圖為超聲波檢測原理。超聲波法檢測樁，需求先將超聲波管焊接或固定在鋼筋籠上。依據樁徑，2,3或4管能夠挑選散布導致1,3或6個丈量截面對應（圖1b）。在detectionall管徹底充滿了潔凈的水。有20 ~ 50cm檢測過程，在每兩管換能器上下移動（或自下而上）同步。丈量了超聲信號的瑞走時t和振幅a。這叫做打掃查看。假如接納信號不正常（如射線傳達時刻增量、振幅衰減、波像差），需求在這一點鄰近做更多的丈量。為了斷定樁中缺點的方位和尺度，還需求進行穿插丈量。 

 

 

圖2（a）是在慣例超聲法射線的布局。當平行線和穿插射線的走時和振幅在圖上不正常時，這些射線圍住的部分顯現出反常?？墒?，當接納到的信號代表射線經過混凝土的均勻質量時，很難取得實在速度并揣度出反常的下降程度?？偟膩碚f，傳統辦法很大程度上依靠經歷，并且精度不高，甚至在特別情況下會導致過錯。例如，當反常所在的樁底和分配外，見圖2（B）。因為除了1-1和2-2之外的一切射線的信號可能是不正常的，所以能夠揣度反常徹底散布在橫剖面上。 

 

超聲CT能夠處理這些問題。如圖所示（C），丈量部分分為細胞。當在一個管中的丈量點傳輸時，另一個管的一切點的信號由接納傳感器接納。當選用反演算法后，能夠得到丈量截面的速度散布。因而，能夠辨認反常的方位和尺度。能夠揣度反常的性質和反常強度。

 

 

超聲ct 2原理

 

 

鑒于n光線經過丈量截面分為P´Q = M細胞，如圖所示。李是射線I（傳輸和接納換能器之間的間隔）的長度，T是射線沿著李傳達的時刻。從Radon改換

 

 

（1）

 

 

在Vj（X，Y）是細胞J速度，FJ（x，y）是細胞，即慢速度的倒數。它是假定電池滿足小，所以FJ（x，y）的每一個細胞能夠被視為常數。Equ。（1）能夠寫為級數方式

 

 

（2）

 

 

其間Aij是長度的射線我細胞J.鑒于數學方程。（2）是一個線性方程組

 

 

（3）

 

 

或者能夠用下列方程表示

 

 

T = AF（4）

 

 

方程的解。（4）是要找到向量F經過射線走時不讓| | E | | 2 = | | t-af | | 2到小。

 

 

圖3：丈量部分的細胞分裂。

 

 

因為四個原因如下，而不是算術線性解的數值近似解求解方程（4）：

 

欠定方程或。

 

方程的解以及Radon改換是病態的。他們需求定時估計。

 

細胞數量龐大。為了處理這個問題，需求在核算機上進行大容量的內存存儲。

 

系數矩陣A是一個稀少矩陣。每一行都有m元素。因為每個射線只穿過總細胞的一部分，所以A矩陣中的大多數元素是0。

 

 

在工程中，迭代辦法，如代數重建技能（ART）同步迭代重建算法（SIRT）和阻尼小平方QR（DLSQR），一般用。此外，一個迭代的辦法稱為反投影技能（BPT）常用于產生緩慢的初始值。

 

 

三.超聲ct關鍵技能

 

 

3.1細胞分裂

 

從理論上講，單元越小，反演精度就越高，但數值核算的本錢也會迅速添加。另一方面，考慮到超聲波的特性，細胞的巨細不該太大。15 ~ 30cm能夠在工程使用中挑選，如反常具有必定的尺度。

 

 

3.2種算法挑選

 

模仿核算表明，ART具有核算速度快、占用內存少的，但收斂性較差。SIRT具有收斂性好但核算慢。數據具有更高的精度即便數據有過錯。需求指出的是，上述三種迭代辦法都是根據直線模型，假設射線是直線運動，而不是曲線運動。主張在大體積混凝土結構中使用曲線模型。藝術與BPT一同在UCT計劃調整速度圖畫挑選。

 

 

3.3超聲波管間距的批改

 

它能夠很容易地看出，反演速度取決于射線游覽時刻Ti和AIJ。因為超聲波管在實踐作業中是一個接一個地焊接或銜接的，所以很難堅持一根管子與另一根管子平行。假如把管頂上的空間看作是實在空間，則會導致反演精度較低或收斂性較差。用曲線擬合法對管間空間進行了批改，但影響較小。，咱們開發了PC程序（核算管間實在空間的程序），成功地處理了這個問題。在產品的程序，咱們先用電腦程序更改行程時刻，消除空間管之間的影響，然后逆變輸出的CT圖畫進行。圖4是UCT程序的N-S圖。

 

 

圖4：UCT程序N-S圖。

 

 

3.4串聯傳感器的使用

 

超聲ct辦法需求屢次平行丈量和穿插丈量。田野作業很深重。例如，一個段的樁（260萬長）下面介紹的是用超聲波CT檢測，檢測過程是0.2m。14´14數據取得所需。一根管子中的換能器移動了14倍，另一根管子的傳感器移動了196倍。假如丈量截面增大或細胞尺度被分割得更小，野外作業將進一步添加。此外，細胞的高度取決于傳感器的方位。因為傳感器在下降時難以斷定其筆直方位，大大降低了反演精度。

 

 

因為這些，咱們開發了串聯式傳感器和轉換開關，這是顯現在圖5。串聯式傳感器由十個別離的換能器組成。經過切換，能夠容易地取得并行和穿插檢測數據。將換能器來回移動的作業量削減到一般作業負載的十分之一。一起，每2個相鄰傳感器的空間堅持不變，確保檢測步長等于單元高度。

 

 

圖5：串聯換能器在超聲ct中的使用。

 

 

4。實驗驗證及在實踐中的使用

 

 

4.1實驗驗證

 

結構混凝土試件。樣品的頂部和底部的長方體與管內灌注樁（見圖6）。一段混凝土管安裝在B管模仿的缺點，這是58cm長滿泥漿和水泥砂漿混合物。檢測BC丈量截面的混凝土（在1-1 / 12-12 /）與超聲CT。

 

 

圖6：混凝土試件圖。

 

 

fig.7a是光線的布局。fig.7b是等值線圖和色譜圖。fig.7c是速度的三維散布。缺點是在灰度圖中白色（赤色圖）在fig.7b。在fig.7c，缺點表現為在三維下的方位。缺點的深度位于約160 ~ 210cm和寬30 ~ 64cm。在這個區域中的速度是3600 ~ 4000m / s以上，而正常的也是4200米/秒，均勻。作為混凝土缺點鄰近質量受到影響，在施工進程中，缺點顯現的圖的尺度比實踐尺度大得多。

 

 

圖7 BC丈量截面的速度ct圖畫。

 

 

5.2實踐使用

 

圖8：S9樁CT圖畫。

 

當檢測到一個多層建筑S9樁，發現近-12.4m混凝土反常?；炷林g-超聲波CT檢出11.2 ~ -13.8m是。丈量截面的高度和寬度是260cm´114cm。寬度和高度分別為：20cm´19cm細胞。丈量部分分為13´6 = 78細胞。

 

 

圖8是等值線和S9樁圖。從左到右，顯現ab，BC，ca丈量部分。白的顏色顯現反常，黑色顯現普通混凝土（五顏六色圖，赤色代表反常，藍色代表正常），如圖所示，混凝土之間的12 ~ -13.0m反常。速度改變的3700m 4200米/ s的在普通混凝土的速度約為4400米/美國經過對一切三個丈量截面數據，能夠發現反常的BC幾乎散布水平從-12.0m到-12.6m和AB和CA將從-12.0m歪到-13.0m。

 

 

5定論

 

 

超聲波CT用于基樁檢測時，能夠供給直觀的內部質量散布圖畫。能夠辨認反常的方位和尺度。能夠揣度反常的性質和反常強度。

 

在超聲CT檢測中，需求高傳輸間隔與接納換能器的間隔，但在實踐使用中，很難確保兩管之間的間隔。經過用PC程序修改光線傳達時刻，能夠成功地處理這個問題。

 

在實踐使用時，選用串聯式傳感器，可明顯進步檢測效率和檢測精度。