胡小迎
武汉水电测试中心有限公司 湖北武汉 430061
摘要：由于超声波具有能量集中、指向性好、穿透性好、对周围环境影响小、且不会因为超声波的穿透产生物理性伤害等特点，目前，超声波已经广泛应用到人类工作生活当中。本文主要针对超声波检测技术在水利工程质量检测中的应用进行了分析。
关键词：超声波；水利工程；质量检测；检测技术
一、检测原理及方法
1.1脉冲反射法
超声波反射的重要条件为两种介质的密度存在差异，超声探头产生的脉冲波进入两种同材质或密度界面时发生反射。脉冲反射法的接受与发射装置通常选用同一探头，而压电陶瓷转换器为实际工况较为常用的设备。
1.2脉冲透射法
脉冲透射法与Ｘ射线工作原理大致相同，通过在两侧放置２个探头作为被检测物体的发射端与接收端，匀速缓慢移动探头观察接收端的变化状况，从而反映被检测对象的密度变化和质量状况。
1.3共振法
通过改变超声波特性反映物体内部缺陷的方法即为共振法，当半波长与被检测物体厚度之间出现整数倍关系时就会出现共振，对共振频率利用仪器输出显示。若被检测物体厚度发生改变则共振频率也会出现相应的变化，根据该频率变化特征可获取被检测物体的内部缺陷、厚度变化等质量状况。
1.4衍射时差法
超声波的特性为共振法和衍射时差法检测的基本依据，两者的主要差异为衍射时差法将一对或多对纵坡斜探头对称安放于被检测区域，衍射波、接受信号及反射波可以被探头接受，反射信号在被检测物体内部存在质量缺陷时发生改变，根据反射波发生变化的传播时间和三角关系方程式，可以合理判定存在质量缺陷的大小和位置，其工作流程如图1。
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二、超声波质量检测影响因素
2.1设备影响因素
2.1.1扫查速度
扫查速度是指使用超声波进行检测时，超声波探头相对于检测物进行移动，这里的移动速度成为扫查速度。在进行扫查时需要注意2点：①在进行扫查作业时，要保证超声波束进入到混凝土时垂直进入；②扫查要保证超声波能够覆盖到检测物所有内部区域。以上两点注意事项主要是保证检测能够正确反映出检测物内部缺陷的尺寸大小，并保证能够检测出所有的缺陷，避免发生缺陷遗漏的问题。
2.1.2检测探头频率的选择
在原理上，超声波检测能够探测到的检测物的内部中的缺陷的最小尺寸为超声波波长的一半。在进行超声波检测时，选用超声波的频率应在能够穿透检测物的基础上，选用频率较高的声波。
2.2耦合剂
在使用超声波进行检测作业时，需要解决被检测物表面不规则所造成城的问题，即检测物表面的不规整引起超声波探头无法与检测表面完全，会存在这一定的空隙。为了解决这一问题，保证超声波能够成功进行人检测物，因此需要使用一种性能特殊的液体作为介质，这种介质即为耦合剂。经对比多种材料对超声波引入的特性，可以得到应用较多的介质例如：甘油、水玻璃、合成机油、化学浆糊等材料。
超声检测时将耦合剂涂抹于检测物表面，所涂抹的这一层耦合剂为耦合层，下面对耦合层的影响进行简要分析，理论上偶合层越薄对超声波的影响越小。在进行实际作业时，如果超声检测的效果不理想，需要对以上两个因素进行处理，对检测表面进行光整处理，并减少涂抹层的厚度，以改善超声检测的效果。
2.3环境
外界的温度，空气中的湿度，、狈0工件所在的地理位置等环境因素会对混凝土的检测产生影响。如果温度的变化会让检测结果有差异，当环境发生改变时，检测工件可能会发生化学反应，这不得不需要对环境进行严格地控制。
三、超声波检测应用
3.1超声波用于钢焊缝质量检测
一般情况下，用超声波法和X射线法来检测钢焊缝质量，在施工的过程中，检测工件的环境比较复杂，钢焊缝的数量也很多，分析的长度也很长。所以需要用不同的方法进行检测，利用超声波进行检测时，在检测的过程中，会有一定的优点，在检测的过程中没有辐射外泄的情况发生，操作十分简便，其设备的形状也比较小等特点。
主要是对超声脉冲的前后变化进行比较。如果检测焊缝质量较好，那么超声波可以传播到检测物体的表面，不会有意外的情况出现，在利用超声波检测仪器的过程中，会产生两种信号，如果被检测焊缝处有一定的不足，那么超声波仪器在返回声波时，传出的信号会有缺陷。
3.2混凝土强度检测
在对混凝土强度进行检测时采用现场取样，预留混凝土块试块的方法，如果现场不能够采取芯样，且混凝土的质量存在着质疑，这个时候需要用超声波来检测。混凝土自身的材料不是均质的且同种标号的混凝土的组成材料不同，这样就导致了超声波在混凝土中的传播速度会不一样，超声波还可能会发生反射，衍射等传播方式，因为混凝土内部的组成材料不同，其中的水泥，石子会阻挡超声波的传播。所以，想要在混凝土与超声波之间很难建立数学模型，这时需要对混凝土看成均质的弹塑性材料。
3.3混凝土裂缝检测
3.3.1混凝土裂缝的分类
混凝土的组成部分有多种复合材料，因为混凝土的特性、使用条件等，所产生的裂缝也不一样。有些混凝土是因为对其养护的方式不当，还有一些是因为内部的水泥化热速度过快，这样会导致内部与外部形成较大的温度差，其中有些是因为内部的拉应力集在一起，这样会导致混凝土不能够承受其拉力，这样就会产生裂缝。
3.3.2混凝土裂缝检测
1)透射法。透射法在实际使用过程中，往往适合在那些面积相对较小，混凝土结构尺寸也相对较低的裂缝问题。在开展相关的检测工作时，发射探头和接收探头绝对不能同时出现在裂缝一侧，而是将两者分开来进行后续工作的。如果说探头和裂缝两者不存在着相交的情况之下，检测超声波往往很难出现较大的改变。但是探头和裂缝两者存在相交情况时，检测超声波往往就具有较为明显的变化，在其出现明显变化的位置往往就会是裂缝的产生地点。
2)平行反射法。如果说在面对一些裂缝面积相对较大并且结构尺寸十分复杂的情况时，通常情况下所需要使用的方式就是平行反射法。运用该方式进行实际工作的过程中，需要事先对裂缝位置周边的声波速度展开一定的检测工作。随后所需要进行的工作就是采用两个探头在裂缝的两侧保持相互平行的运动。在探头进行运动的过程当中，两个探头的相隔长度往往就会等同于所检测到的裂缝深度。
四、结语
干燥环境下钢结构和混凝土结构的质量检测常用方法为超声波法，该方法原理清晰、操作简便且具有较较好的经济性和较高的可靠性。采用超声波法检测混凝土和钢结构缺陷，可为提升工程质量管理与控制水平提供强有力的保障。随着计算机技术的快速发展及超声检测设备的不断更新，质量检测中超声波法将得到不断的完善和发展，在道路、桥梁、地质等领域中的应用将更加广泛。
参考文献：
［１］胡春涛超声波在水利工程质量检测中的应用［Ｊ］水科学与工程技术，２０１８（０１）：８２－８５
［２］李文超，张丕状超声波检测钢轨缺陷及定位的研究［Ｊ］核电子学与探测技术，２０１２：１０６２－１０６５
［３］赵闫，迟明阳水利工程质量检测中超声脉冲法的运用［Ｊ］科技展望，２０１５，２５（０２）：７３－７３