摘要本文主要介紹聲波透射測樁中過濾法與常用的概率分析法對比、及過濾法原理，及使用過濾法測試的判定建議，并應(yīng)用到工程實踐當(dāng)中。
　　關(guān)鍵詞概率法；過濾法；首波初至；相對能量；瀑布圖
　　1前言
　　隨著中國城市化步伐的加快，高層建筑越來越多，樁基礎(chǔ)以其良好的抗震性能和較大承載能力使用更加廣泛。然而，樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，施工質(zhì)量難以保證，因而基樁完整性檢測顯得尤為重要，目前聲波投射法測樁可靠度高，且不受樁長影響而被廣泛應(yīng)用于檢測預(yù)埋聲測管的灌注樁。
　　如今國內(nèi)對聲波透射法測試數(shù)據(jù)分析主要采用概率法和PSD判劇[1]，前者理論依據(jù)是隨機(jī)誤差引起的混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度）的波動符合正態(tài)分布，而混凝土的質(zhì)量與聲學(xué)參數(shù)存在相關(guān)性，以此認(rèn)為混凝土聲學(xué)參數(shù)也服從正態(tài)分布[2]（混凝土質(zhì)量與聲速相關(guān)性多為冪函數(shù)，而非線性）。作為輔助的PSD判據(jù)法又稱：相鄰兩測點間聲時的斜率和差值的成積判據(jù)[4]，它拋棄了聲時按正態(tài)分布假定，超聲波在傳播介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化缺陷區(qū)發(fā)生突變，聲時值在缺陷區(qū)變化規(guī)律是不連續(xù)函數(shù)，缺陷邊界上函數(shù)斜率增大。以上方法均建立在聲時是一個絕對量，聲時的準(zhǔn)確判讀十分關(guān)鍵，即首波初至?xí)r間(FAT)判定將非常重要，將影響到其他聲學(xué)參數(shù)(聲速、首波波幅)。發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波屬于機(jī)械波，測試過程中容易受外界信噪環(huán)境的干擾，這時首波將難以讀取。
　　考慮了系統(tǒng)延遲、水和測管的耦合聲時，且聲波傳輸距離統(tǒng)一按樁頂測管設(shè)定，理論上參加統(tǒng)計的應(yīng)該是同等條件下獲取的聲時，但實際上測管距離很難保證一致，這些都表明使用相對聲時進(jìn)行統(tǒng)計更顯合理。CHA聲波透射測試系統(tǒng)采用過濾法的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，它是通過對首波判斷[3]、引入相對能量概念[3]、對瀑布圖[3]分析的一種綜合的判定和解釋的方法。
　　2首波初至?xí)r間(FAT)的確定
　　概率法當(dāng)中，聲時是一個絕對量，即超聲波在混凝土里傳播的凈時間，然而基樁完整檢測中我們通常只關(guān)心缺陷的有無及大小，一般不建議推斷樁身強(qiáng)度，過濾法分析則將聲時看作相對量，引入閾值概念對首波初至進(jìn)行判讀，包括AT-ABS絕對閾值和AT-REL相對閾值，AT-ABS閾值使用占滿量程的絕對百分?jǐn)?shù)作為閾值，AT-REL閾值是系統(tǒng)通過找出實測信號峰值，然后以峰值的相對百分?jǐn)?shù)為閾值，當(dāng)實測信號第一次同時超過AT-ABS和AT-REL閾值的時間定為首波初值時間，并以此計算聲時(如圖1所示)。絕對閾值保證接收信號微弱時采能集到首波，相對閾值能動態(tài)地統(tǒng)一首波判斷標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖1通過AT-ABS、AT-REL閾值判定首波
　　3相對能量
　　通過上述方法采集到的為相對聲時，首波幅值不能全面反映接收信號的強(qiáng)度。過濾法因此引入相對能量的概念，即從首波初至?xí)r間開始對后續(xù)一時間段接收信號的電壓進(jìn)行積分，積分范圍可以根據(jù)需要選定，一般為18~60個采樣點。過濾法中使用相對能量計算比只采用首波波幅能更合理分辨實際接收信號的強(qiáng)弱。圖2兩豎向虛線間為相對能量積分范圍。
　　圖2相對能量計算長度
　　4瀑布圖定位缺陷
　　過濾法中使用瀑布圖，又稱波列圖，可以形象地的表現(xiàn)出樁身特性。其工作原理是經(jīng)過接收換能器將接收的振動信號轉(zhuǎn)化為電信號(電壓值)，系統(tǒng)將電壓默認(rèn)為不同顏色(通常為顯示清晰+10V對應(yīng)綠色、0V對應(yīng)白色、-10V對應(yīng)黑色)，每個測點顯示圖像與其原始接收波形相對應(yīng)，通過觀察瀑布圖可快速發(fā)現(xiàn)、定位缺陷，大致判斷缺陷程度，以便作出進(jìn)一步分析。
　　5工程實踐
　　福州某立交橋工程的鉆孔灌注樁，樁徑Ф1.5m，樁長26m，共埋設(shè)三根聲測管。圖4左邊窗口為聲時、PSD曲線、相對能量的深度曲線圖，右邊為瀑布圖。
　　過濾法認(rèn)為聲時(波速)和能量(波幅)對識別缺陷同樣重要，提出以下為判定建議：
　　1、FAT延遲(相對統(tǒng)計初至?xí)r間)0到10%，并能量減少＜6dB認(rèn)為正常；
　　2、FAT延遲11-20%，并能量減少＜9dB認(rèn)為有疑惑；
　　3、FAT延遲21-30%，并能量減少在6-12dB之間認(rèn)為質(zhì)量低或小缺陷；
　　4、FAT延遲＞31%，并能量減少＞12dB判定為缺陷。

　　圖41-2剖面測試圖
　　圖4、圖5具有明顯的相似性，右邊瀑布土均在0.5m、4m處出現(xiàn)空白區(qū)域，查看左方各曲線對應(yīng)位置，1-2剖面0.5m處FAT延遲37%，能量減少7.9dB，4m處FAT延遲15%，能量減少14.5dB；2-3剖面0.5m處FAT延遲43%，能量減少13.7dB，4m處FAT延遲11%，能量減少13.8dB。兩剖面在0.5m處質(zhì)量低或小缺陷，4m處為疑惑區(qū)域。
　　
　　圖52-3剖面測試圖
　　圖61-3剖面聲時和能量深度曲線，均反映出樁身混凝土質(zhì)量良好，19.6m處PSD曲線產(chǎn)生突變，而該點能量沒有明顯減少，瀑布圖正常，究其原因為測試時受外界干擾信號影響系統(tǒng)測讀。

　　圖61-3剖面測試圖
　　6結(jié)語
　　過濾法采用相對聲時和相對能量進(jìn)行計算，反映超聲波經(jīng)過混凝土調(diào)解后的變化更接近于實際，高分辨的瀑布圖省去查看每個測點的接收波形，可快速定位缺陷作進(jìn)一步分析，提高工作效率。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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