超声波检测混凝土内部缺陷的定量化研究

【摘要】：混凝土是目前最为普遍的建筑材料,超声波无损检测技术能够快捷、方便的诊断混凝土结构的质量。所以近年来国内外对非均匀介质中波的传播理论及其反演方法的进行了较多的探讨。弹性波在穿过受损混凝土介质后,其声速、波形、振幅、相位、偏振及频谱结构等声学参数的变化,都包含着极为丰富的信息。如何充分利用这些信息、定量的判断混凝土损伤状况,极大可能地减少工程实测中的误判或漏判,都是当今混凝土超声波检测技术中急待解决的课题。 本文首先简述了目前土木工程检测技术中评判混凝土结构质量的原理以及主要判据和方法,并且介绍了超声波检测在工程中一具体应用,然后介绍了瞬态波在非均匀介质中波传播的一般理论,根据脉冲波的特点,分析不同介质分界面上的反射和透射系数,将连续的非均匀的损伤介质区域进行分层处理,计算层间传递系数并利用傅里叶变换工具,求出稳态波对应的响应,最后再由傅里叶反变换到时域中求解瞬态解;在入射波以及正演所求得的接收波响应的基础上,对损伤介质的性质进行反演:首先用Newton迭代法把复杂的非线性问题变换成线性方程求解,然后用Tikhonov正则化的方法解决该问题的不适定性,最后结合L_curve准则选取合适的正则化参数,得到了方程的有效解,并给出了较好的反演算例结果;最后对传统的PSD判据进行改进提出了改进的K’判据,并结合声速对混凝土内部缺陷进行综合评判。