超声波信噪用什么试块测量

① 压力容器检验报告都包含哪些项目

录2

报告编号：

压力容器全面检验报告

使用单位：
容器名称：
单位内编号：
使用证号：
设备代码：
检验日期：

（印制检验机构名称）

注 意 事 项
1. 本报告书为依据《压力容器定期检验规则》对在用压力容器进行检验的结论报告。
2. 报告书应当由计算机打印输出，或用钢笔、签字笔填写，字迹要工整，涂改无效。
3. 本报告书无检验、审核、批准人员签字和检验机构的核准证号、检验专用章或者公章无效。
4. 本报告书一式二份，由检验机构和使用单位分别保存。
5. 受检单位对本报告结论如有异议，请在收到报告书之日起15日内，向检验机构提出书面意见。

单位地址：
邮政编码：
联系电话：

压力容器全面检验报告目录
报告编号：
序号 检 验 项 目 页码 附页、附图
1 压力容器全面检验结论报告
2 压力容器资料审查报告
3 压力容器宏观检查报告（1）
4 压力容器宏观检查报告（2）
5 壁厚测定报告
6 壁厚校核报告
7 射线检测报告
8 超声波检测报告
9 磁粉检测报告
10 渗透检测报告
11 声发射检测报告
12 材料成分分析报告
13 硬度检测报告
14 金相分析报告
15 安全附件检验报告
16 耐压试验报告
17 气密性试验报告
18 附加检查、检测报告

压力容器全面检验结论报告
报告编号：
使用单位
单位地址 单位代码
管理人员 联系电话 邮政编码
容器名称
设备代码 容器品种
使用证号 单位内编号 结构形式
主要检验依据：《压力容器定期检验规则》

检验发现的缺陷位置、程度、性质及处理意见（必要时附图或附页）：

经检验本台压力容器的安全状况等级评定为 级。
允许/监控运行参数（监控或报废依据）： 压力： MPa
温度： ℃
介质：
其他：
下次全面检验日期： 年 月 日 机构核准证号：

（检验机构检验专用章)
年 月 日
检 验： 日期：
审 核： 日期：
审 批： 日期：
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压力容器资料审查报告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
设计单位 设计日期
设计规范 容器图号
制造单位 出厂编号
制造规范 制造日期
安装单位 投用日期
容器内径 mm 容器高/长 mm
容积(换热面积) m3( m2) 充装质量/系数
封头型式 支座型式
主体
材质 筒体 主体
厚度 筒体
封头 封头 Mm
夹套(换热管) 夹套(换热管) mm
内衬 内衬 mm
设计压力 壳程(内筒) MPa 实际
操作
压力 壳程(内筒) MPa
管程(夹套) MPa 管程(夹套) MPa
设计温度 壳程(内筒) ℃ 实际
操作
温度 壳程(内筒) ℃
管程(夹套) ℃ 管程(夹套) ℃
腐蚀裕度 筒体 工作介质 壳程(内筒)
封头 管程(夹套) 壳
资料审查
问题记载

上次全面检验问题记载 上次全面检验安全状况等级评为： 级。

检验： 日期： 审核： 日期：
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压力容器宏观检查报告（1）
单位内编号/设备代码： 报告编号：
检 验 项 目 检查结果 备注
结构
检查 1 本体、对接焊缝、接管角焊缝
2 开孔及补强
3 焊缝布置
4 角接
5 搭接
6 封头（端盖）
7 支座或支承
8 法兰
9 排污口
几何
尺寸及焊缝检查 10 纵/环焊缝最大对口错边量 / mm
11 纵/环焊缝最大棱角度 / mm
12 焊缝余高 mm
13 角焊缝焊缝厚度/焊脚高度 / mm
14 同一断面最大直径与最小直径 m
15 封头表面凹凸量 mm
16 封头直边高度 mm
17 封头直边部位纵向皱折
18 不等厚板（锻）件对接接头削薄处理
19 不等厚板（锻）件对接接头堆焊过渡的两侧厚度差 mm
20 直立容器和球形容器支柱的铅垂度
其他

检查结果：

检验： 日期： 审核： 日期：
注：没有或未进行的检查项目在检查结果栏打“—”；无问题或合格的检查项目在检查结果栏打“√”；有问题或不合格的检查项目在检查结果栏打“×”，并在备注中说明。
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压力容器宏观检查报告（2）
单位内编号/设备代码： 报告编号：
检 查 项 目 检查结果 备注
外观
检查 1 容器本体裂纹、过热、变形、泄漏
2 焊缝的裂纹、过热、变形、泄漏
3 内外表面的腐蚀和机械损伤
4 紧固螺栓
5 支承、支座损坏
6 大型容器的基础下沉、倾斜、开裂
7 排放（疏水、排污）装置
8 快开门式压力容器安全连锁装置
9 多层包扎、热套容器泄放孔泄漏
10 主要受压元件材质
11 安全附件接口密封面
12 遮阳罩、操作台紧固
13 罐体与底盘等连接
14 防波板、罐内扶梯与罐体连接
15 罐车拉紧带、鞍座、中间支座
保温隔热层检查 16 保温层破损、脱落、潮湿、跑冷
17 金属衬里穿透性腐蚀、裂纹、凹陷
18 堆焊层龟裂、剥离、脱落情况
19 非金属衬里破损、龟裂、脱落情况
20 非金属材料衬里压力容器，运行中本体壁温异常情况
其他

检查结果：

检验： 日期： 审核： 日期：
注：没有或未进行的检查项目在检查结果栏打“—”；无问题或合格的检查项目在检查结果栏打“√”；有问题或不合格的检查项目在检查结果栏打“×”，并在备注中说明。
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壁 厚 测 定 报 告

单位内编号/设备代码： 报告编号：
测量仪器型号 测量仪器编号
测量仪器精度 耦 合 剂
公称
厚度 筒体 mm 实测
最小壁厚 筒体 mm
封头 mm 封头 mm
表面状况 实测点数
测厚点部位图：

测 厚 记 录
测点编号 测点厚度 测点编号 测点厚度 测点编号 测点厚度 测点编号 测点厚度 测点编号 测点厚度 测点编号 测点厚度

检测结果：

检验： 日期： 审核： 日期：
注：测厚记录表格不够时，可按测厚记录格式增加续页。
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壁 厚 校 核 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
壁厚校核部位 最高工作压力 MPa 实测内径 mm
实测最小壁厚 mm 材料许用应力 MPa 腐蚀裕量 mm
焊接接头系数 封头形状系数 工作温度 ℃
校核选用标准
校核参数取值说明：

壁厚校核计算：

校核结果：

注：本校核不代替设计计算，不能免除设计者责任。
壁厚校核： 日期： 审核： 日期：
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射 线 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
源种类 □X射线 □Ir192
□Co60 □其他 增感方式
探伤机型号 仪器编号
管电压/源活度 Kv/Ci 管电流 mA
象质计型号 象质计指数
透照方式 曝光时间 min
焦 距 mm 焦点尺寸 mm
胶片类型 底片黑度
检测标准 检测比例 % mm
检测部位（布片示意图）：

射 线 检 测 底 片 评 定 表
底片编号 一次透照长度
(mm) 缺陷位置 缺陷性质及缺陷尺寸(mm) 评定 备注

评片结果：

检测： 日期：
评片： 日期： 审核： 日期：
注：射线底片评定表不够时，可按评定表的格式增加续页。
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超 声 波 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
检测仪器型号 检测仪器编号
探头型号 试块型号
评定灵敏度 dB 检测方法/扫查面
耦 合 剂 补 偿 dB
检测标准 检测比例 % mm
检测部位（区段）及缺陷位置示意图：

超 声 波 检 测 结 果 评 定 表
区段
编号 缺陷
位置 缺陷埋藏深度
(mm) 缺陷指示长度
(mm) 缺陷高度
(mm) 缺陷反射波幅 评定级别 备注

检测结果：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：超声波检测结果评定表不够时，可按评定表的格式增加续页。
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磁 粉 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
检测仪器型号 检测仪器编号
磁粉类型 磁 悬 液
灵敏度试片 磁化方法
提升力/磁化电流 喷洒方法
检测标准 检测比例 % mm
检测部位（区段）及缺陷位置示意图：

磁 粉 检 测 结 果 评 定 表
区段编号 缺陷位置 缺陷磁痕尺寸(mm) 缺陷性质 评定 备注

检测结果：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：磁粉检测结果评定表不够时，可按评定表的格式增加续页。
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渗 透 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
渗透剂型号 表面状况
清洗剂型号 环境温度 ℃
显像剂型号 对比试块
渗透时间 min 显像时间 min
检测标准 检测比例 % mm
检测部位及缺陷位置示意图：

渗 透 检 测 结 果 评 定 表
区段编号 缺陷位置 缺陷痕迹尺寸(mm) 缺陷性质 评定 备注

检测结果：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：渗透检测结果评定表不够时，可按评定表的格式增加续页。
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声 发 射 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
检测标准 试验压力 MPa
检测方式 检测频率 仪器型号
传感器型号 固定方式 耦合剂
传感器数量 传感器平均灵敏度 dB 最大灵敏度 dB
背景噪声 dB 门槛电平 dB 最小灵敏度 dB
增 益 dB 模拟源 传感器最大间距 mm
模拟源距离 m 衰减测量传感器号 信号幅度 dB
传感器布置简图：

加载程序图/数据及定位图：

检测结果及评定：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：表格空间不够时，可另加附页。
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材料成分分析报告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
取样方法 取样部位
仪器型号 仪器编号
检测标准 分析方法 □化学 □光谱
检测部位图：

序
号 标称材质 元素及含量 （%） 备注

分析结果：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：材料分析结果表不够时，可按分析结果表的格式增加续页。
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硬 度 检 测 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
测量仪器型号 测量仪器编号
主体材质 热处理状态
检测标准 硬度单位
测点位置示意图：

测点编号 测点硬度 测点部位 测点编号 测点硬度 测点部位 测点
编号 测点硬度 测点部位

检测结果：

检测： 日期： 审核： 日期：
注：硬度测试结果表不够时，可按测试结果表的格式增加续页。
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金 相 分 析 报 告
单位内编号/设备代码： 报告编号：
分析仪器型号 分析仪器编号
腐蚀方法 抛光方法
执行标准 金相组织
主体材质 热处理状态
取样分析部位示意图：

金相照片（注明放大倍数）：

分析结果：

检测： 日期： 审核： 日期：

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安全附件检验报告
单位内编号/注册代号： 报告编号：
安全阀 型 号 数 量
公称压力 MPa 开启压力 MPa 密封压力 MPa
公称通径 mm 有效期 铅 封
校验报告 安装位置 外 观
紧急切断阀 型式及规格 数 量
耐压试验
压力 MPa 密闭试验
压力 MPa 切断时间 S
检修记录 安装位置 外 观
压力表 量 程 MPa 精 度 数 量
有效期 铅 封 外 观
液面计 型 式 数 量 容器充装量 m3
安装位置 外 观 误 差
爆破片 型 号 规 格 数 量
爆破压力 MPa 材 质 安装位置
测温仪表 型 号 有效期 外 观
快开门联锁 同步报警 关紧后升压 泄压后开门
气相软管试验压力 MPa 试验介质 保压时间 min
液相软管试验压力 MPa 试验介质 保压时间 min
其他阀门、附件检验：

检查结果：

检验： 日期： 审核： 日期：

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气 密 性 试 验 报 告
单位内编号/注册代号： 报告编号：
设计压力 MPa 最高工作压力 MPa
耐压试验压力 MPa 气密试验压力 MPa
试验介质 介质温度 ℃
环境温度 ℃ 容积
压缩机型号 安全阀型号
压力表 量程 MPa；精度 级 试验部位
试验程序记录

缓慢升至试验压力： Mpa，保压 min；
检查容器及连接部位： 泄漏， 异常现象。

实际试验曲线：

P
(MPa)

T(min)

试验结果：

检验： 日期： 审核： 日期：
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附加检查检测报告
单位内编号/注册代号： 报告编号：
导 静 电 装 置 检 查
测试仪器型号 仪器精度
导静电电阻 Ω 连接处电阻 Ω
绝 热 层 真 空 度 检 查
真空仪型号 仪器精度
空载时真空度 Pa 承载时真空度 Pa
罐 体 抽 真 空、气 体 置 换
真空泵型号 抽真空时间 h 罐内真空度 Pa
置换介质 置换压力 MPa
排放后罐内压力 MPa 罐内气体含氧量(≤3%)
腐 蚀 介 质 含 量 测 定
介质名称 腐蚀介质成分
腐蚀介质含量 % 腐蚀速度 mm/y 腐蚀机理
其他检验、检测：

检测结果：

检验： 日期： 审核： 日期：
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② 如何选择数字超声波探伤仪

超声波探伤仪选购技巧
在众多系列的探伤仪里，超声波探伤仪是最为流行的。因为超声波探伤仪能够便捷、快速、精确、无损伤地进行工件内部多种缺陷的检测、定位、评估和诊断。它既可以可以用于工程现场，也用于实验室。因此超声波探伤仪在电力、化工、石油、航天、航空等领域中都得到了应用。

由于超声波探伤仪是一种十分专业的仪器，不是专业人员，根本无法了解这种仪器，所以很多造假者钻了漏洞。国内一些厂家利用数字超声波探伤可以作假的特点，大肆生产不合格产品。
如果您不具备专业检测工具，下面的超声波探伤仪购买攻略可以帮您鉴别真伪：

1、价格极低，应该了解一下超声波探伤仪市场价格，看看是否是合适的价位，不要一味的贪图便宜，所谓是便宜无好货。
2、看垂直线性是否合格、方法
3、还有一些指标需要专用试块。建议新仪器送到省级计量测试所去鉴定，以免上当。
4、在不连接探头的状态下，将增益调到最大，屏幕上的波形不能超过屏幕的10%，如果超过，此仪器不合格。
5.注意看生产工艺和证明文件，一般超声波需要专业培训才可以。
使用不合格超声波探伤仪的后果是比较严重的。由于超声波无损检测都是用在质量检测或安全检测，如发生质量事故甚至危及人身安全，您节省了一点钱买回的不合格仪器将会致您于非常不利的境遇。
特此建议您不要光看广告夸大其词贪图一时便宜，要实事求是的选购合格探伤仪，对质量负责就等同于对自己负责。

③ 焊接前要做UT，什么是UT

超声波检验（UT）

UT检测技术作为工业上5大常规无损检测技术之一，一直被人们广泛地使用。在UT中长期使用的超声波探伤仪是A型脉冲反射式超声波探伤仪，其电路方框图
如图1所示[1]。 此种仪器显示器显示的是电脉冲信号，探伤人员要从这些信号中区分出缺陷波和其他各种类型的波，超声波探伤仪其难度相当大，错判、
漏判现象时常发生，严重地阻碍了UT技术在更深层次上的应用。但随着电子技术的发展，其成果在UT业中的被广泛应用，一种数字化超声探伤
仪应运而生，他使UT技术产生了革命性的变革，不仅能对超声波信号进行实时纪录，甚至可以给出缺陷波的性质。 2 数字化超声探伤仪的工作
原理 与A型脉冲式探伤仪不同，数字化探伤仪在电路上有重大改变，其电路方框图如图2所示[2]。 数字信号处理是在计算机中用程序来实现的
。通常，首先要进行的处理是去除信号中的噪声，其次是将已经去除超声波探伤仪噪声的信号进行UT检测所需的处理，包括增益控制、衰减补偿、求信号包
路线等。超声信号经接收部分放大后，由模数转换器变为数字信号传给电脑，换能器的位置可受电脑控制或由人工操作，由转换器将位置变为
数字传给电脑。电脑再把随时间和位置变化的超声波形进行适当处理，得出进一超声波探伤仪步控制探伤系统的结论，进而设置有关参数或将处理结果波形
、图形等在屏幕上显示、打印出来或给出光、声识别及报警信号。3 数字化超声探伤仪的优点 与传统探伤仪相比，有以下优点: (1)检测速度
快数字化超声探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。 (2)检测精
度高数字化超声探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。 (3)记录和档案检测数字化
超声探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。 (4)可靠性高，稳定性好数字化超声探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据
进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量超声波探伤仪进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的
可靠性和稳定性。可以实现的功能主要有： a. 自动校准：超声波探伤仪自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”； b. 自动显示缺
陷回波位置如：深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值； c. 自由切换标尺； d. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放； e. 自动
增益、回波包络、峰值记忆功能； f. 探伤参数可自动测试或预置； g. 数字抑制，不影响增益和线性； h. 多个独立探伤通道，可自由输入
并存储任意行业的探伤标准，现场探伤无需携带试块； i. 可自由存储、回放波形及数据； j. DAC、AVG曲线自动生成并可以分段制作，取样
点不受限制，并可进行超声波探伤仪修正与补偿； k. 自由输入各行业标准； l. 与计算机通讯,实现计算念腔橘机数据管理,并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报
告； m. 实时时钟记录:实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储； n. 增益补偿：对表面粗糙度、曲面、厚工件远距离探伤等因素造成的Db衰
减可进行修正；所述以上功能都是模拟超声探伤仪无法实现的。 4 数字化超声探伤仪的主要技术问题 (1)模数转换器(ADC) ADC是探伤仪的
超声信号输入电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信号。 (2)结构 目前，有全数方式和模拟数字混合 2种。(3)软件 数字化超声
探伤仪在软件方面是多种多样的，探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。 5 数字化超声探伤仪的发展前景 随着电子技术和软件
的进一步发展，数字化超声探伤仪有着广阔的发展前景。相信在不久的将来，以图像显示为主的探伤仪将会在工业检验中得到广泛应用。 目前
，某些数字化超声探伤仪已具有简单的手动及扫描功能，能示意性地显示被检工件的断面图像。随着技术的进步，我们可在便携式仪器上实现
相控阵的B扫描和C扫描成像，使探伤结果像医用B超一样直观可见超声波探伤仪缺陷定性历来是UT检测的一个疑难问题，现代人工智能学科的发展为实现仪
器自动缺陷定性提供了可能，运用模式识别技术仔团和专家系统，把大量已知缺陷的各种特征量输入样本库，使仪器接受人的经验，并经过学习后
而具圆团备自动缺陷定性的能力。
本日志相关的主题：

④ 数字式超声波探伤仪的原理

JUT800数字超声波探伤仪能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷如裂纹、焊缝、气孔、砂眼、夹杂、折叠等的检测、定位、评估及诊断，广泛应用于电力、石化、锅炉压力容器、钢结构、军工、航空航天、铁路交通、汽车、机械等领域。它是无损检测行业的必备仪器。
主要功能： ●高精度定量、定位，满足了较近和较远距离探伤的要求；●近场盲区小，满足了小管径、薄壁管探伤的要求；●AWS 功能； ●自动校准：一键式自动校准，操作非常便捷，自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”； ●自动显示缺陷回波位置（深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值）； ●自由切换三种标尺（深度d、水平p、距离s）；●自动增益、回波包络、峰值记忆功能提高了探伤效率；●自动录制探伤过程并可以进行动态回放；（无限时）●φ值计算：直探头锻件探伤，找准缺陷最高波自动换算孔径ф值； ●500个独立探伤通道（可扩展），可自由输入并存储任意行业的探伤标准，现场探伤无需携带试块； ●可自由存储、回放1000幅A扫波形及数据； ●DAC、AVG、TCG曲线（深度补偿）自动生成并可以分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿； ●内置4730，11345等14个常用探伤标准；
●发射脉冲宽度和强度可调；●B扫描功能，清晰显示缺陷纵截面形状●可以自由输入任意行业标准；●与计算机通讯，实现计算机数据管理，并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报告； ●IP65标准铝镁合金外壳，坚固耐用，防水防尘，抗干扰能力极佳；●利用PC端通讯软件可以升级仪器系统的功能； ●26万色真彩屏超高亮显示，亮度可调，适合强光、弱光的工作环境； ●高性能安全环保锂电池供电，可连续工作10小时。 ●实时时钟记录：实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储；●掉电保护，存储数据不丢失；●探伤参数可自动测试或预置；●数字抑制，不影响增益和线性；●增益补偿：对表面度、曲面、厚工件远距离探伤等因素造成的Db衰减进行修正； 重要辅助功能： ●角度和K值两种输入方式 ●回波次数分析●电源状态指示●闸门声光报警●DAC声光报警●屏幕的冻结和解冻●时钟显示●休眠和屏保
技术参数 扫描范围： 0～10000mm钢纵波 工作频率： 0.4MHz～20MHz 垂直线性误差 ≤3% 水平线性误差 ≤0.1% 增益 120dB 灵敏度余量 >62dB（深200mmΦ2平底孔） 分辨力 >40dB（5N20） 动态范围 ≥32dB 噪声电平： <8% 硬采样频率 320MHz 重复发射频率 100~1000HZ 声速范围 100～15000（m/s） 工作方式 单晶直探头探伤、单晶斜探头探伤，双晶探伤、穿透探伤 数字抑制 （0～80）%，不影响线性与增益 工作时间 连续工作10小时以上（锂电池） 环境温度 （-20～70）℃（参考值） 相对湿度 （20～95）% RH 外型尺寸 238×155×46（mm） 重量 1.0KG
标准配置 1. JUT800主机 1台 2. 直探头 1个 3. 斜探头 1个 4. 9V电源适配器 1个 5. 探头连接线 1根 6. 产品包装箱 1个 7. 使用说明书 1本 8. 合格证、装箱卡、保修卡 1套

选配件1.PC超声波探伤仪通讯软件2.标准试块
3.耦合剂 产品型号 JUT500 JUT600 JUT800 探测范围 0-6000mm 0-10000mm 0-10000mm 声速范围 1000-5999 1000-15000 1000-15000 增益范围 100dB 120dB 130dB 频带范围 0.5-15M 0.5-15M 0.5-15M 存储容量 300 300 1000 通道个数 100 100 500 Φ值计算 ★ ★ ★ 波峰记忆 ★ ★ ★ B扫描 X ★ ★ DAC ★ ★ ★ AVG ★ ★ ★ TCG X ★ ★ 自动校准 ★ ★ ★ 6dB DAC X ★ ★ 内置标准 X ★ ★ 探伤录像 X 5分钟循环 无限时录像 PC软件 X ★ ★ 在线升级 X ★ ★ 曲面修正 ★ ★ ★ 球化率测量 X X ★（可选） AWS X X ★（可选） 脉冲幅度 ★ ★ ★ 脉冲宽度 ★ ★ ★ 闸门报警 ★ ★ ★ DAC报警 ★ ★ ★ 工作时间 10小时 10小时 10小时 探头插座 BNC BNC BNC 显示屏 LED真彩 LED真彩 LED真彩 标准型各型号之间的差异：
超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射法、串列法等。
数字式超声波探伤仪通常是对被测物体（比如工业材料、人体）发射超声，然后利用其反射、多普勒效应、透射等来获取被测物体内部的信息并处理成图像。
超声波探伤仪其中多普勒效应法是利用超声在遇到运动的物体时发生的多普勒频移效应来得出该物体的运动方向和速度等特性；透射法则是通过分析超声穿透过被测物体之后的变化而得出物体的内部特性的，其应用目前还处于研制阶段；这里介绍的是目前应用最多的通过反射法来获取物体内部特性信息的方法。
反射法是基于超声在通过不同声阻抗组织界面时会发生较强反射的原理工作的，正如我们所知道，声波在从一种介质传播到另外一种介质的时候在两者之间的界面处会发生反射，而且介质之间的差别越大反射就会越大，所以我们可以对一个物体发射出穿透力强、能够直线传播的超声波， 超声波探伤仪 然后对反射回来的超声波进行接收并根据这些反射回来的超声波的先后、幅度等情况就可以判断出这个组织中含有的各种介质的大小、分布情况以及各种介质之间的对比差别程度等信息（其中反射回来的超声波的先后可以反映出反射界面离探测表面的距离，幅度则可以反映出介质的大小、对比差别程度等特性），超声波探伤仪从而判断出该被测物体是否有异常。
在这个过程中就涉及到很多方面的内容，包括超声波的产生、接收、信号转换和处理等。其中产生超声波的方法是通过电路产生激励电信号传给具有压电效应的晶体（比如石英、硫酸锂等），使其振动从而产生超声波；而接收反射回来的超声波的时候，这个压电晶体又会受到反射回来的声波的压力而产生电信号并传送给信号处理电路进行一系列的处理，超声波探伤仪最后形成图像供人们观察判断。
这里根据图像处理方法（也就是将得到的信号转换成什么形式的图像）的种类又可以分为A型显示、M型显示、B型显示、C型显示、F型显示等。
其中A型显示是将接收到的超声信号处理成波形图像，根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等， 超声波探伤仪主要用于工业检测；
M型显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的空间多点运动时序图，适于观察内部处于运动状态的物体，超声波探伤仪如运动的脏器、动脉血管等；
B型显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的解剖图像（医院里使用的B超就是用这种原理做出来的），超声波探伤仪适于观察内部处于静态的物体；
而C型、F型显示现在用得比较少。
超声波探伤仪检测不但可以做到非常准确，而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷，也不会对检测对象和操作者产生危害，所以受到了人们越来越普遍的欢迎，有着非常广阔的发展前景。 (1) 检测速度快，数字式超声波探伤仪一般都可自动检测、计算、记录，有些还能自动进行深度补偿和自动设置灵敏度，因此检测速度快、效率高。
(2)检测精度高，数字式超声波探伤仪对模拟信号进行高速数据采集、量化、计算和判别，其检测精度可高于传统仪器检测结果。
(3)记录和档案检测，数字式超声波探伤仪可以提供检测记录直至缺陷图像。
(4)可靠性高，稳定性好。数字式超声波探伤仪可全面、客观地采集和存储数据，并对采集到的数据进行实时处理或后处理，对信号进行时域、频域或图像分析，还可通过模式识别对工件质量进行分级，减少了人为因素的影响，提高了检索的可靠性和稳定性。可以实现的功能主要有：
a. 自动校准：自动测试探头的“零点”、“K值”、“前沿”及材料的“声速”；
b. 自动显示缺陷回波位置如：深度d、水平p、距离s、波幅、当量dB、孔径ф值；
c. 自由切换标尺；
d. 自动录制探伤过程并可以进行动态回放；
e. 自动增益、回波包络、峰值记忆功能；
f. 探伤参数可自动测试或预置；
g. 数字抑制，不影响增益和线性；
h. 多个独立探伤通道，可自由输入并存储任意行业的探伤标准，现场探伤无需携带试块；
i. 可自由存储、回放波形及数据；
j. DAC、AVG曲线自动生成并可以分段制作，取样点不受限制，并可进行修正与补偿；
k. 自由输入各行业标准；
l. 与计算机通讯,实现计算机数据管理,并可导出Excel格式、A4纸张的探伤报告；
m. 实时时钟记录:实时探伤日期、时间的跟踪记录，并存储；
n. 增益补偿：表面粗糙度、曲面、厚工件远距离探伤等因素造成的Db衰减可进行修正；
所述以上功能都是模拟超声探伤仪无法实现的。 数字式超声波探伤仪
数字超声波探伤仪具有操作简单，质量可靠，性能卓越，使用寿命长，TFT液晶显示屏等特点。广泛地适应于各种条件艰苦的现场检测、实验室精密检测、高分辨率的薄型材料测量、声波衰减材料检测和水浸探伤检测系统。可用于检测和测量各种材料内部缺陷及不连续性。
广泛适用于各种焊接件、铸件、锻件等金属材料检测和混凝土等非金属材料检测，用户遍布石油化工管道、核工业、压力容器、航天、铁路等重要领域。
仪器功能特点
◆ 超大测量范围，可检测2.5—10000mm以上的大型工件
◆ 方波脉冲发生器和尖脉冲发生器
◆ 高精度10位AD采样使得缺陷定量更加准确
◆ 简便焊缝检测工具
彩色半跨距指示器 。可以在焊缝检测中轻松识别各次反射对应的数据和跨距。
彩色坐标网格指示器 可为各次反射数据段的Al 扫描动态更换显示屏背景色。
曲率修正计算功能，能够自动地计算缺陷深度、缺陷表面距离和缺陷声程。
◆ 简便缺陷定量工具
动态DAC/TCG曲线，可修正材料衰减和波形发散引起的距离/振幅变化，符合或超过了TCG 的工业要求。
智能 DGS（距离增益尺寸）曲线，可智能生成指定的等效参考缺陷尺寸曲线，测量窄频探头到参考缺陷距离。
ERS（等效参考缺陷尺寸）功能可自动计算测量门内任何回波的相应等效参考缺陷的直径。
◆ B扫描选项
厚度模式B扫描功能可以清晰的展现被测物体的腐蚀状态。
全声程模式B扫描功能可以将缺陷在被测物体内的分布状况及当量进行直观显示。
◆ 超大容量的文件存储与编辑
◆ 三种数据存储格式可以选择线性、网格或定制线性。
◆ 界面友好的PC软件 ，自动生成检测分析报告。
◆ 更多的简便功能
实时（单次发射）TTL 输出可以适应各种系统应用，可以实现声、光和电时实报警和输出。
◆ 四种任意选择的波形保持模式 全部、标准、比较或包络模式，获得最佳的波形评估和比较。
◆ 三种可变的保持模式 可在包络保持模式中选择，对于即要扫描同时又要移动的被检工件的工况，可以在视觉上帮助缺陷的检测和评估。
◆ 波形的不同颜色对比 冻结参考波型比较与不同颜色的实时A 扫描进行比较，轻松解读检测结果。
性能指标
探测范围：2.5：～：10000mm：(钢纵波)。连续可调，最小步进值：0.1mm
材料声速：1000：～：9999m/s。连续可调。内置7个常用的材料声速值
显示延时：-5：～：3400μs
探头延时：0：～：99.999μs
垂直线性误差：≤3%
水平线性误差：≤0.1%
灵敏度余量：>60dB：(200Φ2平底孔)
分辨力：>30dB
动态范围：≥36dB
电噪声电平：<20%
数据存储：可存储512个文件，单个文件最多可存储10000个厚度值
电源：220V交直流两用；大容量锂电池，无记忆效应、连续工作8小时以上
环境温度：-25℃～：70℃
外型尺寸：260mm×166mm×70mm
重量：1.3kg（不含电池）
发射脉冲：
发射脉冲类型：方波、尖脉冲
脉冲重复频率：25Hz：～：1500Hz，自动调节
发射强度：尖脉冲：强、中、弱
方波：脉冲宽度100～1000ns，发射电压50～500V
工作方式：单、双、透射
阻尼：50、75、150、500Ω
接收放大：
采样频率：基于硬件的实时采样频率，100MHz
增益：0.0：～：110.0dB。步进值：0.2、0.5、1.0、2.0、6.0dB、12.0dB
频带：0.4：～：25MHz，包括3个宽带、8个窄带
闸门：两个独立的闸门，覆盖整个检测范围。可独立测量，也可关联测量
测量模式：脉冲回波/发射接收/透射
检波方式：全波、负半波、正半波、射频
抑制：0：～：90%：
单位：公制（mm）、英制（inch）
阈值报警：进波报警、失波报警、最小厚度报警、最大厚度报警。
显示：
显示屏：高清晰度TFT彩色液晶显示屏；超大屏幕（130.56mm×96.96mm）
屏幕刷新率：高于70Hz：
颜色：4种颜色主题，适用于不同的光线要求
A扫描曲线，屏幕背景颜色可单独定义
脉冲表现形式：彩色。可选：空心、实心。射频显示
控制与接口：
键盘：薄膜面板；防水、防尘、防油污、耐酸碱、密封性强快捷键调节，A、B闸门控制选择键，使得闸门调节非常方便
菜单：中文菜单，英文菜单
探头接口：BNC：Q9探头插座，：Lemo：00#探头插座（可选）
RS232接口：RS232串行接口；可与计算机连接
波形文件：最多可存储512套探伤报告（探伤报告）可存储、调用、浏览、通讯、打印
B扫描图片：可存储B扫描结果（彩色图像）
厚度文件：最多可存储512个厚度数据库文件，每个数据库文件最多可记录10,000个厚度值 (1)模数转换器(ADC) ：ADC是探伤仪的超声信号输入电脑的必由之路，把连续变化的模拟信号变为数值信号。
(2)结构：全数方式、模拟数字混合
(3)软件：数字化超声探伤仪在软件方面是多种多样的，探伤仪的成败在很大程度上取决于软件的支持程度。

⑤ 　声波法

固体中的机械波是声波。由于其作用力的量级所引起的变形在线性范围，符合虎克定律，也可称其为弹性波。声波检测和浅层地震、面波勘探同属弹性波“动测”技术。

声波检测（Sound Wave Detecting）所使用的波动频率从几百赫到50千赫（现场原位测试）及50到500千赫（岩石及砼样品测试），覆盖了声频到超声频，但在检测声学学科领域中称其为“声波检测”。其测试原理与浅层地震相同，但使用频率及测时精度均高于浅层地震勘探。

应提及的是，这里所阐述的声波检测包含被动声波检测，即不需要振源的地声检测技术。

12.3.1基本原理

声波检测技术中有三个声学参量，即声速（俗称波速）、声波波幅及频率，可对介质的物性做出评价。当前应用最多的是声速，其次为波幅，频率参量也日渐加入应用。

声波可以评价岩体（及混凝土）的性状，更可提供物理力学参数，但固体的声速和介质的几何尺寸有关。无限体（大块的岩体）、一维杆（防滑桩）、二维板（挡土墙）的声速表达式中的动弹性力学参数不尽相同，边界条件不一样，有必要对它们分别讨论。

12.3.1.1无限（无界）固体介质中的声速

无限体指的是介质的尺寸远比波长λ

波长A是一个基本的声参量，其物理含意是声波波动一个周期T所传播的距离。所以A=T·C式中C为声速。而周期 T与频率f存在T=1/f，因此A=T·C=C/f。大，理论及实验证明，当介质与声波传播方向相垂直的尺寸D＞(2～5）λ，此时的介质可认为是无限体。

声速是介质质点弹性振动的传递（传播）速度。由弹性理论可知，在无限固体介质中由应力引起弹性应变过程的波动方程为：

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式中：θ为体积膨胀率，

表示在声波扰动下体积相对变化；u_x、u_y、u_z分别为x、y、z方向的位移；λ、μ为拉梅常数；▽²为拉普拉斯算子，

；p为介质密度。将12.6式中的第一式对x求导，第二式对y求导，第三式对z求导，然后相加，可得：

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设

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式中：E为弹性模量；σ为泊松比，两者都是介质的弹性常数，它们与拉梅常数λ、μ之间有一定互换关系。将（12.8）式代入（12.7）式，可有：

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显然，（12.9）式中的C_l具有速度的量纲，代表介质内由质点振动传递过程引起的体积膨胀率的传播速度，也就是纵波的传播速度，人们常用v_P表示。即：

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纵波的质点振动传播的物理过程可用图12-6a表示。可见，质点的振动和传播方向是一致的。

图12-6纵波及横波质点传播过程

从三维角度看，质点的振动还可以与传播方向相垂直，这种波动称之为切变波或横波，它不引起固体微元的体积变化，故从12.6式中令θ＝0可求得：

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式中：C_t代表横波传播速度，人们常用v_s表示。

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式中：G为剪切模量。横波的质点振动传播的物理过程可用图12.6b表示。

（1）声速与弹性力学参数：由（12.10）及（12.12）式可见，只要测取岩体的纵波及横波声速v_p及v_s，并已知岩体密度p的情况下，便可以获取岩体的动弹性模量E、剪切模量 G及泊松比σ，对岩体的动力学特征做出评价。故动弹性力学参数可由下列公式计算：

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（12.14）及（12.15）式中v_P及v_S以m/s计，p以kg/m³计，E、G的单位为Pa。

（2）用v_P/v_s评价岩体质量：泊松比σ反映的是岩体弹性性能，即在应力作用下产生纵向（应力方向）相对变形量与横向（应力垂向方向）相对变形量之比的倒数，反映的是岩体的“软”、“硬”程度。由于泊松比与纵、横声速之比有着密切的关系，所以常用纵、横波速度之比来反映岩体的物理性状。纵、横波速度比v_P/v_s与泊松比σ的关系如表12-5。

显然，v_P/v_s值越大，岩体越“软”。通过大量的统计，v_P/v_s的量值与岩体的完整程度如表12-6。

表12-5纵横波速度比 v_p/v_s与泊松比σ的关系

表12-6v_P/v_s的量值与岩体的完整程度

（3）声速岩体完整性指数：评价岩体的质量也可以只用纵波声速。例如“工程岩体分级标准”（GB50218-94）规定，可以用岩体的纵波波速v_Pm与岩石的纵波声速v_Pr按（12.6）式测算出岩体完整性指数K_v。

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显然岩体包含的裂隙、节理比小体积的岩石要少，故 K_v＜1。可见，它反映的是岩体的完整程度。由完整性指数，可对岩体的工程力学性质进行分类，如表12-7。

表12-7工程兵某部的岩体分类研究

（4）声速与岩性：不同岩性由于其结构、矿物组合、成因、地质年代等因素的不同，声速是不同的。又由于节理、裂隙等结构因素，它们的声速并不固定，而分布在一定范围。表12-8是常见到的几种有代表性岩体的纵波声速统计值。

表12-8常见岩体的纵波声速统计值

（5）声速与岩体风化：同一种岩性风化程度的不同其声速有着明显的区别（表12-9）。以长江三峡三斗坪坝岩体风化程度与纵波声速为例，说明用纵波声速划分岩体风化的可行性。

表12-9风化岩石纵波声速值（波速单位km/s)

（6）声速与岩体的裂隙：众所周知，岩体裂隙无论是原生的还是后期因地应力作用产生的次生裂隙，裂隙的出现便是岩体风化的开始。所以，有必要论述声速与岩体裂隙及风化相关的机理。

声学理论中的“惠更斯原理”对这一机理做出了合理的解释。惠更斯原理指出：弹性介质中，在某一时刻 t，声波波前上的所有点，均可视为该时刻开始振动的新的点振源，各点振源产生新的球面波，这些球面波在 t＋△t后波前的包络的叠加组合，形成新的波前，如此循环不已。故当波动的前方有裂隙存在时，在裂隙尖端所产生的新的点振源将可绕过裂隙继续传播，形成波的“绕射”。绕射的过程声线“拉”长，声时（声波传播的耗时）加长，使视声速降低，故声速不仅可对岩体的风化程度加以划分，对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反映，特别是张裂隙。

（7）声速与岩体结构的关系：岩体的结构可分为四类：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。声波在整体块状结构中的传播速度最快。后三类结构中，由于岩体的节理裂隙发育程度不相同，声波在这种非均质介质中传播，将会在不同的波阻抗界面产生波的反射、折射、波形转换等，使声线拉长，从而使声速随结构的复杂而降低。但在声波的传播中还有一个原理，即“费玛原理”。费玛原理指出：声波从一个点向另一个点传播，会沿着最短、最佳、最不费时的路径传播。这就决定了随着岩体结构的不同，声波的传播走时是会有一定规律的，其关系如表12-10。

表12-10声速与岩体结构

（8）声速与地应力：裂隙对声速的影响称之为“裂隙效应”。岩体受到外界应力作用时，其变形首先是裂隙的压密，由此可使声速提高。但当应力超过强度极限，岩体又会出现新的裂隙而使声速下降。图12-7是四块岩石试块（砂岩）应力与声速关系的实测曲线。

图12-7岩石应力与超声波波速的关系

P—压力方向；F—发射换能器；S—接收换能器

根据上述原理，对岩体做应力释放处理测取应力释放前后的声速，然后再对取得的岩心加压测量其声速，可推测出地应力的量值及方向。

12.3.1.2有限固体介质中的声速

（1）一维杆的声速：固体介质的尺寸和波长满足下列关系称为一维杆。即：

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式中：λ为波长，D是一维杆直径，L是一维杆的长度。这时杆轴线方向的纵波声速存在下列关系：

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显然，

与无限体的纵波声速相差

0.25,

，见（12.10式），当σ＝0.2～

（2）二维板的声速：当固体二维板在x及y方向的尺寸远大于：方向尺寸，且z方向的尺寸L_z＜λ时，二维板在x及y方向的纵波声速如下：

而横波声速不依赖几何尺寸。

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讨论—维杆及二维板的纵波声速，目的在于对滑坡体治理时可能采用抗滑桩及挡土墙等工程治理措施，其施工质量的检测大多会采用声波透射法及声波反射法。对于正常声速的取值及动弹性力学参数的测算，分别应使用（12.8式）及（12.9式）。抗滑桩使用混凝土的情况较多，一维杆使用反射波法对混凝土优劣的声速划分与用声波透射法不同，见表12-11。其不同的原因是反射波使用的声波频率在1kHz左右（A=4m左右）属一维杆的纵波声速，而声波透射法使用30kHz左右的频率（λ＝0.13m左右）属无限体的声速。

表12-11测桩混凝土声速分级

12.3.1.3声波的反射、折射及波型转换

声波在固体介质中的反射、折射及波型转换是岩体及砼声学检测的重要理论依据。

（1）垂直入射时的反射及透射：当固体介质不连续时，如存在波阻抗界面（波阻抗的定义是介质密度ρ与声速c的乘积，即Z＝ρc），如图12-8，如声波传播的声线与x=n的界面相垂直，则为垂直入射。在该界面处，质点振动振速 v及振动产生的声压P具有声压连续及振速连续，如下：

图12-8声波（平面波）的入射、反射及透射示意图

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式中：P、v为入射声速的声压及振速；P₁、v₁为反射声压与振速；P₂、v₂为透过的声压及振速。将波阻抗Z＝ρc关系代入上式可求出：

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（12.22）式中的R_P为声压反射系数，（12.23）式中的_Rv为振速反射系数。它们从不同角度说明声波反射的同一物理现象，声压反射系数说明了反射时质点振动的应力关系。同理可推导出声压透过系数。

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垂直反射比较简单，不产生波型转换。

（2）斜入射时的反射、折射及波型转换：如果在波阻抗界面处入射声波不是垂直入射，将产生反射、折射及波型转换，其规律见图12-9及图12-10。

图12-9声波斜入射时的反射示意图

注：

(a）纵波斜入射；（b）横波斜入射

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反射、折射规律遵循Snell定律，如（12.25）式：

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式中：α_l、

β_l、β_t的含意见图12-9及图12-10。由（12.25）式可得到一个重要的入射角，称为第一临界角α_i：

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该式说明：当纵波入射角等于第一临界角时，在比第一层介质声速高的第二层介质中的折射角等于90°，即折射波在第二层介质表面滑行。

（3）斜入射时的反射及折射系数：图12-9(a）纵波斜入射的反射系数 R_P（如式12.27），而图12-10(a）中声波的透过系数R_T（如式12.28）：

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（12.27）式及（12.28）式中的Z₁＝ρ₁c₁,Z₂＝ρ₂c₂，分别为上下层介质的波阻抗。

（4）声波的绕射及散射：用惠更斯原理可解释声波的绕射，前文已述及，不再赘述。

声波在介质中传播，如介质中含有随机分布的不同波阻抗的颗粒，而这些颗粒的几何尺寸 r＜λ（λ为波长），这时声波将被这些颗粒反射而散射开来，使声波不能全部向前传播形成声能的损失，这种现象称为散射。

12.3.1.4声波的波幅及声波的衰减

声波的传播是质点振动的传递过程，单位时间传递的距离就是“声速”，而质点在振动传递过程中其振动的幅度便是声波的“波幅”。声波波幅会随着质点振动相互碰撞，在将动能转换成热能的过程中，质点振动的能量耗损使其振动幅度渐减，称之为声波的衰减。声波的衰减显然随介质材质、结构及声波频率的不同而各异，同一种介质，声波频率高衰减快。

在声波检测技术的应用中，目前还没有用声波的衰减评价被测介质特性，而是通过测量声波波幅的变化检测诸如岩体内裂隙的发育情况、风化特征以及混凝土内部的各种缺陷等。

声波的波幅A与传播距离有下列关系：

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两式中：A_m为发射点的声波波幅；α为声波衰减系数，l为传播距离。（12.29）式适用平面波，（12.30）式适用球面波。

12.3.1.5声波的频率

由富氏变换可知，声波检测发射的脉冲波是由多个不同频率的正弦波组成。在岩体中随着传播距离加大，或由于岩体裂隙的发育程度、风化程度的不同，接收到的脉冲波的高频信号衰减快，使接收信号的主频（能量最丰富的频率）降低。故接收到的声波信号的频率特性，可反映出岩体的物理性状。

12.3.1.6声发射现象与凯萨效应

当岩体受到外力作用，例如地下残余应力、人为或自然界对岩体产生扰动引发的应力集中等，超过岩体的强度时，岩体内部将被破坏。这种破坏往往要经历一个过程，开始时局部产生微破裂，出现一些新的裂隙，当外应力增加，这种破裂的数量（次数）增加，新生的裂隙增加并延伸，外应力增加到一定程度后，最终造成整块岩体破损坍塌。在上述岩体受力破坏的过程中，每产生一次破裂，能量被释放并转换成一次脉冲波动，形成一组声脉冲，称为“声发射”。每出现一次声发射，即为一次声发射“事件”。

声发射现象产生的脉冲声波的频谱甚为丰富，据国外文献及国内有关单位研究，其频率的上限到兆赫，下限到千赫。因此，可以在距离声发射点几十米以外接收到声发射信号，一般接收仪器接收到的是主频数千赫以下的声发射脉冲波组。由所接收到声发射事件的次数、单位时间内事件数，及声发射信号的波幅强度等动力学特征，可对岩体是否失稳进行预报。

岩体声发射现象，还有一个特殊效应系由凯萨氏发现，定名为“凯萨效应”。从岩体上取下一块完整的岩石试样，放在材料试验机上缓缓施加压力，在所加压力未超过它历史上所受到应力之前，是不会发生声发射的。由此，从加压后开始出现声发射现象之前的一级压力，即为该岩体历史上所受到的最大应力。

12.3.2观测方法

声波检测（主动式）的全过程，可用图12-11加以说明。当今声波检测仪均已数字化，现以数字化声波检测仪的发射、接收、数据采集及信号处理过程说明声波检测的观测原理。

图12-11声波检测（主动式）原理框图

（1）声波的发射：传统的声波仪用压电型换能器的逆压电效应将电脉冲信号转换成机械振动，向岩体辐射声波，其透射距离在10m以内（频率20～50kHz）。为加大穿透距离，声波仪也可以用电火花、锤击等单次瞬态激励振源向岩体发射声波（频率约3kHz以下）。

（2）声波的接收：传统的声波仪多使用压电型接收换能器的压电效应，将经岩体传播后的声波信号转换成电信号，这些信号携带了岩体的物理力学及地质信息。

（3）放大及数据采集：见图12-11，由接收换能器送出的信号先经接收放大系统加以适当的放大，再经A/D转换数据采集系统对放大后的信号由A/D转换器将模拟信号转换成二进制数字信号，并按采样的时间顺序存储在随机存储寄存器（RAM），再将这些离散的二进制数字信号送入微电脑，最终接收换能器接收到的声波信号波形显示在电脑显示屏上。目前最高档的声波检测仪，在将波形显示在屏幕上的同时，可将接收信号的首波波幅及首波的到达时间（即声时）自动加以判读，同时加以显示。接收到的波形、波幅、声时等可存入电脑的硬盘或软盘，用作下一步的分析处理。上述声波信息可在专用的数据与信息处理软件的支持下，对被测介质作出评价。

（4）被动式声波检测：岩体中的声发射信号、滑坡体蠕动产生的摩擦声信号统称为“地声信号”。对这些信号的接收过程与图12-11基本相同，只不过没有声波发射系统，但接收是多通道的（三个以上），故称之为被动式声波检测。另一个重要的不同点是，它需要计时系统，记录出现地声的时刻，同时需对地声脉冲信号的主频、波幅量化处理后存储记录，统计出地声事件出现的频度。被动式声波检测仪必须长时间连续工作，提供不间断的观测记录。地声监测是地质灾害的勘查手段之一，对于研究地质灾害发展规律十分重要。

12.3.3检测方法

由检测对象及检测目的的不同，声波检测有多种方法。

12.3.3.1透射法

发射的声波经被测介质传播透过后，由接收换能器接收的测试方法为透射法。

（1）表面测试：工程场地的岩体、混凝土，如需检测内部结构特性、缺陷及力学性能，而目标体又有外露的测试面，可采用对测法，如图12-12(a）；只有一个检测面时，可采用平面测试法，如图12-12(b）。

表面测试多用于地下洞室、隧道、边坡、大型桥墩等如图12-13。

图12-12表面测试原理图

I—声波检测仪；T—发射换能器；R—接收换能器；M—检测介质

图12-13声波表面测试示意图

1～3—隧道及洞室；4—桥墩类

＞发射点；接收点

（2）跨孔测试：在两个相距一定距离的钻孔中，分别放入发射振源和接收换能器，如图12-14。具体方法有同步提升测试法，图12-14(a）；斜测法，如图12-14(b）；及扇面测试法，如图12-14(c）。

跨孔测试用于孔间岩体破碎带、岩溶、滑坡的滑带（床）的测试；扇面测试用于声波层析成像（CT）测试。此外，跨孔测试还用于防滑桩、挡土墙等地质灾害防治工程的工程质量检测。

如图12-15，在钻孔地面旁敲击，孔中用三分量检波器（或压电换能器）接收。横敲木板可测取地层横波声速，直接敲地面测取纵波声速。地面—孔中测井可用于测取地层动力学参数，划分地层，对滑坡体进行检测，掌握滑床（带）部位、物理性状等。

图12-14声波跨孔测试示意图

T—发射振源；R—接收换能器；H—钻孔

12.3.3.2折射法——单孔一发双收声测井

如图12-16，发射换能器 T近似点振源，故总有一条声线满足第一临界角，这时进入岩体的声波折射角为90°，射波沿孔壁滑行，以后又被相距L的R₁及相距为L＋△L的R₂接收，其声时分别为t₁及 t₂。声速v_P为：

图12-15声波地面—孔中测试示意图

I—声波仪；R—三分量检波器；B—帖壁气囊；M—岩体；H—钻孔；W—激振木板；P—压力；F—正向激振；F′—反向激振I—声波仪；T—发射换能器；R₁、R₂—接收换能器；M—岩体；H—钻孔

图12-16单孔一发双收声波测井原理

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单孔－发双收声波测井用于岩体风化壳划分及强度评价，深部地层的构造、软弱结构面、破碎带埋深及发育的勘查。

一发双收声波测井必须注意的问题是，接收换能器R₁在接收到沿孔壁滑行折射波的同时，还能接收到由井液中直接传播的声波，因此必须保证滑行波的走时t_.小于井液中传播的声时t_w，才能保证正确的测试。由于岩体的声速大于井液的声速，所以，只要加大发射换能器 T与接收换能器R1之间的距离 L(L称源距）即可达此目的。通过计算可求得最小的源距 L_min有下列关系：

（12.32）式中D为钻孔直径；α为换能器外径；C_w为井液声速；C_m为岩体纵波声速的最低值。

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（12.31）式说明，当一发双收换能器的直径及源距确定后，所能适用的钻孔孔径也就被限制在一定范围之内。用其在钻孔中进行测试之前，应按（12.31）式核算一下是否适应孔径。

12.3.3.3反射法

图12-17是桩（或混凝土挡土墙）反射波测试示意图。用手锤或力棒敲击桩顶产生入射波T，在桩底（或有缺陷 F）产生反射波R(R′）。接收传感器 T_，先后接收到直达波D、缺陷反射R′及桩底反射波R，即可由检测仪器I将它们依次记录。由记录的波形可判断桩是否完整，或有无缺陷，以及桩身混凝土声速，并由声速推断混凝土质量（强度等级）、缺陷的位置。

图12-17桩（墙）反射波测试

I—仪器；H—手锤；Tr—传感器；P—桩（墙）；F—缺陷；E—地层；T—入射波；R—桩底反射波；R′—缺陷反射波；D—直达波

上述桩的反射波法，实际是一维杆的“零”偏移距反射波法（也就是浅层地震所谓的最小偏移距反射法）。按此原理，还可以对地下连续墙、挡土墙进行墙体的完整性及深度检测。依此类推，也可以对地下隧道开挖面前方的岩体破碎带、溶洞等不良地质体进行“零”偏移距反射波法测试，目前已取得较好的实测结果。

12.3.3.4岩石样品的声波测试

（1）岩石样品（试件）声波测试的目的。岩石样品多由钻探取芯或工程现场取样获取。测试岩石样品的目的是：获取无结构面的完整岩石声速，作为评价岩体完整性的基础数据；研究声速与应力间的关系；利用凯萨效应掌握历史上曾受到过的地应力的最大值；提供岩石动弹性力学参数 E_d、G_d、σ等。

（2）岩样的几何尺寸与测试频率的选择。岩石样品几何尺寸较小，按有关规程规定，其尺寸应为5×5×5(cm）、5×5×10(cm）、φ7×5及φ7×10(cm）。为了获取无限体的声速，必须采用高频换能器测取纵波、横波声速v_p、_v。频率的选取原则是 D≥（2～5)A如2.1.1(B）节中的要求。因此，声波换能器的频率应在200～1000kHz，仪器的测量声传播时间的分辨率，应达到0.1μs。

表12-12多种声波检测方法总汇

（3）岩石样品的加工要求，见原地质矿产部《岩石物理力学性质试验规程》（1986年12月颁布）。

12.3.3.5多种声波检测方法总汇

因检测目的的不同，声波检测有着多种测试方法，各种方法又随探测距离各异，出现多种发射振源及不同接收方式。各种声波检测方法的总汇如表12-12。

12.3.4信号处理

我国的声波检测仪已普遍实现数字化并领先于国际水平。数字化的实现，加速了信号处理技术的提高。目前已在多个方面应用了信号处理技术，并开发出了相应的处理软件。

（1）为研究应用声波信号的频率特性，傅氏变换频谱分析技术普遍用于声波检测，并备有相应软件供用户使用；

（2）高、低、通数字滤波软件，用于滤除不同的干扰信号；

（3）积分处理对接收信号进行积分运算，将振动加速度信号转换成振动速度型信号及消除接收信号（直达波及反射波）的余振；

（4）多点平滑滤波将数字序列中的第i点信号（i=0、1、2、3、……N）与相邻的i+n个信号幅度相加除以i+n的值作为i点的波幅，目的是消除噪音使波形光滑；

（5）叠加处理将n次（n任选）发射、接收到数字信号序列逐点相加，使波幅增强，以提高信噪比，消除随机噪音。

上述信号处理软件，多已装入仪器，可以方便地调用。

12.3.5数据处理

数据处理的目的是用测取的声学参量，以及由它们衍生出的物理量评价岩体的结构、物理力学性能及混凝土结构强度、完整性等。

（1）声速计算：

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其含义与（12.10）式及（12.12）式相同。

（2）岩体完整性指数（K_v）：

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式中：vP_m为岩体纵波声速[km/s],vP_r为岩石试件纵波声速[km/s]。根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94）,K_v定性划分岩体完整程度的对应关系如表12-13。

表12-13K_v定性划分岩石完整程度的对应关系表

（3）准岩体抗压强度（F_m）:

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式中：F_r为岩石试样的单轴抗压强度。

（4）岩体风化系数（I）：

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式中：

为完整岩体的纵波声速；

为风化岩体的纵波声速。

（5）动弹性力学参数：当测取了岩体及混凝土的纵波及横波声速，可求得下列动弹性力学参数

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（12.36）至（12.38）式中：v_P、v_s为纵、横波声速；ρ为密度。

12.3.6仪器设备

（1）水文地质工程地质专用声波测井仪见表12-14。

表12-14水文地质工程地质专用声波测井仪一览表

（2）典型超声波（声波）检测仪见表12-15。

（3）电火花振源：为加大声波穿透距离，可使用大功率电火花振源。其原理是：在高压储能电容上充4～8kV电压，然后通过电缆及放电电极在水中瞬间放电，使水高热气化，产生激励脉冲声波。其特点是：能量可控、一致性好、能量大。便携式电火花振源的能量可达300～700J（焦尔），湘潭市无线电厂生产，型号XW5512A。

表12-15典型超声波（声波）检测仪

（4）发射与接收换能器：由于声波测试方法的不同，需要有多种换能器，满足不同的测试要求。现有定型生产的各类换能器，表12-16所示给出了它们的名称及主要技术性能、外形尺寸、耦合方法及适应的测试方法。

表12-16定型生产的各类换能器

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