砼聲測(cè)儀器與砼聲測(cè)技術(shù)是在相互制約而又相互促進(jìn)的過(guò)程中得到發(fā)展的,自20世紀(jì)60年代以來(lái),我國(guó)砼聲測(cè)儀器和發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段:
階段: 20世紀(jì)60年代是聲波檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)拓階段,聲測(cè)儀是電子管式的儀器,如UCT-2型、CTS-10型等,現(xiàn)已被淘汰;
第二階段:模擬式超聲儀階段。20世紀(jì)70年代是聲波檢測(cè)方法研究及推廣應(yīng)用階段,聲測(cè)儀是晶體管化集成電路模擬式超聲儀,代表儀器有湘潭無(wú)線電廠的SYC-2型巖石聲波檢測(cè)儀,天津建筑儀器廠的SC-2型,汕頭超聲電子儀器廠的CTS-25型等,這類儀器一般具有示波及數(shù)碼管顯示裝置,手動(dòng)游標(biāo)讀取聲學(xué)參量,為推動(dòng)我國(guó)砼聲測(cè)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。在70年代中期我國(guó)生產(chǎn)的非金屬超聲儀及其配套使用的換能器與國(guó)外同類儀器相比(如美國(guó)CNC公司的Pundit型,波蘭的N2701,日本MARUT公司的Min-1150-03型等),在技術(shù)性能方面已達(dá)到或超過(guò)它們的水平。
第三階段:數(shù)字式超聲儀階段。20世紀(jì)80年代是聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展與提高階段,80年代初期國(guó)外推出了電腦控制的聲波檢測(cè)儀(如日本OYO公司的5217A型等),砼超聲儀進(jìn)入了數(shù)字化儀器階段,而我國(guó)卻由于在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用方面滯后于國(guó)外水平,80年代未期,才開(kāi)始數(shù)字化砼超聲儀的研究,之后以很快的速度發(fā)展,這批儀器大多采用Z80CPU,通過(guò)儀器與微機(jī)的聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)了不同程度的聲參量的自動(dòng)檢測(cè),并具有一定的處理能力,使現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及后期數(shù)據(jù)處理速度大大加快。初級(jí)數(shù)字化超聲儀的代表型號(hào)為CTS-35型,CTS-45型和UTA2000A型。各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用是進(jìn)一步發(fā)展混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的突破口。
第四階段:智能型超聲儀階段。20世紀(jì)90年代是追趕并超過(guò)國(guó)際水平的階段,隨著聲測(cè)技術(shù)的發(fā)展,檢測(cè)市場(chǎng)的擴(kuò)大以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入應(yīng)用,自90年代中期以來(lái),我國(guó)各種型號(hào)的數(shù)字式超聲儀相繼問(wèn)世,代表儀器有北京市市政工程研究院(北京康科瑞公司)的NM-2A型,該儀器采用計(jì)算機(jī)作為主控單元,具備了高速數(shù)據(jù)采集和處理能力,可以實(shí)現(xiàn)聲學(xué)參量的自動(dòng)判讀、記錄與存儲(chǔ),并具有強(qiáng)大的后期數(shù)據(jù)分析處理功能,之后相繼推出的有巖海公司的RS-STO1C型、同濟(jì)大學(xué)的U-Sonic型、巖土所的RSM-SY2、RSM-SY5,成都工程檢測(cè)研究所的CUT型砼超聲儀等等。
縱觀超聲儀的發(fā)展歷程,砼聲測(cè)儀發(fā)展趨勢(shì)――更加便攜、更加智能化,近年以嵌入式ARM處理器技術(shù)和大規(guī)模可編程邏輯電路如FPGA、CPLD技術(shù)等的迅猛發(fā)展,為數(shù)字化的智能型超聲儀的發(fā)展提供了可靠的硬件平臺(tái),在整機(jī)方面則進(jìn)一步向小型化、便攜式、內(nèi)置電源方向發(fā)展,砼聲測(cè)儀要進(jìn)一步提高的主要技術(shù)性能是高靈敏度,寬頻帶,大動(dòng)態(tài)范圍,低噪聲以及強(qiáng)抗干擾能力,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的智能化程度也有待進(jìn)一步發(fā)展。基于嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)使砼聲測(cè)儀的信號(hào)處理和分析軟件的功能更加強(qiáng)大、靈活,儀器的智能化程度將大大提高,簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的工作,提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的自動(dòng)化程度,大幅提高檢測(cè)的效率。一些的信號(hào)處理方法如小波變換等以及CT(層析成像)技術(shù)的應(yīng)用,使砼聲測(cè)儀的分析處理軟件的處理結(jié)果圖像化,3D立體化,更加直觀。
嚴(yán)格意義上來(lái)講,上面我們所述的砼超聲儀應(yīng)該稱之為砼超聲儀主機(jī),實(shí)際應(yīng)用時(shí),還要配上發(fā)射和接收換能器,構(gòu)成一套砼超聲測(cè)試系統(tǒng),換能器性能的好壞對(duì)測(cè)試結(jié)果有著直接影響。隨著砼超聲儀的發(fā)展,工程檢測(cè)任務(wù)的多元化,換能器的類型也多種多樣,各自適用的范圍也有所不同,詳見(jiàn)表1所列。
表1 換能器的類型及其特點(diǎn)
換能器類型 | 諧振頻率范圍(kHz) | 阻抗范圍(Ω) | 指向性 | 耦合方法 | 適用測(cè)試范圍 |
夾心式 (喇叭形) | 10~50 | 幾至十幾 | 無(wú) | 黃油或凡士林 | 表面及平面 測(cè)試 |
增壓式 | 25~35 | 1000左右 | 有 | 水 | 鉆孔中跨孔 測(cè)試 |
圓管型 | 一般為20~40 | 1000~2000 左右 | 無(wú)徑向指向性,長(zhǎng)度大時(shí)有軸向指向性 | 水 | 鉆孔中跨孔 測(cè)試 |
一發(fā)雙收型 | 30左右 | 無(wú) | 水 | 鉆孔中單孔 測(cè)試 | |
單片彎曲 振動(dòng)式 | 5~20 | 無(wú) | 黃油或凡士林 | 表面及平面 測(cè)試 | |
高頻換能器 | 100~1000 | 10左右 | 無(wú) | 黃油或凡士林 | 巖樣測(cè)試 |
橫波換能器 | 40~400 | 無(wú) | 多層鋁箔或銀箔 | 試巖樣及短距離表面測(cè)試 |
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2025廣州國(guó)際分析測(cè)試及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備展覽會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)
展會(huì)城市:廣州市展會(huì)時(shí)間:2025-03-05