲ 只能了解樁身的平均聲速，不可用聲速推定樁身混凝土強(qiáng)度；

▲ 僅從反射波的時(shí)域波形不能推斷出缺陷的性質(zhì)；

▲ 目前有人錯(cuò)誤的認(rèn)為：“樁身混凝土聲速與樁周土的阻力有關(guān)”（在個(gè)別的技術(shù)刊物上發(fā)表）。這種論點(diǎn)違背了聲學(xué)的基本原理—費(fèi)瑪定律；

▲ 另一個(gè)錯(cuò)誤的論點(diǎn)是：“認(rèn)為樁周土越硬，土的阻力使彈性波越不容易傳入樁底。”結(jié)論雖是對的，但解釋是很錯(cuò)的。理由是：由圖7可知，點(diǎn)振源產(chǎn)生的是半球面波，其斜入射的波根據(jù)Snell定律，將折射入樁周土層，僅以折射縱波的折射系數(shù)

可知地層越硬，Z₂.越大，R_T越大，折射

入地層的能量越多，傳播到樁底的能量相

對減小。這才是地層越硬，越不易傳入樁

底的真正原因，而不是土阻力在起作用。

（c）反射波法的研究是檢測基樁的傾斜度。廣

東省工程勘察院作了大量研究，本文略。

（4） 關(guān)于沖擊——回波法測厚 圖7.聲波由樁內(nèi)折射入地層

A.沖擊—回波測厚的概況

沖擊――回波法，國外稱之為“Impact.－Echo”，.簡稱“IE”法。由字面可知，指的是以沖擊為振源，利用反射波來檢測混凝土扳厚度的一種方法。上個(gè)世紀(jì)九十年代前后，開始了這項(xiàng)研究。這是因?yàn)楫?dāng)混凝土構(gòu)筑物只有一個(gè)檢測面時(shí)（如高速公路路面、飛機(jī)跑道、現(xiàn)澆樓板等），只好用反射法來測試。用實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收板底界面反射，存在較多困難，故測厚選擇了IE法。我國有些單位也在此期間開展了此項(xiàng)研究，取得可喜成果。測厚成為國內(nèi)外目前的一個(gè)熱點(diǎn)。

到目前為止，國際上有下列產(chǎn)品推向市場，如圖8～圖11，分別是丹麥

GERMAM儀器公司的Docter沖擊回波測試系統(tǒng)；圖9.是美國OLSON儀器公司的IE測試系統(tǒng)；圖10.是Imact－Echo公司的IE測試系統(tǒng)；圖11.是荷蘭TNO的沖擊－回波測試系統(tǒng)。

我國在20世紀(jì)90年代初中期已經(jīng)商品化的檢測系統(tǒng)計(jì)有：

▲ 康科瑞工程檢測技術(shù)公司的沖擊回波檢測系統(tǒng)，可安裝在NM系列超聲檢測分析儀，配專用軟件、沖擊器、寬帶接收傳感器；

▲ 南京水利科學(xué)研究院研制的IES-A型沖擊反射測試系統(tǒng)；

▲ 同濟(jì)大學(xué)的U-Sonic超聲檢測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)制的專用IE測試系統(tǒng)；

▲ 武漢巖海工程檢測技術(shù)公司開發(fā)的RS回波測厚系統(tǒng)。

圖8.GERMAN儀器公司的Docter沖擊回波測試系統(tǒng)

IE-1 CTG-1 CTG-1TF

圖9 OLSON儀器公司的IE系列沖擊-回波檢測系統(tǒng).

圖10 IMPACT-ECHO公司的IEI沖擊回波檢測系統(tǒng)

FPDS-5 FPDS-6

圖11. 荷蘭TNO公司的FPDS