IE（Impact Echo）衝擊回(huí)波方法介(jiè)紹(shào)
（一），衝擊回波方法(fǎ)概(gài)述(shù)
衝擊回(huí)波(bō)法(fǎ)是基(jī)於應(yīng)力波的一種檢測結構厚度(dù)，缺(quē)陷的(dí)無損(sǔn)檢測(cè)方(fāng)法(fǎ)。早(zǎo)在20世(shì)紀(jì)80年(nián)代(dài)，美國科內爾大(dà)學(xué)的Mary Sansalone博士(shì)就對(duì)該(gāi)方法進行(háng)了研究。IE方(fāng)法不僅能夠快(kuài)速確定混凝(níng)土，砌(qì)體結(jié)構中的(dí)孔洞，蜂(fēng)窩，裂縫(féng)，剝離以及其它缺(quē)陷，而且能夠確定(dìng)結構(gòu)構(gòu)件(jiàn)的厚度以及缺(quē)陷(xiàn)的深度。IE法的(dí)一個很(hěn)重要的優點是：隻(zhī)需(xū)要一個測試麵(miàn)就可進(jìn)行測(cè)試。
衝擊(jī)回(huí)波(bō)技術(shù)發展非常迅速，目前已有IES掃(sǎo)描式衝(chōng)擊回(huí)波係統，帶表(biǎo)麵波的衝(chōng)擊回波係(xì)統，超(chāo)薄衝擊回波檢(jiǎn)測係統等多(duō)種類型(xíng)，可(kě)根(gēn)據工程需(xū)要(yào)進行選(xuǎn)擇(zé)。IES是(shì)IE技(jì)術發展(zhǎn)的(dí)一大(dà)突破，不僅(jǐn)可(kě)以(yǐ)快速連(lián)續檢測，而且(qiě)增(zēng)加(jiā)了(liǎo)檢測項目如(rú)預應力(lì)管灌(guàn)漿情況等，此(cǐ)外還(huán)可(kě)對(duì)結構厚(hòu)度(dù)，缺(quē)陷(xiàn)進(jìn)行三維成像，具體內容(róng)見下(xià)文(wén)介紹。表麵波型衝(chōng)擊回(huí)波(bō)係統(tǒng)無(wú)需取芯標定(dìng)，就可準(zhǔn)確檢測(cè)混(hùn)凝土的(dí)厚度(dù)。超薄型衝(chōng)擊(jī)回波係統可檢測zui小(xiǎo)厚度約(yuē)5cm的(dí)板(bǎn)狀結構，拓(tuò)寬了衝擊(jī)回(huí)波(bō)方法(fǎ)的厚(hòu)度檢(jiǎn)測範圍。目前(qián)，IE方法檢(jiǎn)測的厚度(dù)範(fàn)圍(wéi)從5cm～180cm，*一般工程的(dí)檢測(cè)需要。
（二），衝擊回波(bō)方法(fǎ)的(dí)原(yuán)理(lǐ)
IE測(cè)試基本(běn)原理：如圖(tú)1所(suǒ)示(shì)。用一個(gè)小(xiǎo)錘或(huò)衝擊(jī)器作為(wéi)激(jī)振源在混凝(níng)土表(biǎo)麵衝擊來產生壓縮波，然後用放(fàng)置在(zài)衝擊(jī)器附(fù)近的接(jiē)收傳(chuán)感器接收(shōu)反(fǎn)射回(huí)來(lái)的(dí)壓縮(suō)波(bō)。經過分(fēn)析後(hòu)來計算(suàn)混凝(níng)土的厚度，探(tàn)測(cè)內(nèi)部(bù)的孔(kǒng)洞(dòng)，裂隙，剝(bāo)離等(děng)缺陷。對(duì)於無(wú)缺(quē)陷(xiàn)的(dí)平板，路(lù)麵(miàn)，衝(chōng)擊(jī)回波(bō)試(shì)驗中(zhōng)就(jiù)會得到一(yī)個其(qí)底麵的(dí)反射波(bō)，這樣在(zài)已知壓(yā)縮波的波(bō)速(sù)時(shí)，就可以計(jì)算厚度了
圖(tú)1：衝擊(jī)回(huí)波原(yuán)理(lǐ)示意圖(tú)
（其(qí)中source為產生(shēng)壓縮波(bō)的激振源(yuán)，receiver為反射波的(dí)接(jiē)收器(qì)）
下(xià)麵(miàn)，對(duì)衝擊回波(bō)方(fāng)法的厚度(dù)或缺陷(xiàn)深(shēn)度計算進(jìn)行更詳(xiáng)細(xì)的(dí)說(shuō)明(míng)。如(rú)圖(tú)2所(suǒ)示，接收器接收到(dào)反(fǎn)射(shè)波後(hòu)，通過快速(sù)傅(fù)立(lì)葉轉換將(jiāng)時域數(shù)據轉化為頻域(yù)數(shù)據，然後(hòu)確(què)定(dìng)回(huí)波(bō)的頻率峰值(zhí)F，深度計算結構(gòu)的(dí)厚度(dù)或缺陷(xiàn)D = （b * VP）/2f（其中b是形狀係數(shù)，對(duì)板/牆(qiáng)來(lái)說是0.96，對(duì)於(yú)梁(liáng)和柱該值更小，根據厚度和(hé)寬度的比(bǐ)值(zhí)確定(dìng)，VP是(shì)壓縮波(bō)波(bō)速(sù)）。圖3給(gěi)出了(liǎo)某測(cè)試點時(shí)域圖(tú)和(hé)頻域圖(tú)，圖4給出(chū)了(liǎo)無缺陷處和(hé)有(yǒu)缺陷(xiàn)處(chǔ)的測試結果對(duì)比。
圖2：衝(chōng)擊回波原理圖
圖3：單點衝擊回(huí)波測試的(dí)時(shí)域和頻域圖
（三）衝(chōng)擊回(huí)波方法相對(duì)於(yú)超(chāo)聲(shēng)波方法的(dí)優點
1，衝擊回波(bō)方(fāng)法隻(zhī)需(xū)一(yī)個測(cè)試麵，而超(chāo)聲(shēng)波(bō)方(fāng)法需兩(liǎng)個(gè)測(cè)試麵，這在很多情(qíng)況下很(hěn)難做到。
2，衝(chōng)擊回(huí)波方法使用比超聲(shēng)波(bō)更低頻的(dí)聲(shēng)波（IE頻(pín)率範圍通(tōng)常(cháng)在(zài)2～20 kHz），這使(shǐ)得衝擊(jī)回波方法避免了超(chāo)聲波(bō)測試(shì)中(zhōng)遇到的高(gāo)信號衰減(jiǎn)（high signal attenuation）和過(guò)多雜波(bō)幹擾(rǎo)問(wèn)題。
3，衝擊回(huí)波方法不需耦(ǒu)合(hé)劑，單(dān)手即可操(cāo)作，標(biāo)定後(hòu)每個(gè)測點直(zhí)接(jiē)得(dé)出結構(gòu)厚度或缺陷位置，深度(dù)信(xìn)息(xī)。而(ér)超(chāo)聲波(bō)方法(fǎ)需耦合劑，兩個(gè)探頭(tóu)加大(dà)了操(cāo)作(zuò)的難度(dù)。同(tóng)時(shí)需大(dà)量數(shù)據(jù)對(duì)比才能(néng)確(què)定缺(quē)陷(xiàn)的位置，但不能(néng)確定(dìng)缺陷深度。
4，衝(chōng)擊(jī)回(huí)波方法(fǎ)zui深可(kě)測180cm的結(jié)構，而對於超(chāo)聲波方法測試(shì)同(tóng)樣厚(hòu)度將非(fēi)常困(kùn)難，特別是兩個(gè)測(cè)試麵(miàn)不易接(jiē)觸(chù)的(dí)情況下(xià)。
由以上可(kě)以(yǐ)看(kàn)出，IE衝擊(jī)回(huí)波(bō)方(fāng)法具(jù)有(yǒu)超(chāo)聲波方法*的*性，該方(fāng)法將隨著技術的(dí)不(bù)斷*和(hé)發展，成(chéng)為混(hùn)凝(níng)土結構無損檢(jiǎn)測(cè)的一個(gè)重(zhòng)要方法。
（四）衝擊回(huí)波方法的應用(yòng)舉(jǔ)例
測試可用於(yú)評(píng)估(gū)板(bǎn)，梁(liáng)，柱，牆，公路路麵(miàn)，飛機跑(pǎo)道，隧道和(hé)大(dà)壩等(děng)結構的(dí)內(nèi)部狀(zhuàng)況。IE方法能(néng)夠發現(xiàn)混凝土，木(mù)材，石材和砌體(tǐ)中的(dí)孔(kǒng)洞，蜂窩(wō)，裂縫，剝離以(yǐ)及其(qí)它缺(quē)陷(xiàn)。如(rú)果已知混(hùn)凝土(tǔ)構(gòu)件的厚度(dù)，IE法可以還預測早期混(hùn)凝土的(dí)強度(dù)。
圖4：無缺陷和有缺陷頻(pín)域(yù)圖比較
（圖4說明：上(shàng)圖：無缺陷處隻(zhī)有一個(gè)頻(pín)率峰值(zhí)，可(kě)獲(huò)得厚(hòu)度信(xìn)息
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