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原文传递利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态

专利名称：	利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态
摘要：	本发明公开了利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波，设入射波的声压为P0、反射波的电压为Pr、透射波的声压为Pt，界面上反射波声压P与入射波声压P0之比称为界面的声压反射率，用r表示，即r=Pr/P0，界面两侧的总声压相等，即p0+pr=pt；界面两侧质点振动速度幅值相等，即（p0‑pr）/Z1=pt/Z2，从而得出两边界条件和声压反射率、透射率，本发明通过超声波检测方法能够准确有效判别钢管与混凝土黏结状态，而黏结状态的好坏直接影响到二者的黏结强度，对黏结状态的检测同时也是对黏结强度的有效判断。
专利类型：	发明专利
申请人：	国网河南省电力公司电力科学研究院
发明人：	耿进锋;赵理;潘勇;王超;马磊;时洪飞;肖寒;崔大田;陈伟;汪毅;张武能
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911344862.5
公开号：	CN111024814A
代理机构：	郑州知己知识产权代理有限公司
代理人：	季发军
分类号：	G01N29/04;G01N29/11;G01N29/44;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/04;G01N29/11;G01N29/44
申请人地址：	450052 河南省郑州市二七区嵩山南路85号
主权项：	1.利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：当超声波垂直入射到光滑平界面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波，在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波。设入射波的声压为P0（声强为I0）、反射波的电压为Pr（声强为Ir）、透射波的声压为Pt（声强为It）。界面上反射波声压P与入射波声压P0之比称为界面的声压反射率，用r表示，即r=Pr/P0。界面上透射波声压Pt与入射波声压P0之比称为界面的声压透射率，用t表示，即t=Pt/P0。在界面两侧的声波，必须符合下列两个条件：（1）界面两侧的总声压相等，即p0+pr=pt（相位关系，力平衡）（2）界面两侧质点振动速度幅值相等，即（p0-pr）/Z1=pt/Z2（能量平衡）由上述两边界条件和声压反射率、透射率定义得：。 2.根据权利要求1所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：所述声压反射率r和透射率t分别为：界面上反射波声强Ir与入射波声强I0之比称为声强反射率，用R表示。界面上透射波声强It与入射波声强I0之比称为声强透射率，用T表示。超声波垂直入射到平界面上时，声压或声强的分配比例仅与界面两侧介质的声阻抗有关。由以上几式可以导出： T+R=1、t-r=1。 3.根据权利要求1所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：钢管与混凝土二者黏结状态良好，则超声波垂直入射到钢管与混凝土黏结界面时，钢中声阻抗Z1=4.50×106g/cm2·s，混凝土中声阻抗Z2=1.07×106g/cm2·s ，则超声波在钢/混凝土界面的声压反射率r、透射率t及声强反射率R、透射率T为：。 4.根据权利要求2所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：钢管与混凝土产生脱层，二者中间会有空气进入，当采用超声波从外部垂直入射时，这时的界面变为钢/空气界面。钢中声阻抗Z1=4.50×106g/cm2·s ，空气的声阻抗Z2=4×10-5g/cm2·s ，则超声波在钢、空气界面的声压反射率r、透射率t。。 5.根据权利要求2所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：所述声强反射率R、透射率T为：。 6.根据权利要求2所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：钢管与混凝土结合状态良好时，界面的声压反射率为61%；当发生脱层时，声压反射率为100%，当黏结状态改变时，界面的对超声波的声压反射率也随之变化。 7.根据权利要求2所述的利用超声波检测钢管与混凝土界面的黏结状态，其特征在于：采用专用的超声波检测仪器为USMGo探伤仪，通过测定声压反射率的变换判断钢管与混凝土黏结状态。
所属类别：	发明专利