本次測試主要目的是嘗試檢測高強度磚內(nèi)部裂紋。測試使用的儀器是ACS廠家的最新款A 1040 MIRA 3D混凝土三維超聲波成像儀。A 1040 MIRA 3D使用超聲波作為測試信號，依據(jù)不同介質(zhì)具有不同的聲阻抗，在超聲波傳播過程中會引起不同程度的反射的原理，來檢測混凝土結構中可能存在的異常介質(zhì)。
一、陣列式檢測原理：
超聲波檢測（UT）是利用超聲波探頭發(fā)出的超聲波，在工件中以一定方向和速度向前傳播，當遇到材料內(nèi)部兩側聲阻抗有差異的界面時，聲能會部分或全部反射回探頭（穿透法時接收探頭不能接收或接收部分超聲波信號）從而被超聲檢測設備接收和顯示，通過分析聲波信號的波幅、主頻、傳輸時間等聲學參數(shù)，評定缺陷是否存在或存在缺陷的大小位置等。
相關物理參數(shù):
聲阻抗：Z＝ρc（Z表示聲阻抗，ρ表示介質(zhì)密度，c表示介質(zhì)聲速）
R（能量反射率）=
T（能量透射率）=1-R
超聲波反射示意圖
技術特點：
1） 陣列式系統(tǒng)
A 1040 MIRA 3D是一個陣列式的控制器，它由32個橫波傳感器組成，當超聲波信號發(fā)出后，接受到的信號會被控制器進行處理，然后轉(zhuǎn)移到電腦用合適的軟件進行處理。
陣列式傳感器發(fā)射示意圖
2）合成孔徑聚焦超聲成像（SAFT）
傳感器以一定步長沿線性孔徑軌跡移動，在軌跡上的孔徑位置向成像區(qū)域發(fā)射脈沖信號，并接收和儲存檢測信號，然后下一孔徑位置進行相同的發(fā)射、接收和儲存，直達掃描完成；接著按照重建點對相應孔徑檢測號的回波做時延調(diào)整、信號疊加和平均等處理，實現(xiàn)逐點聚焦，最終重建整個成像區(qū)域的信號反射圖（見下圖）。
合成孔徑聚焦超聲成像（SAFT）
3）干點式傳感器（DPC）
? 傳統(tǒng)的傳感器需要使用耦合劑才能與混凝土表面緊密接觸，干耦合不使用耦合劑，通過彈簧彈力實現(xiàn)耦合。
? 彈簧加載的天線陣單元可以在粗糙度曲率8mm的表面上工作，在粗糙和不平整的表面也有穩(wěn)定的超聲接觸。
? 使用天線陣獲得高信/噪比。
干點式傳感器（DPC）
4）橫波檢測
? 信噪比提高 — 超聲橫波在混凝土中的散射比縱波弱，接收信號更強。
? 分辨能力有所增強 — 分辨力與超聲波波長有關，波長越短，分辨力越高。橫波波長≈60%縱波波長（波速C=波長λ x 頻率f）;
? 缺陷反射更強 — 橫波只能在固體中傳播，當遇到空氣層或空洞、裂縫時幾乎全反射。
橫波傳感器
5）B-/C-/D-掃描及3D成像
? 成像顯示直觀，與醫(yī)學B超類似，不同的顏色表示不同強度的反射；
? 采用面掃模式可現(xiàn)場顯示3D圖，更清楚直觀；
? 電腦端分析軟件IntroView還可對3D圖進行切片，詳細查看不同位置的圖像。
B-Scan視圖
B-/C-/D-及3D視圖
二、儀器參數(shù)設置
為了不同位置的信號具有可比性，同一次測試，儀器應采用一致的參數(shù)。本次測試的主要參數(shù)設置如下：
1. 波速（wave speed）：3600m/s（橫波波速）
2. 模擬增益（analog gain）：15dB
3. 數(shù)字增益（digital gain）：20dB
三、實測數(shù)據(jù)分析
本次測試了幾個試塊，多數(shù)未發(fā)現(xiàn)問題。
試塊1
試塊1厚度200mm，我們從兩面進行了測試底面反射清晰，中間未發(fā)現(xiàn)異常反射，說明內(nèi)部質(zhì)量良好。
我們也從頂部測量了一次，也能夠看到底部反射，高度約500mm。
總體來說，試塊1內(nèi)部應該沒有明顯的問題。
試塊2
試塊2是個方形構件，厚度約420mm，左側測出的數(shù)據(jù)較正常，能看到底部反射，靠近右側的圖形則能在距離表面60-70mm的位置看到異常反射。
我們還對試塊2做了一次面掃測試（Map模式），并生成3D圖，這樣有利于更清晰直觀的查看構件內(nèi)部情況。下圖右下即為測試結果的3D顯示效果，在軟件中或者儀器上可以自由旋轉(zhuǎn)，從不同角度查看，左上圖和其他結構看到的圖片一樣，為B掃圖，即結構的縱切面圖。
試塊3
試塊3也是個方形構件，比試件2稍小，厚度約320mm，高度約500mm，從頂面和側面都能測試到底部反射，試件內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)明顯問題。
試塊4
試塊4是之前用單探頭超聲對測自測過的，發(fā)現(xiàn)聲速變化，懷疑內(nèi)部有問題。陣列式超聲測試結果未發(fā)現(xiàn)明顯異常，底部反射清晰，誤差很小，變化基本在5mm之內(nèi)。
試塊5
試塊5是另一個場地的構件，橫截面邊長400mm左右，從幾個側面測試的數(shù)據(jù)，底面反射都很清晰，未發(fā)現(xiàn)異常情況。該構件也保存了雷達測試數(shù)據(jù)，400mm以內(nèi)也沒有發(fā)現(xiàn)異常。試塊4也做了雷達測試，情況與試塊5基本相同，由于尺寸太小，測試距離太短，沒有保存。
