从点到阵，来看看超声波的跨越式发展

混凝土结构常常由于浇筑方式不当或者振捣不密实等原因造成混凝土结构出现不密实、空洞等现象，随着超声波技术的不断发展,由于其在混凝土检测中的无损伤性、检测快速准确等特点，已经在混凝土检测中取得了广泛的应用。

超声波检测技术主要利用超声波在被测物内部传播时，遇到声阻抗存在差异的界面会产生反射的原理。

声阻抗：Z＝ρc

Z表示声阻抗，ρ表示介质密度，c表示介质声速

R（能量反射率）=

T（能量透射率）=1-R

超声波检测原理示意图

单通道超声波检测方法，即超声波检测仪仅配有一对换能器，一发一收，是目前应用较为广泛的超声波无损检测方法，有对穿法、斜测法、平测法。

当构件具有两对相互平行的测试面时，可在两个测试面分别画出200～300mm等间距的网格并编号确定对应的测点位置，然后将换能器分别耦合于对应测点上，逐点记录相应的声时、波幅和频率，可以实现整个构件的超声波测量。

特点：

*小巧轻便、单手操作

*2.8英寸TFT彩色显示屏

*新一代耐磨DPC干点接触传感器

技术参数：

＊工作频率：50kHz

＊测量基距：150mm

＊声速测量范围：1000-12000m/s

＊时间测量范围：12.5-150μs

特点：

*无需耦合剂，干点接触阵列传感器

*ZD2.5m穿透深度

*测试结果以波形、数字显示

*数据可通过蓝牙传输到智能手机

技术参数：

＊工作频率：50KHz

＊传感器配置：7个DPC阵列传感器

＊声速测量范围：1000-15000m/s

阵列式超声波系统

阵列式系统主要由一个多超声波传感器组成的阵列探头和一个控制单元组成，以48个换能器A1040MIRA为例，它由12个模块（排）组成，每一个模块包含4个传感器，控制单元激活一排传感器作为信号发射端，而其它排传感器作为信号接收端。此过程循环重复，直至每排换能器都已经激发过信号为止。

阵列式超声波系统示意图

合成孔径聚焦成像技术（SAFT）

通过将阵列小探头接收的超声信号合成处理而得到与较大孔径探头等效的声学图像，对接收到的信号作适当的声时延迟或相位延迟后再合成得到的被成像物体的逐点聚焦的声学图像，其特点是可以获得较好的横向分辨率。

DPC传感器

传统的换能器需要通过耦合剂与构件表面进行耦合测量，而ZX的耐磨DPC干点接触传感器，无需耦合剂，通过弹簧弹力可以适应粗糙的表面，形成稳定的超声耦合面，大大提高了检测速度，并消除了耦合剂涂抹不均匀对测量结果的影响。

横波检测

固体中的声波有纵波、横波和表面波三种类型。传统方法只利用纵波，横波和表面波携带的信息被忽略。采用横波检测有以下好处：

• 信噪比提高：超声横波在混凝土中的散射比纵波弱，因而横波检测的噪声更低；

• 分辨能力有所增强：混凝土中横波的波长大约是同频率纵波波长的60%，波长越短有利于识别更小的缺陷；

• 缺陷的反映更明显：因超声横波无法在流体中传播，所以横波遇到含水的缝隙和空洞等缺陷后几乎全反射，其反射系数大于纵波。

B/C/D扫描成像和3D成像

数据采集后得到实时二维B扫描图像，不同的颜色表示不同强度的反射。也可以通过Introview3D软件将各个测量位置的数据整合，在计算机中上生成三维图像，更加直观。

超声成像系统是应用于混凝土、石材等材质结构单面测试其完整性的无损检测仪器，可以探测材料中钢筋、管道、外部侵入物、缺陷、蜂窝、空洞等，也能够测量厚度。可以应用于工程建筑、桥梁隧道、铁路交通、水利水电工程、文物保护等众多领域。优点是可以单面检测，以及适用于有密集钢筋配置的结构物。

典型应用包括：

• 隧洞混凝土衬砌质量检测

• 地铁隧道管片灌浆密实度检测

• 面板混凝土脱空缺陷检测

• 装配式混凝土叠合构件缺陷

• 二期混凝土层间结合面缺陷检测

• 混凝土内部钢筋和缺陷检

俄罗斯ACS公司生产的A1040 MIRA阵列式超声波三维成像仪，采用一体化设计，一共有48个传感器，测试深度ZD达2.5m，具有分辨率高、能在近场区工作、现场无需涂耦合剂等优点，已经在混凝土、石材无损探伤领域获得了很好的应用。

技术参数

＊通道数：12（48个DPC传感器）

＊传感器：DPC干点接触横波传感器

＊频率范围：10～100 kHz

＊测试深度：800～1200mm（钢筋砼）

＊测试深度：2000～2500mm（素砼）

A1020 MIRA Lite与A1040MIRA功能类似，采用的是主机与探头分体式设计。

技术参数

＊通道数：8（32个DPC传感器）

＊传感器：DPC干点接触横波传感器

＊频率范围：10～100 kHz

＊测试深度：600 mm

除混凝土检测外，超声法还广泛应用于工业，如金属材料的无损检测。