實驗名稱：鋼筋混凝土結構中界面剝離損傷的超聲導波檢測技術

實驗原理：利用超聲能透入鋼筋材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來，在螢光屏上形成脈沖波形，根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

測試設備：整套裝置如下圖所示，由試件、圓形壓電陶瓷晶片PZT20x2mm、波形發生器、ATA-8202射頻功率放大器、數字示波器組成。

實驗過程：本實驗所用混凝土試件規格為100x100x560mm，在試件截面中間位置放置一根o=18mmHRB335鋼筋,長度1=700mm,包裹長度為560mm兩端外露長度均為70mm，以使盡可能少的導波能量泄露到空氣中去，來提高精確度。根據經驗值混凝土配合比為沙子:水泥:水為3:1:0.5，所用水泥為普通硅酸鹽325R水泥。本組所制備的試件如下圖所示。使用內徑外徑分別為25mm22mmPVC管來人為模仿鋼和凝接觸界面的剝離損傷，，混凝土澆注后每隔6小時轉動360度，以防PVC管被混凝粘住，48小時后混凝土已初步凝固將管拔出。1~4號試件剝離長度分別為140mm、280mm、420mm，560mm，即為包裹總長度的25%50%750%。在標準養護室中養護28天后進行試驗。

我們使用示波器采集數據，選用兩個信號通道，一個接收功率放大器輸出的波形另一個接收試件接收端傳感器得到的波形。激勵信號為HANNING窗調制的5周期正弦信號，使用所示裝置對不同剝離長度的試件進行檢測。

通過數值模擬得到了鋼筋超聲導波頻散曲線，并實現了采用120kHz的模態導波對鋼筋與混凝土接觸界面進行有效檢測。

通過接收到鋼筋與混凝土接觸界面損傷超聲導波波形，在時域內，分析首波峰值，找出了鋼筋和混凝土界面剝離長度對超聲導波信號的影響:在頻域內，得到剝離長度比與中心頻率信號峰值的對應關系。通過分析二者的相關關系曲線，得到隨著剝離長度增加，時頻域內信號峰值都減少。因此，根據接收到的信號可從趨勢上對鋼筋和混凝

縱向模態導波在柱狀波導中傳播時，能量衰減分析是一個更為有效的參數。根據能量衰減曲線，能量值隨剝離長度的增加線性減少。本研究中給出的試驗結果只是基于特定傳感器布置方式和同一強度的混凝土試件，沒有考慮傳感器布置方式、混凝土強度、鋼筋直徑、溫度、濕度和外加應力對鋼筋和混凝土接觸界面狀況檢測的影響。

功率放大器推薦：ATA-8202

圖：ATA-8202射頻功率放大器規格參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，西安安泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內專業從事測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、功率信號源、功率放大模塊、計量校準產品等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。