超聲波信噪用什麼試塊測量

① 壓力容器檢驗報告都包含哪些項目

錄2

報告編號：

壓力容器全面檢驗報告

使用單位：
容器名稱：
單位內編號：
使用證號：
設備代碼：
檢驗日期：

（印製檢驗機構名稱）

注 意 事 項
1. 本報告書為依據《壓力容器定期檢驗規則》對在用壓力容器進行檢驗的結論報告。
2. 報告書應當由計算機列印輸出，或用鋼筆、簽字筆填寫，字跡要工整，塗改無效。
3. 本報告書無檢驗、審核、批准人員簽字和檢驗機構的核准證號、檢驗專用章或者公章無效。
4. 本報告書一式二份，由檢驗機構和使用單位分別保存。
5. 受檢單位對本報告結論如有異議，請在收到報告書之日起15日內，向檢驗機構提出書面意見。

單位地址：
郵政編碼：
聯系電話：

壓力容器全面檢驗報告目錄
報告編號：
序號 檢 驗 項 目 頁碼 附頁、附圖
1 壓力容器全面檢驗結論報告
2 壓力容器資料審查報告
3 壓力容器宏觀檢查報告（1）
4 壓力容器宏觀檢查報告（2）
5 壁厚測定報告
6 壁厚校核報告
7 射線檢測報告
8 超聲波檢測報告
9 磁粉檢測報告
10 滲透檢測報告
11 聲發射檢測報告
12 材料成分分析報告
13 硬度檢測報告
14 金相分析報告
15 安全附件檢驗報告
16 耐壓試驗報告
17 氣密性試驗報告
18 附加檢查、檢測報告

壓力容器全面檢驗結論報告
報告編號：
使用單位
單位地址 單位代碼
管理人員 聯系電話 郵政編碼
容器名稱
設備代碼 容器品種
使用證號 單位內編號 結構形式
主要檢驗依據：《壓力容器定期檢驗規則》

檢驗發現的缺陷位置、程度、性質及處理意見（必要時附圖或附頁）：

經檢驗本台壓力容器的安全狀況等級評定為 級。
允許/監控運行參數（監控或報廢依據）： 壓力： MPa
溫度： ℃
介質：
其他：
下次全面檢驗日期： 年 月 日 機構核准證號：

（檢驗機構檢驗專用章)
年 月 日
檢 驗： 日期：
審 核： 日期：
審 批： 日期：
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壓力容器資料審查報告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
設計單位 設計日期
設計規范 容器圖號
製造單位 出廠編號
製造規范 製造日期
安裝單位 投用日期
容器內徑 mm 容器高/長 mm
容積(換熱面積) m3( m2) 充裝質量/系數
封頭型式 支座型式
主體
材質 筒體 主體
厚度 筒體
封頭 封頭 Mm
夾套(換熱管) 夾套(換熱管) mm
內襯 內襯 mm
設計壓力 殼程(內筒) MPa 實際
操作
壓力 殼程(內筒) MPa
管程(夾套) MPa 管程(夾套) MPa
設計溫度 殼程(內筒) ℃ 實際
操作
溫度 殼程(內筒) ℃
管程(夾套) ℃ 管程(夾套) ℃
腐蝕裕度 筒體 工作介質 殼程(內筒)
封頭 管程(夾套) 殼
資料審查
問題記載

上次全面檢驗問題記載 上次全面檢驗安全狀況等級評為： 級。

檢驗： 日期： 審核： 日期：
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壓力容器宏觀檢查報告（1）
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
檢 驗 項 目 檢查結果 備注
結構
檢查 1 本體、對接焊縫、接管角焊縫
2 開孔及補強
3 焊縫布置
4 角接
5 搭接
6 封頭（端蓋）
7 支座或支承
8 法蘭
9 排污口
幾何
尺寸及焊縫檢查 10 縱/環焊縫最大對口錯邊量 / mm
11 縱/環焊縫最大稜角度 / mm
12 焊縫余高 mm
13 角焊縫焊縫厚度/焊腳高度 / mm
14 同一斷面最大直徑與最小直徑 m
15 封頭表面凹凸量 mm
16 封頭直邊高度 mm
17 封頭直邊部位縱向皺折
18 不等厚板（鍛）件對接接頭削薄處理
19 不等厚板（鍛）件對接接頭堆焊過渡的兩側厚度差 mm
20 直立容器和球形容器支柱的鉛垂度
其他

檢查結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：
註：沒有或未進行的檢查項目在檢查結果欄打「—」；無問題或合格的檢查項目在檢查結果欄打「√」；有問題或不合格的檢查項目在檢查結果欄打「×」，並在備注中說明。
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壓力容器宏觀檢查報告（2）
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
檢 查 項 目 檢查結果 備注
外觀
檢查 1 容器本體裂紋、過熱、變形、泄漏
2 焊縫的裂紋、過熱、變形、泄漏
3 內外表面的腐蝕和機械損傷
4 緊固螺栓
5 支承、支座損壞
6 大型容器的基礎下沉、傾斜、開裂
7 排放（疏水、排污）裝置
8 快開門式壓力容器安全連鎖裝置
9 多層包紮、熱套容器泄放孔泄漏
10 主要受壓元件材質
11 安全附件介面密封面
12 遮陽罩、操作台緊固
13 罐體與底盤等連接
14 防波板、罐內扶梯與罐體連接
15 罐車拉緊帶、鞍座、中間支座
保溫隔熱層檢查 16 保溫層破損、脫落、潮濕、跑冷
17 金屬襯里穿透性腐蝕、裂紋、凹陷
18 堆焊層龜裂、剝離、脫落情況
19 非金屬襯里破損、龜裂、脫落情況
20 非金屬材料襯里壓力容器，運行中本體壁溫異常情況
其他

檢查結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：
註：沒有或未進行的檢查項目在檢查結果欄打「—」；無問題或合格的檢查項目在檢查結果欄打「√」；有問題或不合格的檢查項目在檢查結果欄打「×」，並在備注中說明。
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壁 厚 測 定 報 告

單位內編號/設備代碼： 報告編號：
測量儀器型號 測量儀器編號
測量儀器精度 耦 合 劑
公稱
厚度 筒體 mm 實測
最小壁厚 筒體 mm
封頭 mm 封頭 mm
表面狀況 實測點數
測厚點部點陣圖：

測 厚 記 錄
測點編號 測點厚度 測點編號 測點厚度 測點編號 測點厚度 測點編號 測點厚度 測點編號 測點厚度 測點編號 測點厚度

檢測結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：
註：測厚記錄表格不夠時，可按測厚記錄格式增加續頁。
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壁 厚 校 核 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
壁厚校核部位 最高工作壓力 MPa 實測內徑 mm
實測最小壁厚 mm 材料許用應力 MPa 腐蝕裕量 mm
焊接接頭系數 封頭形狀系數 工作溫度 ℃
校核選用標准
校核參數取值說明：

壁厚校核計算：

校核結果：

註：本校核不代替設計計算，不能免除設計者責任。
壁厚校核： 日期： 審核： 日期：
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射 線 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
源種類 □X射線 □Ir192
□Co60 □其他 增感方式
探傷機型號 儀器編號
管電壓/源活度 Kv/Ci 管電流 mA
象質計型號 象質計指數
透照方式 曝光時間 min
焦 距 mm 焦點尺寸 mm
膠片類型 底片黑度
檢測標准 檢測比例 % mm
檢測部位（布片示意圖）：

射 線 檢 測 底 片 評 定 表
底片編號 一次透照長度
(mm) 缺陷位置 缺陷性質及缺陷尺寸(mm) 評定 備注

評片結果：

檢測： 日期：
評片： 日期： 審核： 日期：
註：射線底片評定表不夠時，可按評定表的格式增加續頁。
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超 聲 波 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
檢測儀器型號 檢測儀器編號
探頭型號 試塊型號
評定靈敏度 dB 檢測方法/掃查面
耦 合 劑 補 償 dB
檢測標准 檢測比例 % mm
檢測部位（區段）及缺陷位置示意圖：

超 聲 波 檢 測 結 果 評 定 表
區段
編號 缺陷
位置 缺陷埋藏深度
(mm) 缺陷指示長度
(mm) 缺陷高度
(mm) 缺陷反射波幅 評定級別 備注

檢測結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：超聲波檢測結果評定表不夠時，可按評定表的格式增加續頁。
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磁 粉 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
檢測儀器型號 檢測儀器編號
磁粉類型 磁 懸 液
靈敏度試片 磁化方法
提升力/磁化電流 噴灑方法
檢測標准 檢測比例 % mm
檢測部位（區段）及缺陷位置示意圖：

磁 粉 檢 測 結 果 評 定 表
區段編號 缺陷位置 缺陷磁痕尺寸(mm) 缺陷性質 評定 備注

檢測結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：磁粉檢測結果評定表不夠時，可按評定表的格式增加續頁。
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滲 透 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
滲透劑型號 表面狀況
清洗劑型號 環境溫度 ℃
顯像劑型號 對比試塊
滲透時間 min 顯像時間 min
檢測標准 檢測比例 % mm
檢測部位及缺陷位置示意圖：

滲 透 檢 測 結 果 評 定 表
區段編號 缺陷位置 缺陷痕跡尺寸(mm) 缺陷性質 評定 備注

檢測結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：滲透檢測結果評定表不夠時，可按評定表的格式增加續頁。
第 頁 共 頁
聲 發 射 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
檢測標准 試驗壓力 MPa
檢測方式 檢測頻率 儀器型號
感測器型號 固定方式 耦合劑
感測器數量 感測器平均靈敏度 dB 最大靈敏度 dB
背景雜訊 dB 門檻電平 dB 最小靈敏度 dB
增 益 dB 模擬源 感測器最大間距 mm
模擬源距離 m 衰減測量感測器號 信號幅度 dB
感測器布置簡圖：

載入程序圖/數據及定點陣圖：

檢測結果及評定：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：表格空間不夠時，可另加附頁。
第 頁 共 頁
材料成分分析報告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
取樣方法 取樣部位
儀器型號 儀器編號
檢測標准 分析方法 □化學 □光譜
檢測部點陣圖：

序
號 標稱材質 元素及含量 （%） 備注

分析結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：材料分析結果表不夠時，可按分析結果表的格式增加續頁。
第 頁 共 頁
硬 度 檢 測 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
測量儀器型號 測量儀器編號
主體材質 熱處理狀態
檢測標准 硬度單位
測點位置示意圖：

測點編號 測點硬度 測點部位 測點編號 測點硬度 測點部位 測點
編號 測點硬度 測點部位

檢測結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：
註：硬度測試結果表不夠時，可按測試結果表的格式增加續頁。
第 頁 共 頁
金 相 分 析 報 告
單位內編號/設備代碼： 報告編號：
分析儀器型號 分析儀器編號
腐蝕方法 拋光方法
執行標准 金相組織
主體材質 熱處理狀態
取樣分析部位示意圖：

金相照片（註明放大倍數）：

分析結果：

檢測： 日期： 審核： 日期：

第 頁 共 頁
安全附件檢驗報告
單位內編號/注冊代號： 報告編號：
安全閥 型 號 數 量
公稱壓力 MPa 開啟壓力 MPa 密封壓力 MPa
公稱通徑 mm 有效期 鉛 封
校驗報告 安裝位置 外 觀
緊急切斷閥 型式及規格 數 量
耐壓試驗
壓力 MPa 密閉試驗
壓力 MPa 切斷時間 S
檢修記錄 安裝位置 外 觀
壓力表 量 程 MPa 精 度 數 量
有效期 鉛 封 外 觀
液面計 型 式 數 量 容器充裝量 m3
安裝位置 外 觀 誤 差
爆破片 型 號 規 格 數 量
爆破壓力 MPa 材 質 安裝位置
測溫儀表 型 號 有效期 外 觀
快開門聯鎖 同步報警 關緊後升壓 泄壓後開門
氣相軟管試驗壓力 MPa 試驗介質 保壓時間 min
液相軟管試驗壓力 MPa 試驗介質 保壓時間 min
其他閥門、附件檢驗：

檢查結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：

第 頁 共 頁
氣 密 性 試 驗 報 告
單位內編號/注冊代號： 報告編號：
設計壓力 MPa 最高工作壓力 MPa
耐壓試驗壓力 MPa 氣密試驗壓力 MPa
試驗介質 介質溫度 ℃
環境溫度 ℃ 容積
壓縮機型號 安全閥型號
壓力表 量程 MPa；精度 級 試驗部位
試驗程序記錄

緩慢升至試驗壓力： Mpa，保壓 min；
檢查容器及連接部位： 泄漏， 異常現象。

實際試驗曲線：

P
(MPa)

T(min)

試驗結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：
第 頁 共 頁
附加檢查檢測報告
單位內編號/注冊代號： 報告編號：
導 靜 電 裝 置 檢 查
測試儀器型號 儀器精度
導靜電電阻 Ω 連接處電阻 Ω
絕 熱 層 真 空 度 檢 查
真空儀型號 儀器精度
空載時真空度 Pa 承載時真空度 Pa
罐 體 抽 真 空、氣 體 置 換
真空泵型號 抽真空時間 h 罐內真空度 Pa
置換介質 置換壓力 MPa
排放後罐內壓力 MPa 罐內氣體含氧量(≤3%)
腐 蝕 介 質 含 量 測 定
介質名稱 腐蝕介質成分
腐蝕介質含量 % 腐蝕速度 mm/y 腐蝕機理
其他檢驗、檢測：

檢測結果：

檢驗： 日期： 審核： 日期：
第 頁 共 頁

② 如何選擇數字超聲波探傷儀

超聲波探傷儀選購技巧
在眾多系列的探傷儀里，超聲波探傷儀是最為流行的。因為超聲波探傷儀能夠便捷、快速、精確、無損傷地進行工件內部多種缺陷的檢測、定位、評估和診斷。它既可以可以用於工程現場，也用於實驗室。因此超聲波探傷儀在電力、化工、石油、航天、航空等領域中都得到了應用。

由於超聲波探傷儀是一種十分專業的儀器，不是專業人員，根本無法了解這種儀器，所以很多造假者鑽了漏洞。國內一些廠家利用數字超聲波探傷可以作假的特點，大肆生產不合格產品。
如果您不具備專業檢測工具，下面的超聲波探傷儀購買攻略可以幫您鑒別真偽：

1、價格極低，應該了解一下超聲波探傷儀市場價格，看看是否是合適的價位，不要一味的貪圖便宜，所謂是便宜無好貨。
2、看垂直線性是否合格、方法
3、還有一些指標需要專用試塊。建議新儀器送到省級計量測試所去鑒定，以免上當。
4、在不連接探頭的狀態下，將增益調到最大，屏幕上的波形不能超過屏幕的10%，如果超過，此儀器不合格。
5.注意看生產工藝和證明文件，一般超聲波需要專業培訓才可以。
使用不合格超聲波探傷儀的後果是比較嚴重的。由於超聲波無損檢測都是用在質量檢測或安全檢測，如發生質量事故甚至危及人身安全，您節省了一點錢買回的不合格儀器將會致您於非常不利的境遇。
特此建議您不要光看廣告誇大其詞貪圖一時便宜，要實事求是的選購合格探傷儀，對質量負責就等同於對自己負責。

③ 焊接前要做UT，什麼是UT

超聲波檢驗（UT）

UT檢測技術作為工業上5大常規無損檢測技術之一，一直被人們廣泛地使用。在UT中長期使用的超聲波探傷儀是A型脈沖反射式超聲波探傷儀，其電路方框圖
如圖1所示[1]。 此種儀器顯示器顯示的是電脈沖信號，探傷人員要從這些信號中區分出缺陷波和其他各種類型的波，超聲波探傷儀其難度相當大，錯判、
漏判現象時常發生，嚴重地阻礙了UT技術在更深層次上的應用。但隨著電子技術的發展，其成果在UT業中的被廣泛應用，一種數字化超聲探傷
儀應運而生，他使UT技術產生了革命性的變革，不僅能對超聲波信號進行實時紀錄，甚至可以給出缺陷波的性質。 2 數字化超聲探傷儀的工作
原理 與A型脈沖式探傷儀不同，數字化探傷儀在電路上有重大改變，其電路方框圖如圖2所示[2]。 數字信號處理是在計算機中用程序來實現的
。通常，首先要進行的處理是去除信號中的雜訊，其次是將已經去除超聲波探傷儀雜訊的信號進行UT檢測所需的處理，包括增益控制、衰減補償、求信號包
路線等。超聲信號經接收部分放大後，由模數轉換器變為數字信號傳給電腦，換能器的位置可受電腦控制或由人工操作，由轉換器將位置變為
數字傳給電腦。電腦再把隨時間和位置變化的超聲波形進行適當處理，得出進一超聲波探傷儀步控制探傷系統的結論，進而設置有關參數或將處理結果波形
、圖形等在屏幕上顯示、列印出來或給出光、聲識別及報警信號。3 數字化超聲探傷儀的優點 與傳統探傷儀相比，有以下優點: (1)檢測速度
快數字化超聲探傷儀一般都可自動檢測、計算、記錄，有些還能自動進行深度補償和自動設置靈敏度，因此檢測速度快、效率高。 (2)檢測精
度高數字化超聲探傷儀對模擬信號進行高速數據採集、量化、計算和判別，其檢測精度可高於傳統儀器檢測結果。 (3)記錄和檔案檢測數字化
超聲探傷儀可以提供檢測記錄直至缺陷圖像。 (4)可靠性高，穩定性好數字化超聲探傷儀可全面、客觀地採集和存儲數據，並對採集到的數據
進行實時處理或後處理，對信號進行時域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質量超聲波探傷儀進行分級，減少了人為因素的影響，提高了檢索的
可靠性和穩定性。可以實現的功能主要有： a. 自動校準：超聲波探傷儀自動測試探頭的「零點」、「K值」、「前沿」及材料的「聲速」； b. 自動顯示缺
陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值； c. 自由切換標尺； d. 自動錄制探傷過程並可以進行動態回放； e. 自動
增益、回波包絡、峰值記憶功能； f. 探傷參數可自動測試或預置； g. 數字抑制，不影響增益和線性； h. 多個獨立探傷通道，可自由輸入
並存儲任意行業的探傷標准，現場探傷無需攜帶試塊； i. 可自由存儲、回放波形及數據； j. DAC、AVG曲線自動生成並可以分段製作，取樣
點不受限制，並可進行超聲波探傷儀修正與補償； k. 自由輸入各行業標准； l. 與計算機通訊,實現計算念腔橘機數據管理,並可導出Excel格式、A4紙張的探傷報
告； m. 實時時鍾記錄:實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，並存儲； n. 增益補償：對表面粗糙度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰
減可進行修正；所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無法實現的。 4 數字化超聲探傷儀的主要技術問題 (1)模數轉換器(ADC) ADC是探傷儀的
超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續變化的模擬信號變為數值信號。 (2)結構 目前，有全數方式和模擬數字混合 2種。(3)軟體 數字化超聲
探傷儀在軟體方面是多種多樣的，探傷儀的成敗在很大程度上取決於軟體的支持程度。 5 數字化超聲探傷儀的發展前景 隨著電子技術和軟體
的進一步發展，數字化超聲探傷儀有著廣闊的發展前景。相信在不久的將來，以圖像顯示為主的探傷儀將會在工業檢驗中得到廣泛應用。 目前
，某些數字化超聲探傷儀已具有簡單的手動及掃描功能，能示意性地顯示被檢工件的斷面圖像。隨著技術的進步，我們可在攜帶型儀器上實現
相控陣的B掃描和C掃描成像，使探傷結果像醫用B超一樣直觀可見超聲波探傷儀缺陷定性歷來是UT檢測的一個疑難問題，現代人工智慧學科的發展為實現儀
器自動缺陷定性提供了可能，運用模式識別技術仔團和專家系統，把大量已知缺陷的各種特徵量輸入樣本庫，使儀器接受人的經驗，並經過學習後
而具圓團備自動缺陷定性的能力。
本日誌相關的主題：

④ 數字式超聲波探傷儀的原理

JUT800數字超聲波探傷儀能夠快速便捷、無損傷、精確地進行工件內部多種缺陷如裂紋、焊縫、氣孔、砂眼、夾雜、折疊等的檢測、定位、評估及診斷，廣泛應用於電力、石化、鍋爐壓力容器、鋼結構、軍工、航空航天、鐵路交通、汽車、機械等領域。它是無損檢測行業的必備儀器。
主要功能： ●高精度定量、定位，滿足了較近和較遠距離探傷的要求；●近場盲區小，滿足了小管徑、薄壁管探傷的要求；●AWS 功能； ●自動校準：一鍵式自動校準，操作非常便捷，自動測試探頭的「零點」、「K值」、「前沿」及材料的「聲速」； ●自動顯示缺陷回波位置（深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值）； ●自由切換三種標尺（深度d、水平p、距離s）；●自動增益、回波包絡、峰值記憶功能提高了探傷效率；●自動錄制探傷過程並可以進行動態回放；（無限時）●φ值計算：直探頭鍛件探傷，找准缺陷最高波自動換算孔徑ф值； ●500個獨立探傷通道（可擴展），可自由輸入並存儲任意行業的探傷標准，現場探傷無需攜帶試塊； ●可自由存儲、回放1000幅A掃波形及數據； ●DAC、AVG、TCG曲線（深度補償）自動生成並可以分段製作，取樣點不受限制，並可進行修正與補償； ●內置4730，11345等14個常用探傷標准；
●發射脈沖寬度和強度可調；●B掃描功能，清晰顯示缺陷縱截面形狀●可以自由輸入任意行業標准；●與計算機通訊，實現計算機數據管理，並可導出Excel格式、A4紙張的探傷報告； ●IP65標准鋁鎂合金外殼，堅固耐用，防水防塵，抗干擾能力極佳；●利用PC端通訊軟體可以升級儀器系統的功能； ●26萬色真彩屏超高亮顯示，亮度可調，適合強光、弱光的工作環境； ●高性能安全環保鋰電池供電，可連續工作10小時。 ●實時時鍾記錄：實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，並存儲；●掉電保護，存儲數據不丟失；●探傷參數可自動測試或預置；●數字抑制，不影響增益和線性；●增益補償：對表面度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰減進行修正； 重要輔助功能： ●角度和K值兩種輸入方式 ●回波次數分析●電源狀態指示●閘門聲光報警●DAC聲光報警●屏幕的凍結和解凍●時鍾顯示●休眠和屏保
技術參數 掃描范圍： 0～10000mm鋼縱波 工作頻率： 0.4MHz～20MHz 垂直線性誤差 ≤3% 水平線性誤差 ≤0.1% 增益 120dB 靈敏度餘量 >62dB（深200mmΦ2平底孔） 分辨力 >40dB（5N20） 動態范圍 ≥32dB 雜訊電平： <8% 硬采樣頻率 320MHz 重復發射頻率 100~1000HZ 聲速范圍 100～15000（m/s） 工作方式 單晶直探頭探傷、單晶斜探頭探傷，雙晶探傷、穿透探傷 數字抑制 （0～80）%，不影響線性與增益 工作時間 連續工作10小時以上（鋰電池） 環境溫度 （-20～70）℃（參考值） 相對濕度 （20～95）% RH 外型尺寸 238×155×46（mm） 重量 1.0KG
標准配置 1. JUT800主機 1台 2. 直探頭 1個 3. 斜探頭 1個 4. 9V電源適配器 1個 5. 探頭連接線 1根 6. 產品包裝箱 1個 7. 使用說明書 1本 8. 合格證、裝箱卡、保修卡 1套

選配件1.PC超聲波探傷儀通訊軟體2.標准試塊
3.耦合劑 產品型號 JUT500 JUT600 JUT800 探測范圍 0-6000mm 0-10000mm 0-10000mm 聲速范圍 1000-5999 1000-15000 1000-15000 增益范圍 100dB 120dB 130dB 頻帶范圍 0.5-15M 0.5-15M 0.5-15M 存儲容量 300 300 1000 通道個數 100 100 500 Φ值計算 ★ ★ ★ 波峰記憶 ★ ★ ★ B掃描 X ★ ★ DAC ★ ★ ★ AVG ★ ★ ★ TCG X ★ ★ 自動校準 ★ ★ ★ 6dB DAC X ★ ★ 內置標准 X ★ ★ 探傷錄像 X 5分鍾循環 無限時錄像 PC軟體 X ★ ★ 在線升級 X ★ ★ 曲面修正 ★ ★ ★ 球化率測量 X X ★（可選） AWS X X ★（可選） 脈沖幅度 ★ ★ ★ 脈沖寬度 ★ ★ ★ 閘門報警 ★ ★ ★ DAC報警 ★ ★ ★ 工作時間 10小時 10小時 10小時 探頭插座 BNC BNC BNC 顯示屏 LED真彩 LED真彩 LED真彩 標准型各型號之間的差異：
超聲波在被檢測材料中傳播時,材料的聲學特性和內部組織的變化對超聲波的傳播產生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結構變化的技術稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。
數字式超聲波探傷儀通常是對被測物體（比如工業材料、人體）發射超聲，然後利用其反射、多普勒效應、透射等來獲取被測物體內部的信息並處理成圖像。
超聲波探傷儀其中多普勒效應法是利用超聲在遇到運動的物體時發生的多普勒頻移效應來得出該物體的運動方向和速度等特性；透射法則是通過分析超聲穿透過被測物體之後的變化而得出物體的內部特性的，其應用目前還處於研製階段；這里介紹的是目前應用最多的通過反射法來獲取物體內部特性信息的方法。
反射法是基於超聲在通過不同聲阻抗組織界面時會發生較強反射的原理工作的，正如我們所知道，聲波在從一種介質傳播到另外一種介質的時候在兩者之間的界面處會發生反射，而且介質之間的差別越大反射就會越大，所以我們可以對一個物體發射出穿透力強、能夠直線傳播的超聲波， 超聲波探傷儀 然後對反射回來的超聲波進行接收並根據這些反射回來的超聲波的先後、幅度等情況就可以判斷出這個組織中含有的各種介質的大小、分布情況以及各種介質之間的對比差別程度等信息（其中反射回來的超聲波的先後可以反映出反射界面離探測表面的距離，幅度則可以反映出介質的大小、對比差別程度等特性），超聲波探傷儀從而判斷出該被測物體是否有異常。
在這個過程中就涉及到很多方面的內容，包括超聲波的產生、接收、信號轉換和處理等。其中產生超聲波的方法是通過電路產生激勵電信號傳給具有壓電效應的晶體（比如石英、硫酸鋰等），使其振動從而產生超聲波；而接收反射回來的超聲波的時候，這個壓電晶體又會受到反射回來的聲波的壓力而產生電信號並傳送給信號處理電路進行一系列的處理，超聲波探傷儀最後形成圖像供人們觀察判斷。
這里根據圖像處理方法（也就是將得到的信號轉換成什麼形式的圖像）的種類又可以分為A型顯示、M型顯示、B型顯示、C型顯示、F型顯示等。
其中A型顯示是將接收到的超聲信號處理成波形圖像，根據波形的形狀可以看出被測物體裡面是否有異常和缺陷在那裡、有多大等， 超聲波探傷儀主要用於工業檢測；
M型顯示是將一條經過輝度處理的探測信息按時間順序展開形成一維的空間多點運動時序圖，適於觀察內部處於運動狀態的物體，超聲波探傷儀如運動的臟器、動脈血管等；
B型顯示是將並排很多條經過輝度處理的探測信息組合成的二維的、反映出被測物體內部斷層切面的解剖圖像（醫院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適於觀察內部處於靜態的物體；
而C型、F型顯示現在用得比較少。
超聲波探傷儀檢測不但可以做到非常准確，而且相對其他檢測方法來說更為方便、快捷，也不會對檢測對象和操作者產生危害，所以受到了人們越來越普遍的歡迎，有著非常廣闊的發展前景。 (1) 檢測速度快，數字式超聲波探傷儀一般都可自動檢測、計算、記錄，有些還能自動進行深度補償和自動設置靈敏度，因此檢測速度快、效率高。
(2)檢測精度高，數字式超聲波探傷儀對模擬信號進行高速數據採集、量化、計算和判別，其檢測精度可高於傳統儀器檢測結果。
(3)記錄和檔案檢測，數字式超聲波探傷儀可以提供檢測記錄直至缺陷圖像。
(4)可靠性高，穩定性好。數字式超聲波探傷儀可全面、客觀地採集和存儲數據，並對採集到的數據進行實時處理或後處理，對信號進行時域、頻域或圖像分析，還可通過模式識別對工件質量進行分級，減少了人為因素的影響，提高了檢索的可靠性和穩定性。可以實現的功能主要有：
a. 自動校準：自動測試探頭的「零點」、「K值」、「前沿」及材料的「聲速」；
b. 自動顯示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距離s、波幅、當量dB、孔徑ф值；
c. 自由切換標尺；
d. 自動錄制探傷過程並可以進行動態回放；
e. 自動增益、回波包絡、峰值記憶功能；
f. 探傷參數可自動測試或預置；
g. 數字抑制，不影響增益和線性；
h. 多個獨立探傷通道，可自由輸入並存儲任意行業的探傷標准，現場探傷無需攜帶試塊；
i. 可自由存儲、回放波形及數據；
j. DAC、AVG曲線自動生成並可以分段製作，取樣點不受限制，並可進行修正與補償；
k. 自由輸入各行業標准；
l. 與計算機通訊,實現計算機數據管理,並可導出Excel格式、A4紙張的探傷報告；
m. 實時時鍾記錄:實時探傷日期、時間的跟蹤記錄，並存儲；
n. 增益補償：表面粗糙度、曲面、厚工件遠距離探傷等因素造成的Db衰減可進行修正；
所述以上功能都是模擬超聲探傷儀無法實現的。 數字式超聲波探傷儀
數字超聲波探傷儀具有操作簡單，質量可靠，性能卓越，使用壽命長，TFT液晶顯示屏等特點。廣泛地適應於各種條件艱苦的現場檢測、實驗室精密檢測、高解析度的薄型材料測量、聲波衰減材料檢測和水浸探傷檢測系統。可用於檢測和測量各種材料內部缺陷及不連續性。
廣泛適用於各種焊接件、鑄件、鍛件等金屬材料檢測和混凝土等非金屬材料檢測，用戶遍布石油化工管道、核工業、壓力容器、航天、鐵路等重要領域。
儀器功能特點
◆ 超大測量范圍，可檢測2.5—10000mm以上的大型工件
◆ 方波脈沖發生器和尖脈沖發生器
◆ 高精度10位AD采樣使得缺陷定量更加准確
◆ 簡便焊縫檢測工具
彩色半跨距指示器 。可以在焊縫檢測中輕松識別各次反射對應的數據和跨距。
彩色坐標網格指示器 可為各次反射數據段的Al 掃描動態更換顯示屏背景色。
曲率修正計算功能，能夠自動地計算缺陷深度、缺陷表面距離和缺陷聲程。
◆ 簡便缺陷定量工具
動態DAC/TCG曲線，可修正材料衰減和波形發散引起的距離/振幅變化，符合或超過了TCG 的工業要求。
智能 DGS（距離增益尺寸）曲線，可智能生成指定的等效參考缺陷尺寸曲線，測量窄頻探頭到參考缺陷距離。
ERS（等效參考缺陷尺寸）功能可自動計算測量門內任何回波的相應等效參考缺陷的直徑。
◆ B掃描選項
厚度模式B掃描功能可以清晰的展現被測物體的腐蝕狀態。
全聲程模式B掃描功能可以將缺陷在被測物體內的分布狀況及當量進行直觀顯示。
◆ 超大容量的文件存儲與編輯
◆ 三種數據存儲格式可以選擇線性、網格或定製線性。
◆ 界面友好的PC軟體 ，自動生成檢測分析報告。
◆ 更多的簡便功能
實時（單次發射）TTL 輸出可以適應各種系統應用，可以實現聲、光和電時實報警和輸出。
◆ 四種任意選擇的波形保持模式 全部、標准、比較或包絡模式，獲得最佳的波形評估和比較。
◆ 三種可變的保持模式 可在包絡保持模式中選擇，對於即要掃描同時又要移動的被檢工件的工況，可以在視覺上幫助缺陷的檢測和評估。
◆ 波形的不同顏色對比 凍結參考波型比較與不同顏色的實時A 掃描進行比較，輕松解讀檢測結果。
性能指標
探測范圍：2.5：～：10000mm：(鋼縱波)。連續可調，最小步進值：0.1mm
材料聲速：1000：～：9999m/s。連續可調。內置7個常用的材料聲速值
顯示延時：-5：～：3400μs
探頭延時：0：～：99.999μs
垂直線性誤差：≤3%
水平線性誤差：≤0.1%
靈敏度餘量：>60dB：(200Φ2平底孔)
分辨力：>30dB
動態范圍：≥36dB
電雜訊電平：<20%
數據存儲：可存儲512個文件，單個文件最多可存儲10000個厚度值
電源：220V交直流兩用；大容量鋰電池，無記憶效應、連續工作8小時以上
環境溫度：-25℃～：70℃
外型尺寸：260mm×166mm×70mm
重量：1.3kg（不含電池）
發射脈沖：
發射脈沖類型：方波、尖脈沖
脈沖重復頻率：25Hz：～：1500Hz，自動調節
發射強度：尖脈沖：強、中、弱
方波：脈沖寬度100～1000ns，發射電壓50～500V
工作方式：單、雙、透射
阻尼：50、75、150、500Ω
接收放大：
采樣頻率：基於硬體的實時采樣頻率，100MHz
增益：0.0：～：110.0dB。步進值：0.2、0.5、1.0、2.0、6.0dB、12.0dB
頻帶：0.4：～：25MHz，包括3個寬頻、8個窄帶
閘門：兩個獨立的閘門，覆蓋整個檢測范圍。可獨立測量，也可關聯測量
測量模式：脈沖回波/發射接收/透射
檢波方式：全波、負半波、正半波、射頻
抑制：0：～：90%：
單位：公制（mm）、英制（inch）
閾值報警：進波報警、失波報警、最小厚度報警、最大厚度報警。
顯示：
顯示屏：高清晰度TFT彩色液晶顯示屏；超大屏幕（130.56mm×96.96mm）
屏幕刷新率：高於70Hz：
顏色：4種顏色主題，適用於不同的光線要求
A掃描曲線，屏幕背景顏色可單獨定義
脈沖表現形式：彩色。可選：空心、實心。射頻顯示
控制與介面：
鍵盤：薄膜面板；防水、防塵、防油污、耐酸鹼、密封性強快捷鍵調節，A、B閘門控制選擇鍵，使得閘門調節非常方便
菜單：中文菜單，英文菜單
探頭介面：BNC：Q9探頭插座，：Lemo：00#探頭插座（可選）
RS232介面：RS232串列介面；可與計算機連接
波形文件：最多可存儲512套探傷報告（探傷報告）可存儲、調用、瀏覽、通訊、列印
B掃描圖片：可存儲B掃描結果（彩色圖像）
厚度文件：最多可存儲512個厚度資料庫文件，每個資料庫文件最多可記錄10,000個厚度值 (1)模數轉換器(ADC) ：ADC是探傷儀的超聲信號輸入電腦的必由之路，把連續變化的模擬信號變為數值信號。
(2)結構：全數方式、模擬數字混合
(3)軟體：數字化超聲探傷儀在軟體方面是多種多樣的，探傷儀的成敗在很大程度上取決於軟體的支持程度。

⑤ 　聲波法

固體中的機械波是聲波。由於其作用力的量級所引起的變形在線性范圍，符合虎克定律，也可稱其為彈性波。聲波檢測和淺層地震、面波勘探同屬彈性波「動測」技術。

聲波檢測（Sound Wave Detecting）所使用的波動頻率從幾百赫到50千赫（現場原位測試）及50到500千赫（岩石及砼樣品測試），覆蓋了聲頻到超聲頻，但在檢測聲學學科領域中稱其為「聲波檢測」。其測試原理與淺層地震相同，但使用頻率及測時精度均高於淺層地震勘探。

應提及的是，這里所闡述的聲波檢測包含被動聲波檢測，即不需要振源的地聲檢測技術。

12.3.1基本原理

聲波檢測技術中有三個聲學參量，即聲速（俗稱波速）、聲波波幅及頻率，可對介質的物性做出評價。當前應用最多的是聲速，其次為波幅，頻率參量也日漸加入應用。

聲波可以評價岩體（及混凝土）的性狀，更可提供物理力學參數，但固體的聲速和介質的幾何尺寸有關。無限體（大塊的岩體）、一維桿（防滑樁）、二維板（擋土牆）的聲速表達式中的動彈性力學參數不盡相同，邊界條件不一樣，有必要對它們分別討論。

12.3.1.1無限（無界）固體介質中的聲速

無限體指的是介質的尺寸遠比波長λ

波長A是一個基本的聲參量，其物理含意是聲波波動一個周期T所傳播的距離。所以A=T·C式中C為聲速。而周期 T與頻率f存在T=1/f，因此A=T·C=C/f。大，理論及實驗證明，當介質與聲波傳播方向相垂直的尺寸D＞(2～5）λ，此時的介質可認為是無限體。

聲速是介質質點彈性振動的傳遞（傳播）速度。由彈性理論可知，在無限固體介質中由應力引起彈性應變過程的波動方程為：

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式中：θ為體積膨脹率，

表示在聲波擾動下體積相對變化；u_x、u_y、u_z分別為x、y、z方向的位移；λ、μ為拉梅常數；▽²為拉普拉斯運算元，

；p為介質密度。將12.6式中的第一式對x求導，第二式對y求導，第三式對z求導，然後相加，可得：

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設

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式中：E為彈性模量；σ為泊松比，兩者都是介質的彈性常數，它們與拉梅常數λ、μ之間有一定互換關系。將（12.8）式代入（12.7）式，可有：

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顯然，（12.9）式中的C_l具有速度的量綱，代表介質內由質點振動傳遞過程引起的體積膨脹率的傳播速度，也就是縱波的傳播速度，人們常用v_P表示。即：

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縱波的質點振動傳播的物理過程可用圖12-6a表示。可見，質點的振動和傳播方向是一致的。

圖12-6縱波及橫波質點傳播過程

從三維角度看，質點的振動還可以與傳播方向相垂直，這種波動稱之為切變波或橫波，它不引起固體微元的體積變化，故從12.6式中令θ＝0可求得：

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式中：C_t代表橫波傳播速度，人們常用v_s表示。

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式中：G為剪切模量。橫波的質點振動傳播的物理過程可用圖12.6b表示。

（1）聲速與彈性力學參數：由（12.10）及（12.12）式可見，只要測取岩體的縱波及橫波聲速v_p及v_s，並已知岩體密度p的情況下，便可以獲取岩體的動彈性模量E、剪切模量 G及泊松比σ，對岩體的動力學特徵做出評價。故動彈性力學參數可由下列公式計算：

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（12.14）及（12.15）式中v_P及v_S以m/s計，p以kg/m³計，E、G的單位為Pa。

（2）用v_P/v_s評價岩體質量：泊松比σ反映的是岩體彈性性能，即在應力作用下產生縱向（應力方向）相對變形量與橫向（應力垂向方向）相對變形量之比的倒數，反映的是岩體的「軟」、「硬」程度。由於泊松比與縱、橫聲速之比有著密切的關系，所以常用縱、橫波速度之比來反映岩體的物理性狀。縱、橫波速度比v_P/v_s與泊松比σ的關系如表12-5。

顯然，v_P/v_s值越大，岩體越「軟」。通過大量的統計，v_P/v_s的量值與岩體的完整程度如表12-6。

表12-5縱橫波速度比 v_p/v_s與泊松比σ的關系

表12-6v_P/v_s的量值與岩體的完整程度

（3）聲速岩體完整性指數：評價岩體的質量也可以只用縱波聲速。例如「工程岩體分級標准」（GB50218-94）規定，可以用岩體的縱波波速v_Pm與岩石的縱波聲速v_Pr按（12.6）式測算出岩體完整性指數K_v。

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顯然岩體包含的裂隙、節理比小體積的岩石要少，故 K_v＜1。可見，它反映的是岩體的完整程度。由完整性指數，可對岩體的工程力學性質進行分類，如表12-7。

表12-7工程兵某部的岩體分類研究

（4）聲速與岩性：不同岩性由於其結構、礦物組合、成因、地質年代等因素的不同，聲速是不同的。又由於節理、裂隙等結構因素，它們的聲速並不固定，而分布在一定范圍。表12-8是常見到的幾種有代表性岩體的縱波聲速統計值。

表12-8常見岩體的縱波聲速統計值

（5）聲速與岩體風化：同一種岩性風化程度的不同其聲速有著明顯的區別（表12-9）。以長江三峽三斗坪壩岩體風化程度與縱波聲速為例，說明用縱波聲速劃分岩體風化的可行性。

表12-9風化岩石縱波聲速值（波速單位km/s)

（6）聲速與岩體的裂隙：眾所周知，岩體裂隙無論是原生的還是後期因地應力作用產生的次生裂隙，裂隙的出現便是岩體風化的開始。所以，有必要論述聲速與岩體裂隙及風化相關的機理。

聲學理論中的「惠更斯原理」對這一機理做出了合理的解釋。惠更斯原理指出：彈性介質中，在某一時刻 t，聲波波前上的所有點，均可視為該時刻開始振動的新的點振源，各點振源產生新的球面波，這些球面波在 t＋△t後波前的包絡的疊加組合，形成新的波前，如此循環不已。故當波動的前方有裂隙存在時，在裂隙尖端所產生的新的點振源將可繞過裂隙繼續傳播，形成波的「繞射」。繞射的過程聲線「拉」長，聲時（聲波傳播的耗時）加長，使視聲速降低，故聲速不僅可對岩體的風化程度加以劃分，對岩體中存在的裂隙有著極為敏感的反映，特別是張裂隙。

（7）聲速與岩體結構的關系：岩體的結構可分為四類：整體塊狀結構、層狀結構、碎裂結構、散體結構。聲波在整體塊狀結構中的傳播速度最快。後三類結構中，由於岩體的節理裂隙發育程度不相同，聲波在這種非均質介質中傳播，將會在不同的波阻抗界面產生波的反射、折射、波形轉換等，使聲線拉長，從而使聲速隨結構的復雜而降低。但在聲波的傳播中還有一個原理，即「費瑪原理」。費瑪原理指出：聲波從一個點向另一個點傳播，會沿著最短、最佳、最不費時的路徑傳播。這就決定了隨著岩體結構的不同，聲波的傳播走時是會有一定規律的，其關系如表12-10。

表12-10聲速與岩體結構

（8）聲速與地應力：裂隙對聲速的影響稱之為「裂隙效應」。岩體受到外界應力作用時，其變形首先是裂隙的壓密，由此可使聲速提高。但當應力超過強度極限，岩體又會出現新的裂隙而使聲速下降。圖12-7是四塊岩石試塊（砂岩）應力與聲速關系的實測曲線。

圖12-7岩石應力與超聲波波速的關系

P—壓力方向；F—發射換能器；S—接收換能器

根據上述原理，對岩體做應力釋放處理測取應力釋放前後的聲速，然後再對取得的岩心加壓測量其聲速，可推測出地應力的量值及方向。

12.3.1.2有限固體介質中的聲速

（1）一維桿的聲速：固體介質的尺寸和波長滿足下列關系稱為一維桿。即：

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式中：λ為波長，D是一維桿直徑，L是一維桿的長度。這時桿軸線方向的縱波聲速存在下列關系：

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顯然，

與無限體的縱波聲速相差

0.25,

，見（12.10式），當σ＝0.2～

（2）二維板的聲速：當固體二維板在x及y方向的尺寸遠大於：方向尺寸，且z方向的尺寸L_z＜λ時，二維板在x及y方向的縱波聲速如下：

而橫波聲速不依賴幾何尺寸。

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討論—維桿及二維板的縱波聲速，目的在於對滑坡體治理時可能採用抗滑樁及擋土牆等工程治理措施，其施工質量的檢測大多會採用聲波透射法及聲波反射法。對於正常聲速的取值及動彈性力學參數的測算，分別應使用（12.8式）及（12.9式）。抗滑樁使用混凝土的情況較多，一維桿使用反射波法對混凝土優劣的聲速劃分與用聲波透射法不同，見表12-11。其不同的原因是反射波使用的聲波頻率在1kHz左右（A=4m左右）屬一維桿的縱波聲速，而聲波透射法使用30kHz左右的頻率（λ＝0.13m左右）屬無限體的聲速。

表12-11測樁混凝土聲速分級

12.3.1.3聲波的反射、折射及波型轉換

聲波在固體介質中的反射、折射及波型轉換是岩體及砼聲學檢測的重要理論依據。

（1）垂直入射時的反射及透射：當固體介質不連續時，如存在波阻抗界面（波阻抗的定義是介質密度ρ與聲速c的乘積，即Z＝ρc），如圖12-8，如聲波傳播的聲線與x=n的界面相垂直，則為垂直入射。在該界面處，質點振動振速 v及振動產生的聲壓P具有聲壓連續及振速連續，如下：

圖12-8聲波（平面波）的入射、反射及透射示意圖

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式中：P、v為入射聲速的聲壓及振速；P₁、v₁為反射聲壓與振速；P₂、v₂為透過的聲壓及振速。將波阻抗Z＝ρc關系代入上式可求出：

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（12.22）式中的R_P為聲壓反射系數，（12.23）式中的_Rv為振速反射系數。它們從不同角度說明聲波反射的同一物理現象，聲壓反射系數說明了反射時質點振動的應力關系。同理可推導出聲壓透過系數。

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垂直反射比較簡單，不產生波型轉換。

（2）斜入射時的反射、折射及波型轉換：如果在波阻抗界面處入射聲波不是垂直入射，將產生反射、折射及波型轉換，其規律見圖12-9及圖12-10。

圖12-9聲波斜入射時的反射示意圖

註：

(a）縱波斜入射；（b）橫波斜入射

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反射、折射規律遵循Snell定律，如（12.25）式：

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式中：α_l、

β_l、β_t的含意見圖12-9及圖12-10。由（12.25）式可得到一個重要的入射角，稱為第一臨界角α_i：

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該式說明：當縱波入射角等於第一臨界角時，在比第一層介質聲速高的第二層介質中的折射角等於90°，即折射波在第二層介質表面滑行。

（3）斜入射時的反射及折射系數：圖12-9(a）縱波斜入射的反射系數 R_P（如式12.27），而圖12-10(a）中聲波的透過系數R_T（如式12.28）：

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（12.27）式及（12.28）式中的Z₁＝ρ₁c₁,Z₂＝ρ₂c₂，分別為上下層介質的波阻抗。

（4）聲波的繞射及散射：用惠更斯原理可解釋聲波的繞射，前文已述及，不再贅述。

聲波在介質中傳播，如介質中含有隨機分布的不同波阻抗的顆粒，而這些顆粒的幾何尺寸 r＜λ（λ為波長），這時聲波將被這些顆粒反射而散射開來，使聲波不能全部向前傳播形成聲能的損失，這種現象稱為散射。

12.3.1.4聲波的波幅及聲波的衰減

聲波的傳播是質點振動的傳遞過程，單位時間傳遞的距離就是「聲速」，而質點在振動傳遞過程中其振動的幅度便是聲波的「波幅」。聲波波幅會隨著質點振動相互碰撞，在將動能轉換成熱能的過程中，質點振動的能量耗損使其振動幅度漸減，稱之為聲波的衰減。聲波的衰減顯然隨介質材質、結構及聲波頻率的不同而各異，同一種介質，聲波頻率高衰減快。

在聲波檢測技術的應用中，目前還沒有用聲波的衰減評價被測介質特性，而是通過測量聲波波幅的變化檢測諸如岩體內裂隙的發育情況、風化特徵以及混凝土內部的各種缺陷等。

聲波的波幅A與傳播距離有下列關系：

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兩式中：A_m為發射點的聲波波幅；α為聲波衰減系數，l為傳播距離。（12.29）式適用平面波，（12.30）式適用球面波。

12.3.1.5聲波的頻率

由富氏變換可知，聲波檢測發射的脈沖波是由多個不同頻率的正弦波組成。在岩體中隨著傳播距離加大，或由於岩體裂隙的發育程度、風化程度的不同，接收到的脈沖波的高頻信號衰減快，使接收信號的主頻（能量最豐富的頻率）降低。故接收到的聲波信號的頻率特性，可反映出岩體的物理性狀。

12.3.1.6聲發射現象與凱薩效應

當岩體受到外力作用，例如地下殘余應力、人為或自然界對岩體產生擾動引發的應力集中等，超過岩體的強度時，岩體內部將被破壞。這種破壞往往要經歷一個過程，開始時局部產生微破裂，出現一些新的裂隙，當外應力增加，這種破裂的數量（次數）增加，新生的裂隙增加並延伸，外應力增加到一定程度後，最終造成整塊岩體破損坍塌。在上述岩體受力破壞的過程中，每產生一次破裂，能量被釋放並轉換成一次脈沖波動，形成一組聲脈沖，稱為「聲發射」。每出現一次聲發射，即為一次聲發射「事件」。

聲發射現象產生的脈沖聲波的頻譜甚為豐富，據國外文獻及國內有關單位研究，其頻率的上限到兆赫，下限到千赫。因此，可以在距離聲發射點幾十米以外接收到聲發射信號，一般接收儀器接收到的是主頻數千赫以下的聲發射脈沖波組。由所接收到聲發射事件的次數、單位時間內事件數，及聲發射信號的波幅強度等動力學特徵，可對岩體是否失穩進行預報。

岩體聲發射現象，還有一個特殊效應系由凱薩氏發現，定名為「凱薩效應」。從岩體上取下一塊完整的岩石試樣，放在材料試驗機上緩緩施加壓力，在所加壓力未超過它歷史上所受到應力之前，是不會發生聲發射的。由此，從加壓後開始出現聲發射現象之前的一級壓力，即為該岩體歷史上所受到的最大應力。

12.3.2觀測方法

聲波檢測（主動式）的全過程，可用圖12-11加以說明。當今聲波檢測儀均已數字化，現以數字化聲波檢測儀的發射、接收、數據採集及信號處理過程說明聲波檢測的觀測原理。

圖12-11聲波檢測（主動式）原理框圖

（1）聲波的發射：傳統的聲波儀用壓電型換能器的逆壓電效應將電脈沖信號轉換成機械振動，向岩體輻射聲波，其透射距離在10m以內（頻率20～50kHz）。為加大穿透距離，聲波儀也可以用電火花、錘擊等單次瞬態激勵振源向岩體發射聲波（頻率約3kHz以下）。

（2）聲波的接收：傳統的聲波儀多使用壓電型接收換能器的壓電效應，將經岩體傳播後的聲波信號轉換成電信號，這些信號攜帶了岩體的物理力學及地質信息。

（3）放大及數據採集：見圖12-11，由接收換能器送出的信號先經接收放大系統加以適當的放大，再經A/D轉換數據採集系統對放大後的信號由A/D轉換器將模擬信號轉換成二進制數字信號，並按采樣的時間順序存儲在隨機存儲寄存器（RAM），再將這些離散的二進制數字信號送入微電腦，最終接收換能器接收到的聲波信號波形顯示在電腦顯示屏上。目前最高檔的聲波檢測儀，在將波形顯示在屏幕上的同時，可將接收信號的首波波幅及首波的到達時間（即聲時）自動加以判讀，同時加以顯示。接收到的波形、波幅、聲時等可存入電腦的硬碟或軟盤，用作下一步的分析處理。上述聲波信息可在專用的數據與信息處理軟體的支持下，對被測介質作出評價。

（4）被動式聲波檢測：岩體中的聲發射信號、滑坡體蠕動產生的摩擦聲信號統稱為「地聲信號」。對這些信號的接收過程與圖12-11基本相同，只不過沒有聲波發射系統，但接收是多通道的（三個以上），故稱之為被動式聲波檢測。另一個重要的不同點是，它需要計時系統，記錄出現地聲的時刻，同時需對地聲脈沖信號的主頻、波幅量化處理後存儲記錄，統計出地聲事件出現的頻度。被動式聲波檢測儀必須長時間連續工作，提供不間斷的觀測記錄。地聲監測是地質災害的勘查手段之一，對於研究地質災害發展規律十分重要。

12.3.3檢測方法

由檢測對象及檢測目的的不同，聲波檢測有多種方法。

12.3.3.1透射法

發射的聲波經被測介質傳播透過後，由接收換能器接收的測試方法為透射法。

（1）表面測試：工程場地的岩體、混凝土，如需檢測內部結構特性、缺陷及力學性能，而目標體又有外露的測試面，可採用對測法，如圖12-12(a）；只有一個檢測面時，可採用平面測試法，如圖12-12(b）。

表面測試多用於地下洞室、隧道、邊坡、大型橋墩等如圖12-13。

圖12-12表面測試原理圖

I—聲波檢測儀；T—發射換能器；R—接收換能器；M—檢測介質

圖12-13聲波表面測試示意圖

1～3—隧道及洞室；4—橋墩類

＞發射點；接收點

（2）跨孔測試：在兩個相距一定距離的鑽孔中，分別放入發射振源和接收換能器，如圖12-14。具體方法有同步提升測試法，圖12-14(a）；斜測法，如圖12-14(b）；及扇面測試法，如圖12-14(c）。

跨孔測試用於孔間岩體破碎帶、岩溶、滑坡的滑帶（床）的測試；扇面測試用於聲波層析成像（CT）測試。此外，跨孔測試還用於防滑樁、擋土牆等地質災害防治工程的工程質量檢測。

如圖12-15，在鑽孔地面旁敲擊，孔中用三分量檢波器（或壓電換能器）接收。橫敲木板可測取地層橫波聲速，直接敲地面測取縱波聲速。地面—孔中測井可用於測取地層動力學參數，劃分地層，對滑坡體進行檢測，掌握滑床（帶）部位、物理性狀等。

圖12-14聲波跨孔測試示意圖

T—發射振源；R—接收換能器；H—鑽孔

12.3.3.2折射法——單孔一發雙收聲測井

如圖12-16，發射換能器 T近似點振源，故總有一條聲線滿足第一臨界角，這時進入岩體的聲波折射角為90°，射波沿孔壁滑行，以後又被相距L的R₁及相距為L＋△L的R₂接收，其聲時分別為t₁及 t₂。聲速v_P為：

圖12-15聲波地面—孔中測試示意圖

I—聲波儀；R—三分量檢波器；B—帖壁氣囊；M—岩體；H—鑽孔；W—激振木板；P—壓力；F—正向激振；F′—反向激振I—聲波儀；T—發射換能器；R₁、R₂—接收換能器；M—岩體；H—鑽孔

圖12-16單孔一發雙收聲波測井原理

地質災害勘查地球物理技術手冊

單孔－發雙收聲波測井用於岩體風化殼劃分及強度評價，深部地層的構造、軟弱結構面、破碎帶埋深及發育的勘查。

一發雙收聲波測井必須注意的問題是，接收換能器R₁在接收到沿孔壁滑行折射波的同時，還能接收到由井液中直接傳播的聲波，因此必須保證滑行波的走時t_.小於井液中傳播的聲時t_w，才能保證正確的測試。由於岩體的聲速大於井液的聲速，所以，只要加大發射換能器 T與接收換能器R1之間的距離 L(L稱源距）即可達此目的。通過計算可求得最小的源距 L_min有下列關系：

（12.32）式中D為鑽孔直徑；α為換能器外徑；C_w為井液聲速；C_m為岩體縱波聲速的最低值。

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（12.31）式說明，當一發雙收換能器的直徑及源距確定後，所能適用的鑽孔孔徑也就被限制在一定范圍之內。用其在鑽孔中進行測試之前，應按（12.31）式核算一下是否適應孔徑。

12.3.3.3反射法

圖12-17是樁（或混凝土擋土牆）反射波測試示意圖。用手錘或力棒敲擊樁頂產生入射波T，在樁底（或有缺陷 F）產生反射波R(R′）。接收感測器 T_，先後接收到直達波D、缺陷反射R′及樁底反射波R，即可由檢測儀器I將它們依次記錄。由記錄的波形可判斷樁是否完整，或有無缺陷，以及樁身混凝土聲速，並由聲速推斷混凝土質量（強度等級）、缺陷的位置。

圖12-17樁（牆）反射波測試

I—儀器；H—手錘；Tr—感測器；P—樁（牆）；F—缺陷；E—地層；T—入射波；R—樁底反射波；R′—缺陷反射波；D—直達波

上述樁的反射波法，實際是一維桿的「零」偏移距反射波法（也就是淺層地震所謂的最小偏移距反射法）。按此原理，還可以對地下連續牆、擋土牆進行牆體的完整性及深度檢測。依此類推，也可以對地下隧道開挖面前方的岩體破碎帶、溶洞等不良地質體進行「零」偏移距反射波法測試，目前已取得較好的實測結果。

12.3.3.4岩石樣品的聲波測試

（1）岩石樣品（試件）聲波測試的目的。岩石樣品多由鑽探取芯或工程現場取樣獲取。測試岩石樣品的目的是：獲取無結構面的完整岩石聲速，作為評價岩體完整性的基礎數據；研究聲速與應力間的關系；利用凱薩效應掌握歷史上曾受到過的地應力的最大值；提供岩石動彈性力學參數 E_d、G_d、σ等。

（2）岩樣的幾何尺寸與測試頻率的選擇。岩石樣品幾何尺寸較小，按有關規程規定，其尺寸應為5×5×5(cm）、5×5×10(cm）、φ7×5及φ7×10(cm）。為了獲取無限體的聲速，必須採用高頻換能器測取縱波、橫波聲速v_p、_v。頻率的選取原則是 D≥（2～5)A如2.1.1(B）節中的要求。因此，聲波換能器的頻率應在200～1000kHz，儀器的測量聲傳播時間的解析度，應達到0.1μs。

表12-12多種聲波檢測方法總匯

（3）岩石樣品的加工要求，見原地質礦產部《岩石物理力學性質試驗規程》（1986年12月頒布）。

12.3.3.5多種聲波檢測方法總匯

因檢測目的的不同，聲波檢測有著多種測試方法，各種方法又隨探測距離各異，出現多種發射振源及不同接收方式。各種聲波檢測方法的總匯如表12-12。

12.3.4信號處理

我國的聲波檢測儀已普遍實現數字化並領先於國際水平。數字化的實現，加速了信號處理技術的提高。目前已在多個方面應用了信號處理技術，並開發出了相應的處理軟體。

（1）為研究應用聲波信號的頻率特性，傅氏變換頻譜分析技術普遍用於聲波檢測，並備有相應軟體供用戶使用；

（2）高、低、通數字濾波軟體，用於濾除不同的干擾信號；

（3）積分處理對接收信號進行積分運算，將振動加速度信號轉換成振動速度型信號及消除接收信號（直達波及反射波）的余振；

（4）多點平滑濾波將數字序列中的第i點信號（i=0、1、2、3、……N）與相鄰的i+n個信號幅度相加除以i+n的值作為i點的波幅，目的是消除噪音使波形光滑；

（5）疊加處理將n次（n任選）發射、接收到數字信號序列逐點相加，使波幅增強，以提高信噪比，消除隨機噪音。

上述信號處理軟體，多已裝入儀器，可以方便地調用。

12.3.5數據處理

數據處理的目的是用測取的聲學參量，以及由它們衍生出的物理量評價岩體的結構、物理力學性能及混凝土結構強度、完整性等。

（1）聲速計算：

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其含義與（12.10）式及（12.12）式相同。

（2）岩體完整性指數（K_v）：

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式中：vP_m為岩體縱波聲速[km/s],vP_r為岩石試件縱波聲速[km/s]。根據《工程岩體分級標准》（GB50218-94）,K_v定性劃分岩體完整程度的對應關系如表12-13。

表12-13K_v定性劃分岩石完整程度的對應關系表

（3）准岩體抗壓強度（F_m）:

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式中：F_r為岩石試樣的單軸抗壓強度。

（4）岩體風化系數（I）：

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式中：

為完整岩體的縱波聲速；

為風化岩體的縱波聲速。

（5）動彈性力學參數：當測取了岩體及混凝土的縱波及橫波聲速，可求得下列動彈性力學參數

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（12.36）至（12.38）式中：v_P、v_s為縱、橫波聲速；ρ為密度。

12.3.6儀器設備

（1）水文地質工程地質專用聲波測井儀見表12-14。

表12-14水文地質工程地質專用聲波測井儀一覽表

（2）典型超聲波（聲波）檢測儀見表12-15。

（3）電火花振源：為加大聲波穿透距離，可使用大功率電火花振源。其原理是：在高壓儲能電容上充4～8kV電壓，然後通過電纜及放電電極在水中瞬間放電，使水高熱氣化，產生激勵脈沖聲波。其特點是：能量可控、一致性好、能量大。攜帶型電火花振源的能量可達300～700J（焦爾），湘潭市無線電廠生產，型號XW5512A。

表12-15典型超聲波（聲波）檢測儀

（4）發射與接收換能器：由於聲波測試方法的不同，需要有多種換能器，滿足不同的測試要求。現有定型生產的各類換能器，表12-16所示給出了它們的名稱及主要技術性能、外形尺寸、耦合方法及適應的測試方法。

表12-16定型生產的各類換能器

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