超声三维成像技术在混凝土检测中的应用

【摘要】：当前医学领域的人体三维成像技术已经非常先进,但混凝土3D成像却一直没有得到大的发展。在众多无损检测方法中,探地雷达(GPR)是一种能够实现3D成像的技术,可以通过三维成像的方式显示内部目标反射体的方向和位置(如加强筋、管线等),但很难发现内部孔洞和裂纹缺陷。GPR对后张金属管网孔洞的检测结果令人非常失望。冲击回波(SEI)系统是近期开发的混凝土2D和3D成像检测系统。SEI系统开发了自动检测方法,因此降低了对操作人员的依赖性。虽然SEI可以成功定位混凝土内部孔洞,但需要进一步研究和测试,以便更充分了解SEI系统的优缺点。SEI系统成像主要是通过计算机运算。比较缺陷频谱响应与理论底波或整个壁厚截面的差异。SEI系统在评定塑料管灌浆状态或是检测比混凝土声阻抗低很多的埋藏缺陷都不是很成功。同样,因为设各固有的局限性,检测厚壁混凝土结构(厚度超过1m)内部的孔洞非常困难,甚至有时根本不能检测。常规超声波速法(UPV)很难实现内部孔洞的2D和3D成像。UPV检测需要从混凝土结构两侧进行,利用多种角度以及发射/接收探头之间的不同位移获得多组读数。根据传播速度和超声脉冲的到达时间对采集的数据进行分析,最后利用计算机重建形成2D或3D成像。目前三维UPV混凝土检测通常用于评估深基坑,也称为声波透射法测桩。本文介绍了近期开发的MIRA仪器的主要用途。MIRA采用专利的相控阵干耦合点接触横波探头检测混凝土结构,进而产生2D和3D断层成像。这种新技术可以使操作者在现场实时获得检测结果。MIRA系统能够在数据采集后4秒钟之内创建断面2D和3D成像。探头在每个检测位置只需停留3秒钟,即可采集到数据。本文描述了MIRA检测方法、设备和创新的分析模式,并对两个实际建筑的课题研究进行了描述和讨论。同时,文章还介绍了系统的优缺点,以及精确检测内部孔洞、蜂窝结构、分层和浇灌电缆管道系统中的气孔等缺陷的能力。