全国统一服务热线:高先生 13600054403    服务电话:13600054403 微信在线留言
新闻资讯
网站首页 > 新闻资讯 > 企业新闻企业新闻

应用案列 | MIRA A1040 超声波断层扫描仪

时间:2020-8-17    来源:瑞科仪器微信公众号    查看次数:182

 

MIRA A1040 超声波断层扫描仪的应用

                                                               ——在桥梁承台检测项目中

 

 

还记得我们之前隆重推出的MIRA A1040这个产品推文吗(防开裂 找空洞 给混凝土做CT就是这么简单),为了让各位感兴趣的朋友对超声波断层扫描仪更加了解,那么本次将通过现场的实际操作对此产品进行应用说明。


应客户要求,我司于2020年7月21日至7月23日,在广州南大干线洛溪大桥附近某桥梁承台检测项目中,使用MIRA A1040 超声波断层扫描仪在现场进行了为期三天的实地检测期间,不仅对现场大面积检测区域进行普查,并对疑似灾害区域进行精细检测,通过对检测数据后期软件3D成像分析,获得了详细的检测报告


​1

测试设备




此次检测,采用的设备是国际知名超声波检测设备生产厂家——俄罗斯ACSYS公司生产的MIRA A1040超声波断层扫描仪由瑞科(广州)仪器科技有限公司代理并提供技术支持和售后服务。该设备采用合成孔径聚焦成像方法(SAFT),具有分辨率高、能在近场区工作的优点,是超声成像领域发展起来的新技术,在无损探伤领域具有很好的应用前景。

图1 MIRA A1040一体式主机


原理


MIRA A1040超声波断层扫描仪测试原理


MIRA A1040超声波探头由4×12个干点换能器阵列和一个控制单元组成,换能器为信号发射和接收装置,可发射周期脉冲。探头内的控制单元激活一排换能器作为信号发射端,而其它排的换能器作为信号接收端。下图表示第一排换能器发射信号,其它换能器接收信号。图中显示了信号传播路径。此后,下一排换能器发生信号,其右侧的换能器接收信号。此过程循环重复,直至前11排换能器都已经激发过信号为止。

△图2 MIRA A1040超声信号传播与接收示意图


如果构件内部的混凝土-空气界面足够大,一部分发射的超声波脉冲信号会被该缺陷提前反射。因为路径更短,由缺陷反射的信号会早于构件底面反射的信号到达接收端。信号处理软件依据每排换能器接收到的反射脉冲的到达时间,来推断构件内部缺陷的位置。


△图3 存在缺陷时MIRA A1040超声信号

传播与接收示意图


特点


MIRA A1040超声波断层扫描仪技术特点




阵列式系统

MIRA的控制器是一个阵列式的控制器,由12个模块组成,每一个模块包含4个横波传感器。当超声波信号发出后,接受到信号的会被控制器进行处理,然后转移到电脑用合适的软件进行处理。



合成孔径聚焦超声成像

通过将阵列小探头接收的超声信号合成处理而得到与较大孔径探头等效的声学图像,对接收到的信号作适当的声时延迟或相位延迟后再合成得到的被成像物体的逐点聚焦的声学图像,其特点是可以获得较好的横向分辨率。



干耦合换能器

传统的换能器需要使用耦合剂才能与混凝土表面紧密接触。干耦合即不使用耦合剂,通过弹簧弹力实现与被测表面的耦合。使用干耦合换能器加快了检测速度,并消除了耦合剂涂抹不均匀对测量结果的影响。



横波检测

固体中的声波有纵波、横波和表面波三种类型。传统方法只利用纵波,横波和表面波携带的信息被忽略。改用横波检测有以下好处:

  • 信噪比提高:超声横波在混凝土中的散射比纵波弱,因而横波检测的噪声更低;

  • 分辨能力有所增强:识别越小的细节需要的波长越短,而混凝土中横波的波长大约是同频率纵波波长的60%;

  • 缺陷的反映更明显:因流体中的声波只有纵波,横波遇到欠密实、缝隙和空洞等缺陷后几乎全被反射,其反射系数大于纵波。



成像显示

据采集得到的实时二维图像。用不同的颜色表示不同强度的反射。也可以使用Introview Concrete 3D软件将在多个位置测量的结果整合,在计算机中上生成三维图像,更加直观。


技术参数


MIRA超声波断层扫描仪技术参数



  • 干点接触剪切波换能器,带陶瓷防磨帽

  • 25~85 kHz中心频率

  • 换能器装载有弹簧,保证在不平整表面顺利工作

  • 相控阵天线,带48个换能器,呈4×12排列,尺寸365×115×125 mm,重量4.5kg

  • 测试深度:50~2000mm

  • 可充电电池,5小时工作时长

  • 每测点数据采集处理时间:不大于3s

  • Introview Concrete软件用于3D成像

  • 工作温度:-10°C至50°C



2

项目现场



△图4 俯瞰需要检测的桥梁承台


△图5 施工人员清理检测区域表面


△图6 对承台侧面区域进行雷达粗扫


△图7 使用MIRA A1040对重点缺陷区域进行精测


在两大一小三个承台表面某些区域存在蜂窝麻面或细小坑洞,此次检测需求是对这三个承台顶面及侧面全部区域进行无损检测,寻找内部可能灾害区域,从而进行定点修补,以保障后续施工安全;因检测区域面积巨大,拟定先通过雷达粗扫,大略标定疑似缺陷部分,再通过MIRA A1040断层扫描仪对疑似缺陷区域进行精测,以确定内部缺陷状况及位置;最后使用冲击回波仪器对深部区域进行点测。


其中,雷达粗扫较为快捷,因此,在清理各承台顶面及侧面区域之后,重新又将各表面划分为约1m×1m的方格,使用MIRA A1040进行普查,并针对普查发现的疑似缺陷区域进行标定,进而精密测量,以达到更好效果。



3

现场测试




01

普查

△图8 固定间隔进行普查,清扫表面,使接触面

尽量整洁,减少测试干扰


02

不良表面

△图9 表面存在明显的坑洞,进行标记,画

150×100mm测量网格,等待精测


△图10 有蜂窝麻面特征,内部可能存

在缺陷,标记,等待重点检测


在普查过程中,我们发现某些区域表面存在明显缺陷及不良,对这些区域,使用油漆进行标记,粉笔划定测量区域,进行精测;同时,在进行表面普查的过程中,我们也定位了一些内部出现不良反射的区域,对此我们采取同样的措施,标记划分区域,并进行精密测量。


03

画网格

△图11 对重点测量区域表面划分测量网格,

网格长宽150×100mm


△图12 使用油漆再次喷涂检测区域


对重点区域划分网格,网格大小150×100mm,使用MIRA A1040进行检测,采集数据,以进行后期3D成图处理。


04

精密测试

图13 使用MIRA A1040进行B-SCAN扫描


△图 14 检测承台侧面


△图15 使用MIRA A1040进行连续成图模式检测


图16 检测承台顶部疑似缺陷区域


△图17 检测承台顶部重点缺陷区域


对各个疑似缺陷区域或明显不良区域进行标记,划定检测区域,并对各区域进行150×100mm的网格划分,使用MIRA A1040的连续成图模式对这些重点区域进行精密测量。


3

实地与3D软件成图




01

实地一

图18 表面存在略为明显的蜂窝麻面


图19 通过后期成图可知,该区域内部存在连续的明显反射区域,在此区域内部可能存在连续的空洞


02

实地二

图20 根据外表看出该区域表面相对良好


图21 检测3D成图中看到,在深度约为20cm处出现连续条状的反射,应为横向埋设的钢筋;在此区域内部无其他明显反射区域,内部为密实良好部分。


03

实地三

图22 该区域表面相对平整完好,但表面存在细微的孔洞



图23 可从检测3D成图中看到,在深度约为20cm处存在3处明显的圆柱形反射区域,可能为钢筋或圆柱状空洞;其余区域无明显反射,应为良好密实区域。


在此选取了几份现场实地照片,并附上MIRA A1040软件3D成图。根据3D成图可对测试区域内部进行缺陷定位,并可判断内部缺陷情况,在条件允许的情况下,结合设计图纸,可做出相应的检测报告。


结语






通过此次项目,结合现场测试情况与实际操作使用,可以看出MIRA A1040超声波断层扫描仪有以下使用特点:


1.MIRA A1040 适用于小范围的精细测量,在检测区域很大的情况下,应夹以其他设备进行辅助测量,这样检测效果能够相得益彰,收到良好的反响;


2.结合现场测试与软件成图效果对比,MIRA A1040对测试区域的表面有一定的平整要求,但得益于干点耦合和弹簧激光阵列,使得该仪器区别于传统的检测方法,其对表面有很高的的适应性,能够在实地测量出得到不错的效果;


3.作为一种出色的无损检测方法,在对内部进行测试结果展示之后,在允许的条件下,应结合设计图纸或工程师的个人经验,对软件成图缺陷部分进行深入的评估,从而对检测结果有更为准确有效的判断。


作为新兴的无损检测的重要仪器,我们期待MIRA A1040能够在各种实地应用中帮助工程师们更便捷快速的定位各类结构建筑的内部状况,成为检测工作的得力助手。




瑞科(广州)仪器科技有限公司是德国ACS-Solutions公司在中国的指定代理商,全面负责该产品在中国的推广、销售和服务。欢迎垂询!风里雨里,我都在这等你



联系电话:13600054403 高先生

简历投递:tommy@hoptecchina.com

公司网址:www.hoptecchina.com

公司地址:广东省广州市海珠区叠景路249号合生广场E栋1808室