弹性波全波场无损检测技术

【弹性波全波场无损检测技术理论】

弹性波全波场无损检测技术是以电子技术、计算技术和图像处理技术的最新发展成果为基础研发的全新检测手法。与传统的弹性波法和超声波法在数据采集、分析方法和检测精度上都有着很大的不同。众所周知，当用冲击锤击打介质表面时，会在介质内部产生由纵波、横波、瑞雷波和勒普波组成的弹性波动场，介质的内部结构不同，产生的波动场就不同，其在介质表面的投影亦不同。采用大量的3分量传感器把介质表面的波动场的大小和方向都记录下来，通过复杂的数学分析，由波动场数据构建介质内部结构的3维图像和物性分布，这就是弹性波全波场无损检测方法的原理。该检测方法主要由以下3项技术为支撑：

• 阵列式3分量3维数据采集技术

传统的弹性波法检测用一个或数个传感器接收弹性波场中的一个分量，全波场无损检测技术采用大量的3分量检波器组成传感器阵列，能够纪录由结构下部传播而来的所有波场的所有分量，数据量巨大，组合关系多样，为精确重构地下介质的3维立体图像提供了基础数据。不仅如此，由于传感器阵列可以整体移动，可极大地提高数据采集效率，降低检测成本。

• 多波场联合分析、全波形反演以及3维波动方程仿真技术

以3维波动理论为基础开发了丰富的数据分析方法，主要有波动场分离技术、面波分析技术、反射波分析技术、冲击响应分析技术、全波形反演技术以及3维波动方程仿真技术。不同的波动场对同一缺陷的响应不同，通过仿真分析，可以分析波动场不同成分对缺陷的感度，然后有的放矢的进行波场分离，分离出感度最高的波场，极大地提高分析效率和抗干扰能力。对于复杂情况则可以通过3维全波形反演，精确重构地下介质的3维可视图像和物性分布。

• 3维数据可视化技术

全波场无损检测技术提供的信息量巨大，通过引进最新的图像处理技术以及拓扑学、模糊数学的原理与方法，成功开发出了丰富多彩的数据表现形式。不仅能够表现一维曲线、二维平面图或剖面图和三维的立体视图，还能把不同性质的结果叠加在一起形成综合判断结果。全波场无损检测虽然数据量巨大，分析方法深奥，需要高深的数理知识和大量的计算工作量，但通过阵列化数据采集技术和分析软件系统化，使该检测手法达到了多（给用户提供的信息多）、快（检测效率高）、好（检测精度高，可信度好）、省（精确的检测结果为制定各种方案提供了可靠的数据，节省了成本）。

【弹性波全波场无损检测技术创新性】

全波场无损检测方法由我司研发人员首次提出，方法新颖。该方法具有系统化、标准化、规范化的特点，是一种快速有效的岩土工程无损检测方法。对于钢筋混凝土结构检测，该方法可直接给出深度约1-3 m范围介质的横波速度分布，利用横波速度和强度的关系或经过少量取芯结果的标定，查清混凝土在深度方向的劣化程度；结合对各种波的波形特征、频谱特征，反射、绕射形态的分析，探测1-3m深度范围内混凝土的劣化、剥离、围岩松动以及是否形成了空洞；该方法穿透深度大、不受钢筋影响，能够快速准确地为岩土工程提供基础数据。通过多年的研发及大量的工程应用，该技术已形成一套高精度、有效的、能辐射到铁路、公路路基、隧道、水库大坝、大型护坡、原子能设施等大型岩土结构无损检测系统。主要特点为：

（1）拥有自主产权的、具有世界先进水平的、数字化的复杂环境全波场无损检测设备及软件（surferstar），该技术可以以云图的方式来表现建筑物内部的损毁情况。

（2）突破了传统的一维数据采集方式，采用2维、3维阵列式检波器设置，极大地提高数据密度和信息量，提高了探测精度。

（3）采用牵引式作业方式，极大地提高了作业效率。

（4） 采用传感器、接收器以及可视化处理一体化系统，极大地增加了设备的可操作性。

（5） 与传统的检测手法相比，该检测方法相比目前传统的雷达，红外，超声波检测法有着明显的技术优势和成本优势。