4.14.1. Общие сведения

В строительстве применяют различ­ные материалы: бетон и железобетон, кирпич, облицовочную керамическую плитку, черепицу, шифер, строительные камни, древесину и т. п. При строительстве и эксплуатации зданий и сооружений воз­можны различные дефекты. К ним отно­сятся как нарушения сплошности (пусто­ты, трещины и т. п.), так и элементы с по­ниженной прочностью. Поэтому примене­ние неразрушающего контроля в этой от­расли весьма актуально. Это подтверждает опыт трагических последствий землетря­сений в конце XX века в Турции, Арме­нии, на Сахалине и в других регионах. В то же время последствия от близких по магнитуде землетрясений в Калифорнии и Японии, где качеству строительства уде­лялось больше внимания, оказались на­много менее разрушительными.

Важнейшим строительным материа­лом, применяемым в наиболее ответст­венных сооружениях, является бетон. Для неразрушающего контроля строительных материалов широко пользуются акустиче­скими методами [249, 123, 265, 280, 333]. Ими контролируют:

- наличие дефектов в строительных материалах (бетоне, горных породах, дре­весине), конструкциях и сооружениях;

- толщину конструкций;

- прочность и однородность бетона в деталях, конструкциях и сооружениях;

- кинетику твердения бетона для оп­ределения момента достижения заданной прочности и выбора рациональных режи­мов отверждения;

- состояние сооружений в процессе их эксплуатации.

Проблему контроля бетона можно условно разделить на:

1) обнаружение нарушений сплошно­сти материала и измерение толщины изде­лий и сооружений (дефектоскопия и толщинометрия);

2) оценку физико-механических свойств (в том числе, прочности) материа­ла.

Здесь мы рассмотрим методы дефек­тоскопии и толщинометрии. Контроль физико-механических свойств бетона опи­сан в разд. 7.5.5.

Акустические свойства бетона оп­ределяются его структурой, которая весь­ма неоднородна. Наряду с цементным камнем, в бетоне присутствуют крупные (10 ... 120 мм) частицы заполнителя. На границах раздела цементного камня с эти­ми частицами происходит отражение УЗ - волн, являющееся причиной сильного рас­сеяния УЗ-пучка и высокого затухания

УЗК, а также интенсивных структурных помех [249]. На рис. 4.25 приведены экс­периментальные частотные зависимости коэффициента затухания 8 продольных упругих волн в некоторых строительных бетонах. Быстрый рост 8 с увеличением частоты ограничивает диапазон приме­няемых частот значениями порядка 200...500 кГц. Обычно используют часто­ты от 50 до 150 кГц, что при средней ско­рости звука в бетоне (с/ = 4000 м/с) соот­ветствует длинам волн от 80 мм до 27 мм, поэтому мелкие дефекты не выявляются.

4.14.2. Дефектоскопия и толщинометрия

Дефектоскопия и толщинометрия строительных материалов и конструкций принципиально не отличаются от таковых для контроля изделий из металлов. Однако положение усложняется существенной неоднородностью бетона и сходных с ним строительных материалов, приводящей к большому затуханию упругих волн и вы­сокому уровню структурных шумов, за­трудняющих контроль и снижающих его чувствительность. Кроме того, на исполь-

зуемых низких частотах УЗ-преобразо - ватели обладают слабой направленностью, что усложняет их применение, особенно для контроля эхометодом.

Для дефектоскопии и толщинометрии используют:

- ультразвуковой метод прохождения с импульсным излучением;

- интегральные методы собственных колебаний;

- эхометод.

Применяют три варианта метода прохождения: сквозное прозвучивание,

продольное профилирование и поверхно­стное прозвучивание с постоянной базой.

При сквозном прозвучивании излуча­тель и приемник упругих волн (обычно продольных) располагают соосно по раз­ные стороны ОК (рис.4.26, а). Дефекты регистрируют по уменьшению амплитуды принятого импульса (амплитудный метод прохождения) или увеличению времени его распространения (временной метод прохождения).

При прозвучивании способом про­дольного профилирования приемный пре­образователь устанавливают последова­тельно в несколько позиций, расположен­ных на одной прямой (рис. 4.26, б). Рас­стояние /и между излучающим преобразо­вателем и первой позицией приемного выбирают равным 100 ... 300 мм, а рас­
стояние между соседними позициями при­емного преобразователя А/, = 100 ... 200 мм. Информативным параметром служит вре­мя распространения УЗ-импульса.

При поверхностном прозвучивании с постоянной базой преобразователи с фик­сированным расстоянием I между ними устанавливают на одну из сторон ОК (рис. 4.26, в). Дефекты регистрируют по изменению амплитуды принятого импуль­са или времени его прохождения.

Методами прохождения обнаружи­вают локальные дефекты бетона и других строительных материалов: трещины, ра­ковины, инородные включения, прочие нарушения структуры.

В зависимости от задач и типа конст­рукций используют разные схемы прозву - чивания. Сквозное прозвучивание (ампли­тудный и временной методы прохожде­ния) эффективно при толщинах бетона до 500 мм.

При поверхностном прозвучивании выявляют в основном поверхностные де­фекты (структурные разрушения коррози­онного характера, поверхностные трещи­ны и т. п.).

Методом продольного профилирова­ния обнаруживают локальные вертикаль­ные трещины, увеличивающие путь УЗ - импульса в ОК (рис. 4.27, а). Положение конца трещины, проекция которого на

бездефектной зонах; / - расстояние между преобразователями; Ъ = h-hll - пара­метр, характеризующий положение тре­щины относительно преобразователей.

Расчетные зависимости отношения h/l от параметра 1П при различных значе­ниях % показаны на рис. 4.28. На графиках приведены также экспериментальные точ­ки, полученные на жидкостной модели.

Рассмотренный способ является ва­риантом дифракционно-временного мето­да (TOFD), примененного к измерению глубины поверхностных дефектов (см. разд. 2.2.5.3 и 3.2.7.5).

Погрешность оценки глубины тре­щины уменьшается с увеличением соот­ветствующего ей отношения х = г/,,и - Она максимальна при 1И = 0,5 и уменьшается с приближением трещины к любому преоб­разователю. Так, при 1И = 0,1 трещине с относительной глубиной 0,25/ соответст­вует значение х = 1,2, а при 1И = 0,5 - X = 1,1. Увеличение х достигается также уменьшением расстояния между преобра­зователями. При 1И = 0,5 справедлива формула [280]

поверхность ОК в общем случае не совпа­дает с ее следом на этой поверхности, оп­ределяют относительно преобразователей по положению разрыва графика t(l) (рис. 4.27, б).

Глубину трещины находят по форму­ле [280]

2Х

где х = Шо= (АС + СВуАВ, г и /0 - соответ­ственно время прохождения УЗ-импульса между преобразователями в дефектной и

Рассчитанная по ней зависимость от­ношения h/l от х приведена на рис. 4.29. На график нанесены экспериментальные точки, полученные на жидкостной модели.

При необходимости учета размеров преобразователей приведенная выше фор­мула принимает вид

где R — радиус преобразователя.

Глубину открытых поверхностных трещин в бетоне определяют и другим способом [425, с. 79/516]. По разные сто­роны трещины устанавливают два прием­ных преобразователя, подключенные к сис­теме измерения времени. Между первым приемником и трещиной на прямой, соеди­няющей оба приемника, на определенном

расстоянии от первого из них по поверх­ности бетона наносят удар стальным ша­ром или молотком. Удар возбуждает в ОК поверхностную и продольную волны. По­верхностную волну с известной (измерен­ной) скоростью использовали как вспомо­гательную при измерении времени рас­пространения продольной волны, попа­

дающей на второй приемник, обогнув трещину. По времени прохождения про­дольной волны между приемниками вы­числяли глубину трещины.

В другом варианте измеритель вре­мени запускали импульсом, полученным при касании ударником приклеенной к поверхности бетона тонкой металлической

фольги. Это позволяло обойтись одним приемником. Погрешность измерения трещин глубиной 0,5 м составляла 2,2 %. С ростом глубины трещин энергию удара увеличивали, для чего применяли шары большего диаметра. Методика использо­вана при оценке трещины в бетонной дам­бе, поврежденной при землетрясении на Тайване в 1999 г. Ее глубина оказалась 2,31 м.

Для обнаружения поверхностных трещин и оценки их глубины применяют

также поверхностные волны Рэлея [353]. Этот метод (метод SASW), более подроб­но описанный в разд. 7.5.5, основан на различном влиянии глубины трещины на спектры прошедших через зону дефекта импульсов поверхностных волн. С ростом глубины трещины высокочастотные со­ставляющие спектра, распространение которых определяется более близкими к поверхности слоями материала, ослабля­ются сильнее, чем низкочастотные. Таким образом, трещина уподобляется фильтру
низких частот, частота среза которого с увеличением глубины трещины уменьша­ется. Авторы [353] считают, что метод SASW дает более достоверные сведения о глубине трещин, чем регламентированный британским стандартом BS 1881 (1986 г.) метод, основанный на измерении времени запаздывания обогнувшей трещину про­дольной волны.

Одна из областей успешного приме­нения УЗ-методов - контроль состояния исторических памятников архитектуры. Это направление получило наибольшее развитие в Италии и Греции, наиболее богатых такими объектами. В работе [425, с. 181/545] сообщаются результаты кон­троля состояния одного их итальянских архитектурных памятников XI века. Ко­лонны и капители из известняка проверя­ли методом прохождения. Дефекты отме­чали по уменьшению скорости и увеличе­нию затухания звука. Выявленные дефек­ты с раскрытием более 0,5 мм ремонтиро­вали, заполняя их эпоксидной смолой. Для укрепления оснований колонн с более крупными дефектами применяли эту смо­лу с мелким заполнителем из известняка. Использовали и другие ремонтные техно­логии. После ремонта колонны снова про- звучивали, причем наблюдали значитель­ное улучшение прохождения УЗ - им пульсов.

Временной метод прохождения ис­пользуют для обнаружения трещин, воз­никающих в железобетонных конструкци­ях при их нагружении, причем появление трещины регистрируется лучше, чем дру­гими известными способами. Для контро­ля этим методом используют преобразова­тели с малыми (3 ... 5 мм) диаметрами контактных поверхностей. Метод приме­ним для контроля шпал в заводских усло­виях, предварительно напряженных желе­зобетонных пролетных строений мостов и др.

Временной метод часто предпочти­тельнее амплитудного, так как большой разброс затухания УЗ-волн и низкая ста­бильность акустического контакта увели­чивают нестабильность амплитуды сигна­ла, снижая достоверность контроля [280]. Время прохождения УЗ-импульса, служа­щее признаком дефекта во временном ме­тоде, меньше зависит от этих факторов.

Методы прохождения применяют также для обнаружения дефектов в горных породах (трещиноватость), древесине (гниль), огнеупорах и пр. Для обнаруже­ния глубоко залегающих внутренних де­фектов при одностороннем доступе к ОК эти методы не пригодны.

Интегральным методом свободных колебаний контролируют железобетон­ные опоры контактной сети электрифи­цированных железных дорог [200]. Основ­ные дефекты таких опор - электрокорро­зия арматуры и трещины бетона в фунда­ментной и прифундаментной зонах, на­груженных изгибающим моментом. По контролируемой опоре на расстоянии 1,5 ... 2 м от земли наносят удар молотком массой 800 г. Колебания принимают кон­тактным пьезопреобразователем и анали­зируют электронной аппаратурой. Дефек­ты отмечают по увеличению затухания свободных колебаний и изменению их спектра (рис. 4.30).

Эхометодом измеряют толщины из­делий и обнаруживают локальные внут­ренние дефекты конструкций из бетона и природного камня при одностороннем доступе к ОК. Метод позволяет опреде­лять координаты дефекта и оценивать его размеры. Ввиду высокого уровня струк­турных шумов, обусловленных неодно­родностью бетона, чувствительность при контроле эхометодом и точность измере­ния толщин ниже, чем при контроле ме­таллов.

В Японии эхометодом контролируют железобетонные конструкции автодорож­ных мостов [425, с. 70/441]. Эти конструк­ции ремонтируют и часто усиливают до­полнительными слоями железобетона. Не усиленные мостовые конструкции имеют наружное асфальтовое покрытие на бе­тонном основании, усиленные содержат

дополнительный слой бетона, располо­женный между ними. Опасные дефекты - зоны отсутствия соединений между слоя­ми. Их следует выявлять не только на ста­дии ремонта и усиления, выполняемой на демонтированных бетонных блоках, но и на действующих мостах. Для решения этой задачи используют эхометод в соче­тании с инфракрасным методом (термови - зором).

Применяют раздельные широкопо­лосные преобразователи с центральной частотой 500 кГц. Ввиду разницы волно­вых сопротивлений асфальта и бетона УЗ - импульсы отражаются от границы их раз­дела. Расслоение обнаруживают по изме­нению на 180° фазы отраженного импуль­са, происходящему потому, что условия отражения при наличии и отсутствии со­единения слоев противоположны. В пер­вом случае УЗ-импульс отражается от бе­тона, как среды с большим, чем асфальт, волновым сопротивлением, во втором — с меньшим (воздух). Расслоения между уси­ливающим и основным слоями бетона обнаруживают по эхосигналам от них, расстояния до расслоений определяют по времени прихода соответствующих им­
пульсов. Метод успешно использован для контроля одного из находящихся в экс­плуатации мостов, толщины асфальта, усиливающего и основного слоев которо­го составляли около 50, 60 и 160 мм соот­ветственно.

Тепловизионный метод также оказал­ся пригодным для решения задачи. Однако здесь, в отличие от УЗ-метода, на резуль­таты контроля влияют цвет мостовой, на­личие пыли и погода.

Преобразователи и обработка ин­формации. Для контроля эхометодом применяют прямые совмещенные и мат­ричные преобразователи. В методах про­хождения те же прямые преобразователи используют по раздельной схеме (один для излучения, другой для приема).

По длительности реверберационно­шумовой характеристики (РШХ) преоб­разователи делят на две группы [249]:

А - с длительной (более 100 мкс) РШХ;

Б - короткоимпульсные (с длитель­ностью РШХ менее 40 мкс).

Конструкции преобразователей с длительной РШХ (группа А) аналогичны прямым совмещенным преобразователям

УЗ-дефектоскопов, применяемым для кон­троля металлов (см. разд. 2.2.1.2). Однако имеются отличия, обусловленные более низкими рабочими частотами. В преобра­зователях для контроля бетона обычно используют полуволновые пакеты, скле­енные из нескольких одинаковых диско­вых пьезопластин, электрически соеди­ненных параллельно и синфазно. Это свя­зано с тем, что с уменьшением рабочей частоты резонансная толщина пьезоэле­мента растет. Поэтому создание напря­женности электрического поля, достаточ­ной для эффективного излучения, требует повышения напряжения возбуждающего преобразователь генератора, что затруд­нительно. Использование пакетов из не­скольких пьезопластин позволяет созда­вать в пьезоэлектрике нужную напряжен­ность поля при приемлемых значениях этого напряжения.

В короткоимпульсных преобразова­телях (группа Б) полуволновый пьезопа­кет 1 приклеен к дну (протектору) тонко­стенного корпуса 3 из алюминиевого сплава (рис. 4.31, а). Поперечные размеры пьезопакета составляют 20 ... 70 % его толщины. Пьезопакет окружен пастооб­разным демпфером 2, состоящим из вяз­кой жидкости (например, неполимеризо - ванной эпоксидной смолы) и мелкодис­персного порошка вольфрама в отноше­нии 1:(12 ... 16) по массе. Крышка 4 обес­печивает герметичность. Используют про­дольный и поперечный пьезоэффекты.

В первом случае, как и в преобразо­вателях группы А, пьезопакет склеивают из нескольких идентичных пьезопластин, колеблющихся по толщине (продольный пьезоэффект). При использовании попе­речного пьезоэффекта пьезопакет выпол­няют из прямоугольных пьезопластин (обычно двух), склеенных металлизиро­ванными поверхностями и соединенных с дном корпуса торцевыми сторонами (рис. 4.31, б).

Типичные РШХ преобразователей обеих групп представлены на рис. 4.32. В качестве контактной смазки обычно используют вязкие масла, способные удерживаться на пористой поверхности и заполнять ее неровности, реже глицерин и воду. Иногда применяют полиуретановые прокладки, закрепленные на протекторе преобразователя и позволяющие вести контроль без контактной смазки. Однако такой контакт нестабилен.

Вследствие малых волновых разме­ров рабочих поверхностей преобразовате­лей, они обладают недостаточной направ­ленностью для продольных волн. Для ее повышения, необходимого, например, при контроле эхометодом, короткоимпульсные преобразователи выполняют в виде мо­заики. В общем корпусе устанавливают несколько одинаковых пьезоэлементов с небольшими (2 ... 3 мм) зазорами между ними, либо один пьезоэлемент, рабочая поверхность которого больше длины вол­ны, а тело имеет взаимно-перпенди­кулярные пропилы почти до протектора,

превращающие пьезоэлемент в подобие мозаики. В обоих случаях весь свободный объем преобразователя заполняют пасто­образным демпфером.

Преобразователи с длительной ре­верберацией используют лишь при кон­троле методами прохождения. Коротко­импульсные преобразователи предназна­чены в основном для контроля эхомето - дом, однако, их применяют и для работы методом прохождения.

Измерения толщины бетона иногда возможны с помощью совмещенного мо­заичного короткоимпульсного преобразо­вателя (или таких же раздельных излуча­теля и приемника) и обычного ультразву­кового толщиномера или дефектоскопа на частотах порядка 100 кГц. Однако на практике для толщинометрии и, тем более, дефектоскопии используют многоэле­ментные матричные антенные решетки (АР), набранные из короткоимпульсных преобразователей с малыми волновыми размерами рабочих поверхностей.

Для управления процессом зондиро­вания, обработки принятых сигналов и индикации результатов применяют мик­ропроцессоры или персональные компью­теры. Это связано с высоким уровнем структурных помех. Так, донный эхосиг - нал плиты толщиной 400 мм из бетона М400 при контроле мозаичным преобра­зователем диаметром 53 мм на частоте 70 кГц превышает структурный шум на 9 дБ, а эхосигнал от полости диаметром 50 мм на той же глубине ниже уровня это­
го шума на 16 дБ. Поэтому измерение толщины мозаичными преобразователями возможно лишь в узком диапазоне толщин (100 ... 300 мм), ограниченном снизу РШХ совмещенного преобразователя. При рабо­те раздельными излучателем и приемни­ком толщина ограничена помехами от по­верхностных волн, а обнаружение дефек­тов на тех же глубинах возможно только при их размерах более 100 ... 150 мм.

В последнее время наметился пере­ход к применению для контроля строи­тельных материалов преобразователей с сухим точечным контактом (СТК) [338, 173; 174; 249; 425, с. 78/458; 429, с. 86]. Их заостренные протекторы контактируют с поверхностью ОК в малой по площади зоне (см. рис. 2.134, б). У короткоим­пульсных преобразователей с СТК толщи­ну протектора выбирают много меньше длины волны. Для стабилизации акустиче­ского контакта преобразователи прижи­мают к ОК пружинами с постоянной си­лой.

На рис. 4.33 приведена осциллограм­ма сквозного УЗ-сигнала, излученного и принятого преобразователями с СТК. Для устранения влияния структурных помех в качестве образца использован изотропный пластик.

Преимущества преобразователей с СТК - исключение контактной смазки, возможность контроля ОК с практически любыми неровностями поверхностей, бо­лее высокая точность определения рас­стояния между излучателем и приемником
при поверхностном прозвучивании, очень малая длительность РШХ. Уникальная особенность этих преобразователей - воз­можность работы как продольными, так и поперечными волнами, причем коммута­ция волн реализуется электронным спосо­бом. Это удобно, например, для измерения упругих постоянных материала (Е, G и v), которые вычисляют по измеренным ско­ростям распространения продольных и поперечных волн (см. разд. 7.5.5). Недос­таток преобразователей с СТК - низкий коэффициент передачи, ухудшающийся с ростом частоты (см. разд. 2.5.1).

Исследования В. Г. Шевалдыкина, А. А. Самокрутова и В. Н. Козлова [174; 426, докл. 4.34; 429, докл. 86] показали, что при контроле бетона эхометодом опи­санными преобразователями с СТК отно­шение сигнал/шум можно увеличить, если вместо продольных использовать попе­речные волны. Авторы объясняют это тем, что уровни эхосигналов с одинаковых глубин для продольных и поперечных волн примерно равны, однако уровни структурного шума и помех от рэлеевских волн при использовании поперечных волн на 10 ... 12 дБ меньше. Волновые размеры локальных отражателей для поперечных волн почти вдвое больше, чем для про­дольных, что повышает отношение сиг­нал/шум. Кроме того, заполненные жид­костью трещины в бетоне лучше отража­ют поперечные волны ввиду большего различия акустических импедансов на границе раздела воды с бетоном.

Для уменьшения влияния структур­ных помех и улучшения характеристик в эхоимпульсных приборах для контроля строительных конструкций применяют метод синтезированной апертуры, фоку­сируемой в произвольную точку полупро­странства (метод SAFT, см. разд. 2.2.5.6) Объект контроля зондируют поочередно каждой парой элементов матричной ан­тенной решетки (АР) так, что перебирают­ся все возможные пары. Общее количест­во принятых сигналов при каждом поло­жении АР на поверхности объекта при­ближенно равно половине квадрата числа элементов АР.

Все эхосигналы используют для вы­числения отражающей способности каж­дой (с некоторой дискретностью, напри­мер, 10 мм) точки объема материала, на­ходящегося под апертурой АР и за ее пре­делами (обычно не далее двух-трех разме­ров апертуры) на всех контролируемых глубинах. Сигналы от соседних положе­ний АР при дискретном сканировании ОК также используют для вычисления уровня отраженных сигналов от тех же точек объ­ема и от новых, попадающих в область синтеза выходных данных.

В результате в памяти прибора син­тезируется трехмерный массив данных об амплитуде отраженного сигнала от каж­дой точки объема материала и на дисплей может быть вызвано произвольно ориен­тированное в объеме изображение сечения внутренней структуры ОК. Амплитуды сигналов отображаются уровнями яркости или цветовой гаммой. Такое представле­ние результатов контроля названо автора­ми томографическим. Наряду с наглядно­стью, оно повышает достоверность обна­ружения дефектов в условиях высокого уровня помех по сравнению с одномерной разверткой.

Толщиномер отличается от томо­графа тем, что синтезируемая апертура (как при одном, так и при нескольких по­ложениях АР на контролируемой поверх­ности) фокусируется не в каждую точку, а на каждую плоскость (метод SAFT), па­раллельную поверхности ввода УЗК и на­ходящуюся в требуемом диапазоне глу­бин. Таким образом, отраженный сигнал фиксируется на глубине, соответствую­щей донной поверхности ОК или отража­телю достаточно больших размеров. Ре­зультаты контроля представляются в виде развертки типа А, горизонтальная ось ко­торой отображает либо время, либо тол­щину (глубину), а цифровой индикатор показывает время задержки эхосигнала или измеренную толщину.

Приборы для обнаружения дефек­тов и контроля физико-механических свойств методом прохождения являются измерителями времени распространения импульсов продольных, головных, попе­речных или поверхностных волн, а также скорости этих волн. Приборы имеют циф­ровой отсчет с погрешностью измерений не более 1 %. Некоторые из них снабжены осциллографическими индикаторами для наблюдения формы принятого сигнала, измерения его амплитуды, длительности первой полуволны, времени затухания и т. д. Большинство этих приборов имеет вы­носные преобразователи, что позволяет вести контроль с переменной базой от не­скольких сантиметров до единиц метров. Аппаратура имеет универсальное или ав­тономное питание, ее масса 0,5 ... 8 кг.

В приборах А1102 (фирма "АКС" при МНПО "СПЕКТР", Россия) для контроля способом поверхностного прозвучивания с постоянной базой применяют преобра­зователи с сухим точечным контактом.

В приборе УК1401 [425, с. 78/458] преобразователи размещены непосредст­венно на электронном блоке на фиксиро­ванном расстоянии друг от друга так, что конструктивно прибор представляет собой
единое целое. Прибор УК1401 измеряет скорость звука в пределах 2000 ... 9999 м/с. Его рабочая частота 70 кГц, масса 0,32 кг.

Приборы для контроля эхомето - дом. Различают дефектоскопы, толщино­меры и томографы, хотя эта классифика­ция довольно условна, так как некоторые функции этих приборов совпадают. При­ведем основные характеристики наиболее современных приборов, разработанных фирмой "АКС" при МНПО "СПЕКТР" (Россия).

Дефектоскоп А1220 предназначен для поиска инородных включений, пустот и трещин в ОК из железобетона, камня, пластмасс и других подобных материалов при одностороннем доступе. Его можно также использовать для измерения толщи­ны ОК и глубины залегания дефектов, исследования внутренней структуры и оценки прочности (см. разд. 7.5.5). Прибор реализует эхометод и метод прохождения на продольных, головных, поперечных и поверхностных волнах. Для контроля эхо - методом служит 24-элементное (6 х 4) антенное устройство. Рабочая частота преобразователей 55 кГц. Все преобразо­ватели имеют с ОК сухой точечный кон­такт.

Структурный шум

Сферические пустоты: 100 мм 50 мм 35 мм

‘Иная поверхность бетона

Для работы методом прохождения применяют дополнительные ультразвуко­вые преобразователи продольных и попе­речных волн.

При контроле методом отражения эхосигналы представляются на жидкокри­сталлическом дисплее в виде одномерного изображения типа А или двумерного типа В. При использовании метода прохожде­ния информация представляется в виде А - развертки.

Минимальный диаметр обнаружи­ваемых дефектов 50 мм, максимальная измеряемая толщина бетона 1050 мм, по­грешность измерения расстояний менее ±10 %. Диапазон измерений скорости зву­ка 2000 ... 7000 м/с. Предусмотрена воз­можность записи информации и передачи ее в компьютер. Последний по специаль­ной программе производит трехмерную реконструкцию изображения (рис. 4.34). Масса электронного блока прибора с встроенным автономным источником пи­тания - 800 г, антенного устройства - 760 г. Габариты антенного устройства 145 х 90 х 75 мм, электронного блока - 234 х 98 х 33 мм.

Толщиномер УТ201 позволяет изме­рять толщину бетона в пределах 50 ...

500 мм с погрешностью менее ±10 %. Погрешность измерения скорости звука менее ±1 %. Диапазон рабочих частот 30 ... 110 кГц. Прибор имеет антенную решетку из восьми (4 х 2) УЗ-преобразова - телей с жидкостным контактом. Для изме­рения скорости звука методом поверхно­стного прозвучивания на фиксированной базе используют пару дополнительных преобразователей.

Томограф А1230 реализует описан­ную выше систему SAFT. В нем использо­вана антенная решетка из 36 (6 х 6) преоб­разователей с СТК, работающих коротки­ми импульсами с крутым передним фрон­том. Расстояние между соседними преоб­разователями 20 мм. Каждый из них при­жимается к ОК пружиной с постоянной силой. Антенная решетка позволяет кон­тролировать ОК с неровностями высотой до 8 мм, что невозможно обеспечить с плоскими преобразователями.

Томограф позволяет выявлять в бе­тоне пустоты, трещины и другие дефекты размерами от 30 мм и более на глубинах 250 ... 300 мм. Максимальная глубина просмотра - 500 мм. На этой глубине можно обнаружить полость диаметром 100 мм. Погрешность определения коор­
динат дефектов на средней глубине по­рядка 20 мм. На рис. 4.35 приведена томо­грамма внутренней структуры бетонного блока толщиной 400 мм с тремя полостя­ми размерами 35, 50 и 100 мм на глубине 230 мм. Широкая светлая полоса на глу­бине 400 мм - образ донной поверхности. Размеры антенного устройства томографа 160 х 160 х 320 мм, масса - 6,2 кг. Входя­щий в комплект томографа портативный компьютер имеет массу около 3 кг, его размеры - 250 х 250 х 50 мм.