ES掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試系統(tǒng) IES掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試系統(tǒng)主要應(yīng)用于具備平整測(cè)試表面的大型板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷檢測(cè)，并能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行二維及三維成像，直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況。
IES掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試系統(tǒng)的詳細(xì)介紹
掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試系統(tǒng)IES，主要應(yīng)用于具備平整測(cè)試表面的大型板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度
及內(nèi)部缺陷檢測(cè)，并能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行二維及三維成像，直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況。
應(yīng)用范圍：
● 混凝土板、混凝土路面、橋面、飛機(jī)跑道厚度及內(nèi)部缺陷的快速檢測(cè)
● 隧洞二襯的厚度、內(nèi)部缺陷的快速檢測(cè)
● 橋梁預(yù)應(yīng)力管道灌漿飽滿度情況的快速檢測(cè)
儀器組成:
（1）Freedom Data PC 數(shù)據(jù)采集單元
● 高亮度彩色LCD，在強(qiáng)光下和夜晚均可使用
● 內(nèi)置鋰電池可連續(xù)使用8～12小時(shí)，也可使用110/220V交流電源或12V直流電源
● 插件式多通道數(shù)據(jù)采集模塊，可跟不同傳感器組合形成多種測(cè)試系統(tǒng)
● 防震、防水設(shè)計(jì)，適合現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境
● 10/100MB LAN、USB、CRT，串/并口
● 模擬/數(shù)字16通道PCI數(shù)據(jù)采集卡
● 120GB硬盤(pán)及外置DVD-RW
● National Instruments short-form PCI 16位A/D卡
● 采樣率：每個(gè)通道1M/秒，16通道可同樣按此速率采樣
● 增益范圍：×1至×8000標(biāo)準(zhǔn)
● 頻率范圍：DC-500000Hz
（2）IE Scanner掃描式?jīng)_擊接收單元
● 內(nèi)置螺線管沖擊器
● 帶有6個(gè)位移傳感器的滾動(dòng)傳感器測(cè)試輪
● 一體化的沖擊器單元及接收器單元，使得測(cè)試非?？旖?
● 帶有微型麥克風(fēng)，方便通過(guò)聲音辨析淺的缺陷
● 帶有1.5米長(zhǎng)可調(diào)節(jié)延長(zhǎng)桿，非常便于地面和頂面測(cè)試
儀器技術(shù)規(guī)格：
● 測(cè)試厚度范圍：9～100cm；
● 測(cè)試精度：2%（需標(biāo)定出準(zhǔn)確波速并測(cè)試平整密實(shí)的混凝土板結(jié)構(gòu)）；
● 測(cè)試速度：慢速步行的速率；
● 滾動(dòng)傳感器，每隔1英寸進(jìn)行一次測(cè)量；
技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
● 測(cè)試時(shí)不需要耦合劑；
● 測(cè)試時(shí)只需要一個(gè)測(cè)試面；
● 測(cè)試時(shí)不受鋼筋影響；
● 測(cè)試效率很高，一小時(shí)可有3000個(gè)點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)；
● 對(duì)表面有油漆或粘結(jié)良好的瓷片，同樣可以測(cè)試；
● 對(duì)板厚度或內(nèi)部缺陷可進(jìn)行三維成像，更直觀顯示缺陷
沖擊回波的測(cè)試原理
如下圖所示:用小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面敲擊產(chǎn)生壓縮波，然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收從結(jié)構(gòu)底面或者缺陷處反射回來(lái)的壓縮波。在已知壓縮波波速的情況下，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換及分析處理來(lái)計(jì)算混凝土的厚度、探測(cè)內(nèi)部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。沖擊回波測(cè)試厚度方法符合美國(guó)ASTM Standard C1383-2002規(guī)范，另外，美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)ACI也把沖擊回波方法列為確定孔洞、蜂窩、裂縫、分層等缺陷的方法之一（ACI 228.2R-98）。
接收器接收到反射波后，通過(guò)快速傅立葉轉(zhuǎn)換把時(shí)間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)，然后確定回波的頻率峰值f，計(jì)算結(jié)構(gòu)的厚度和缺陷D=（b*Vp）/2f（其中b是形狀系數(shù)，對(duì)板/墻來(lái)說(shuō)是0.96，對(duì)于梁和柱該值更小，根據(jù)厚度和寬度的比值確定，Vp是壓縮波波速。）如右圖所示：
IES 掃描式?jīng)_擊回波方法相對(duì)于普通IE 單點(diǎn)沖擊回波方法的優(yōu)點(diǎn)
1. IES 方法采用滾動(dòng)傳感器技術(shù)，每一小時(shí)可測(cè)2000－3000 個(gè)點(diǎn)，可進(jìn)行大面積普查檢測(cè)，極大地提高了檢測(cè)效率。而普通的IE 系統(tǒng)每小時(shí)僅可測(cè)30－60 個(gè)點(diǎn)，只能用于測(cè)試較小，非常關(guān)鍵的部位。
2. IES 方法可沿直線以一英寸的間隔進(jìn)行快速測(cè)試，多條測(cè)試線組成的所測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理可快速形成三維圖像，直觀顯示結(jié)構(gòu)的厚度變化以及缺陷位置及程度。普通IE方法要做到三維成像非常困難，只能通過(guò)EXCEL 等形成一些簡(jiǎn)單的厚度變化圖。
案例分析
1、鐵路T梁案例
在中鐵某局預(yù)制梁廠，預(yù)制T 梁設(shè)計(jì)跨度為50m，梁高2m，腹板厚度20cm。
混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C55；縱向預(yù)應(yīng)力筋采用抗拉強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa 的鋼絞線，張拉錨固體系采用群錨體系；預(yù)應(yīng)力管道采用抽拔F 85mm金屬管形成，內(nèi)壓M40水泥凈漿。
比對(duì)方法：分別在三片梁（灌漿7 天、28天和未灌漿）的同樣位置，規(guī)劃一樣大小的區(qū)域，
用IES掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試；
目的：比對(duì)灌漿前后的測(cè)試效果。
規(guī)劃好要測(cè)試的腹面部位后，畫(huà)出1.1x 1 米測(cè)試范圍，并每隔10厘米標(biāo)出每條測(cè)線。這個(gè)測(cè)試范圍包含三條預(yù)應(yīng)力管。如左圖所示。
測(cè)試效果分析：
(1) 未進(jìn)行灌漿的T梁腹板，單條測(cè)線實(shí)測(cè)厚度值圖形
在左邊的厚度圖里，在三條管道的位置，計(jì)算厚度明顯變大，達(dá)到25cm左右。其他位置的厚度大概在20cm左右，與腹板的實(shí)際厚度相符。
已灌漿7天的T梁腹板，單條測(cè)線實(shí)測(cè)厚度值圖形
我們看到，在管道位置，由于只有七天齡期，管道內(nèi)凈漿強(qiáng)度估計(jì)只有M30左右，強(qiáng)度沒(méi)有管道外混凝土腹板強(qiáng)度高，所以測(cè)出來(lái)的計(jì)算厚度偏大，只有22cm左右，沒(méi)有空管那么明顯。管道外的腹板測(cè)出來(lái)的厚度大概在20cm左右，與腹板的實(shí)際厚度相符。
（3）已灌漿28天的T梁腹板，單條測(cè)線的實(shí)測(cè)厚度數(shù)值圖形
我們可以非常清楚的看到，沿著測(cè)線方法，所有的測(cè)點(diǎn)基本都在一條直線上，計(jì)算厚度都在19.8~21cm之間，與T梁腹板的厚度相符。管道內(nèi)部的凈漿強(qiáng)度已足夠，灌漿效果非常好。
三維成像效果：
把所有測(cè)線數(shù)據(jù)用IES軟件進(jìn)行三維成像處理，效果圖如下：
從管道未灌漿的T梁腹板和管道已灌漿7天的T梁腹板的IES測(cè)試數(shù)據(jù)三維圖可以看出，厚度值的變化基本上反映了測(cè)線位置預(yù)應(yīng)力管的具*置和梁厚度的實(shí)際情況。在3D圖以及俯視圖上，可以清晰看出紅色的預(yù)應(yīng)力管的具*置以及走向。而管道灌漿已28天的T梁（抽拔棒形成管道）的三維圖，基本看不出來(lái)管道的位置和走向。三種情況比較起來(lái)，未灌漿孔道明顯，已灌漿7天次之，灌漿時(shí)間已達(dá)28天的基本看不出來(lái)。
2、公路預(yù)制梯型箱梁檢測(cè)案例：
梯型箱梁梁高1.2m,腹板高度為0.8m,梁長(zhǎng)30m。測(cè)試箱梁出漿口的位置的灌漿情況，測(cè)試區(qū)域?yàn)椋洪L(zhǎng)2m，寬0.8m的矩形區(qū)域，如圖所示，測(cè)試順序從左到右，共掃描測(cè)試了21條由下自上的測(cè)線。
從出漿口測(cè)試區(qū)域范圍的3D及正視圖中，可以明顯的看出，箱梁內(nèi)的三條預(yù)應(yīng)力管道的走向以及灌漿的情況。其中二條管道的開(kāi)始位置可能存在灌漿不密實(shí)區(qū)域。為了對(duì)其懷疑區(qū)域進(jìn)行確認(rèn)，縮小測(cè)試范圍加密測(cè)線間距，進(jìn)一步確定缺陷的位置和大小。測(cè)線布置為：0.5m×0.5m的區(qū)域進(jìn)行測(cè)試，每隔5cm掃描一條測(cè)線，從左到右，從上到下，共掃描10條測(cè)線 ，測(cè)試得到的結(jié)果圖，如圖所示：
從上圖可以看出，在縮小測(cè)試區(qū)域并加密測(cè)線的區(qū)域內(nèi)，在0.3米高度，橫向坐標(biāo)5~37cm區(qū)域的管道處厚度確實(shí)明顯增大，預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)灌漿存在不密實(shí)的情況。為了進(jìn)一步證實(shí)IES掃描式?jīng)_擊回波測(cè)試得到的結(jié)果，在測(cè)試得到的缺陷的位置，鑿開(kāi)混凝土，露出管道內(nèi)的灌漿情況，在三維圖顯示缺陷的位置，鋼筋束已經(jīng)腐蝕生銹，管內(nèi)只在底部有少量的灌漿，其他部位均沒(méi)有漿體包裹，存在壓漿嚴(yán)重不密實(shí)那個(gè)。如下圖所示 ：
總結(jié)：
1、掃描式?jīng)_擊回波方法可以快速準(zhǔn)確的測(cè)試板狀混凝土結(jié)構(gòu)的厚度及內(nèi)部缺陷情況；
2、掃描式?jīng)_擊回波方法可以測(cè)試預(yù)應(yīng)力管道壓漿飽滿度情況，并能通過(guò)三維圖只管顯示缺陷所在的位置。
3、掃描式?jīng)_擊回波方法要求測(cè)試表面盡可能平整光滑，蜂窩麻面會(huì)影響沖擊器敲擊結(jié)構(gòu)表面，并且影響接收傳感器很好的接收回波信號(hào)，造成數(shù)據(jù)失真。
