陕西恒立工程质量检测有限公司 陕西咸阳 713800
摘要：超声波脉冲测量技术是近年来应用广泛的一种无伤、快速测量技术，在工程测量领域取得了较好的效果。为保证超声测量的测量精度，需对超声波脉冲测量技术的原理及主要影响因素进行分析，并不断改善和提升测量技术和工艺。近年来，我国水利工程建设规模居世界前列，大型水利工程带来了明显的社会和经济效益，在水利工程质量检测中使用超声波技术已经形成了较为成熟的模式和工作方法，是水利工程质量检测中的常用手段之一。本文对超声法在水利工程质量检测中的应用进行探讨。
关键词：超声法；水利工程；质量检测
1超声法检测原理
超声波检测中，当超声波在混凝土中遇到缺陷现象，会通过反射以及折射的方法导致传播的波形发生转变，通过这一原理的运用，可以检测出水利工程中混凝土浇筑质量和内部结构特性等数据。在水利工程中使用超声波进行检测，超声波可以在不同混凝土强度和弹性模量特性的基础上，建立特定的声波传播通道，对混凝土强度和内部结构进行评估。通常情况下，在内部存在缺陷的混凝土中，超声波的传播速度会出现明显的下降。使用超声波探测能够实现隔空透视和无损探伤，为诸多行业的发展提供了有力的技术支撑。但是也应注意到，在超声波范围内，不同声波频率内声波能量和特性存在一定差异，在使用过程中应格外注意。
2超声波在水利工程质量检测中应用的影响因素
2.1设备影响分析
（1）超声波声速差异。使用超声波仪器对水利工程进行质量检测，被检测部分与检测探头处于相对运动状态，在检测过程中，需要同时满足超声波垂直摄入待检测区域和混凝土结构内保持足够声波覆盖两个条件。控制声波射入的角度便于内部缺陷的检测和判断，提升检测的效率和准确性；控制扫描的速度能够保证不遗漏缺陷点。（2）在超声波频率范围的确定中，应以不错过最小缺陷为目标，并尽可能选择具有较高发射功率和频率的探头，以提升超声波检测的工作效率要求。
2.2耦合因素分析
在水利工程质量检测过程中，经常会遇到表面不规则的情况，容易导致探头和检测物体之间不贴合的问题，该问题不能有效解决，将影响质量检测的整体效率。为此，现场工作人员常使用耦合剂填充于探头和待检测物体之间，提升两者之间的耦合性和检测的整体性。在水利工程检测中，使用的耦合剂材料较多，常用的包括合成机油、水玻璃和甘油等。应该注意到，使用耦合剂的厚度越低，则对检测结果的影响越小，检测的准确度越高。同时，需要对待检测水利工程表面进行抛光处理，避免声波在传播中遇到突出部分带来对检测结果的干扰。
2.3环境因素分析
环境因素对于超声波法检测水利工程质量的影响主要表现在温度方面。检测过程的温度过高或者过低，都会对检测结果产生影响。严重情况时，温度会导致水利工程内部产生物理变化甚至化学变化，最终导致超声波法无法使用。
2.4人为因素分析
在超声波法检测水利工程质量的过程中，分析人员对得到波形的研究会对检测结果产生重要影响，一般情况下，人为因素在总体影响因素中占比接近50%。分析人员的专业技能可以通过培训和经验累积提升，这就要求检测单位建设相对完备的人才培养和培训体系，不断提升检测人员和分析人员的专业技能。
3超声法在水利工程质量检测中的应用
3.1在水利工程金属部件检测中的应用
超声波检测设备体积小，便于携带，对人体无伤，同时检测较率高，是水利工程金属部件质量检测中的常用设备。金属设备的差异性较大，同时焊缝较多，如不能准确判断结构质量及焊接质量，会影响金属结构的整体性能，导致水利工程质量问题。在金属部件检测中使用超声波法，应具体分析金属材质、焊缝规模、材料的阻抗性能、金属材质厚度、金属部件空间结构等信息，选用频率、幅值、声速的最佳搭配，同时优选换能器种类，提升声波检测的质量。水利工程中建设了较多的水闸、泵站、水电站等工程，使用的金属结构较多，考虑到材质的耐久性，多使用钢质材料。在长时间使用过程中，必然受到周围环境的腐蚀，导致钢材厚度降低，整体强度下降。超声波检测技术能够快速、无损的对金属结构进行钢材厚度、焊缝探伤的测量，及时发现金属构件的薄弱环节。
3.2在水利工程混凝土检测中的应用
结合水利工程混凝土的特点，超声波法在水利工程混凝土质量检测中取得了非常广泛的应用。对于混凝土深部裂缝的探测可使用斜测法，能够得到裂缝展布范围及长度信息。如使用钻孔法进行裂缝的探测，应在混凝土裂缝周围等间距布置三个小孔，小孔的尺寸与换能器的大小相匹配，同时在孔内加入混凝土和换能器的耦合剂，将探头深入孔内进行探测。值得注意的是，使用斜测法测量混凝土质量，由于裂缝中经常存在一些砂砾和碎屑，超声波测量过程中发出的测量声波中的一部分可能会穿过含砂砾的裂缝，导致测量不准；同时，没有穿过裂缝的声波直接到达接收器，会造成裂缝定位的误差。针对这种情况，建议使用双面斜侧法，双面斜测法能够实现混凝土裂缝的平面斜测，得到的检测结果更加准确，快速。综合来看，超声波检测的穿透性较强，操作简便，能够快速实现混凝土无损探测，在水利工程混凝土质量检测中国应用较多，但是该种技术在使用过程中应结合具体工况确定探测参数，保证质量检测的精度。
3.3在流速、流量检测中的应用
超声波检测还可用于水利工程中排灌站、水电站和泵站等设备设施流量的检测中。在渠道、输水管道尤其是大孔径的管道中，使用超声波法进行流速和流量的测量，主要是发挥了超声波设备安全，便捷和测量快速的优势。具体体现在以下几个方面。（1）超声波检测无需安置转桨测速仪，检测费用得以降低；（2）测量过程无需敷设电缆电线，降低了信号衰减，提升了测量的经济型和准确性；（3）超声波测量设备体积较小，不需要单独制作测量框架，明显降低了设备运输、安装和调试的工作量，提升了经济行；（4）无需在管路内开孔，也不需要在管道内安置测速仪，实现流速、流量无损测量，降低了设备和人员的安全风险。使用超声波技术测量管道内流体时，需要注意上游和下游换能器、探头发出的声波信号与水流方向之间的夹角，通常情况下需要维持在45°～60°范围内，以保证测量的精度；同时，有条件的单位可使用经纬仪辅助进行测量工作，可进一步提升准度。在大型渠道和管道测量时，要求渠道底部无大型石块、水草等障碍物，渠道底部平整。应依据渠道内水面的宽度和高度，调整换能器探头的间距，在水流状态变化的部位应适当增密，保证测量数据的准确度。为实现多层测量，可在水流范围内扩展更多的通道。在测量过程中，无需破坏管道，只需要依据管道尺寸计算探头之间的距离和夹角，将换能器安装在管道的两侧，就可以快读测得流量和流速等信息。值得注意的是，换能器探头位置、流体中气泡含量和换能器角度等，都会对测量结果产生较大的影响。管道内流体充盈情况较好的直管段，测量的精度最高。为降低干扰因素的影响，建议在上游选取10倍以上管径、下游选取3倍以上管径的部分进行测量。有条件的单位可使用双测量面的双声路技术，进一步降低测量误差，这是要求换能器与管道走向保持45°～75°夹角。
结束语
水利工程建设对于改善当地水资源分布和开发具有重要意义，是我国重要的大型基础设施之一。为保证水利工程长期发挥功用，水利工程项目的质量检测人员应熟练掌握现有检测技术的优缺点及适用条件，并在实践中掌握主要的精度影响因素及控制手段，不断提升水利工程质量检测的质量和准确性，为水利工程建设和运行提供有力支撑。
参考文献：
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［2］张灵军，孙战利．超声法在水利工程质量检测中的应用［J］．城市建设理论研究（电子版），2019，（16）：173．