[实用新型]一种裂缝深度测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种裂缝深度测试仪，尤其涉及一种利用声波衍射法来测量固体介质中裂缝深度的装置。

背景技术

生产生活中常常会利用声波衍射法来对固体表面的裂缝深度进行测量，尤其可以用于建筑工程中广泛存在的混凝土裂缝深度的检测。

目前检测混凝土非贯穿性裂缝的深度，主要采用声波衍射法，具体测试方法有以下两种：

第一种是“衍射声时计算法”。该方法被英国标准BS-4408和中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21：2000，以下简称《测缺规程》)所采用，具体测量步骤为：

1.在没有裂缝处的混凝土表面，多点测量发射换能器与接收换能器的间距与传播声时，用线性回归法得到声时-测距线性关系的回归系数，即混凝土的声速v

2.将发射与接收换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，在两换能器之间的间距l_i取100mm、150mm、200mm、250mm、……时，分别读取声时值t_i，裂缝深度计算式为：

hi=li2×(ti×vli)2-1]]>mh=1nΣi=1nhi]]>

式中：h_i-第i点计算的裂缝深度值(mm)

l_i-第i点两换能器之间的间距(mm)

t_i-第i点声波传播时间(μs)

m_h-不同间距测点裂缝深度平均值

n-测点数

3.确定裂缝深度：将各间距测点对应的间距值l_i与平均缝深m_h相比较，凡间距l_i小于m_h或大于3m_h，应剔除该组数据，取余下的h_i的平均值作为裂缝深度。

第二种是“首波相位反转法”。该方法也被《测缺规程》所采用，该方法的具体测试步骤、裂缝深度计算公式与“衍射声时计算法”相同，但对不同间距裂缝深度值的取舍方法不同。具体测量步骤为：在不同间距测点的测试中，观察首波相位的变化。当在某个间距测点发现首波反相时，用该间距测点及两个相邻间距测点的裂缝深度测量值的平均值作为裂缝深度值。

但是上述方法存在误差大，耗时长，技术要求高以及繁杂的数据剔除步骤等缺陷。针对上述缺陷可以采用一种更为简便，测试精度更高的方法。

将声波绕劈(wedge)产生衍射(diffraction)的衍射场近似公式，应用于衍射法检测混凝土裂缝深度，进一步考虑了声波的衰减、换能器的指向性以及脉冲波的复频特性，推导出适用于裂缝测试的声波衍射场数学近似表达式：

式中，Q为指向性因子

A为衰减因子

∑是对组成复频波的单频衍射波的求和

对其求模(absV^d)即为衍射场的振幅