云南省文山壮族苗族自治州水利电力勘察设计院
摘要：随着经济的发展，水利水电工程的发展也越来越快，随着建设的加快，对工程的可靠性便提出了新的要求，如何保证建设的又快又好便成了工程建设过程中的新的研究方向。为了保证建设的质量，对基层建筑的最基本的用品混凝土的质量的要求也就越来越高，检验混凝土质量直接关系到对工程的负责任程度，而混凝土的质量也直接决定了工程的可靠性和持久性。因此寻找更准确更方便的检测方法便提上了日程，利用声波检测便是水利水电工程中混凝土质量检测的新手段。
关键词：水利水电工程；混凝土质量；声波检测数据
1、前言
国家的建设紧随经济发展的步伐，而建设的同时，又有很多问题点产生，对建设的混凝土的质量要求也越来越高，只有保证混凝土的质量，才能保证工程的可靠性和耐久性。虽然在混凝土浇筑之前对混凝土质量的检查越来越严格，可是还是无法避免的存在着其他一些问题，例如架空，夯实等问题，如何检测这些问题已经成为混凝土质量检测的重点研究方向。
在混凝土地检测中，雷达检测因为自身容易受到钢筋的影响，而声波检测受钢筋的影响就比较小，因此在水利水电工程中，利用声波检测随之成为了水利水电工程混凝土质量检测的主要方式，就目前而言，随着声波检测的发展，以及声波对被检测物的影响小的特性，声波检测已经开始用于检测水利水电工程的混凝土，在利用声波检测混凝土时，保证了对混凝土影响最小，与此同时，很多声波检测数据的处理，成为了检测人员面临的又一问题，本文便针对声波检测和数据处理等方面的问题，进行分析说明，希望能帮到想要了解声波检测混凝土方面的知识的人。
2、声波检测混凝土的基本原理
利用声波来检测水利水电工程混凝的质量，是运用声波在均匀介质中传播衰减很低的特性，来检测混凝土结构形态的一种检测方式。当前声波检测最常用的方法是穿透法和反射法，下面具体介绍一下，这两种方法的原理，以及这两种方法使用的特点。
2.1穿透法
穿透法又称为透射法，是一种非常简单的方法，主要利用声波发射器、接收换能器和声波检测仪对混泥土完整性进行检查。检测精度较高，但是需要提前埋设声测管，因此成本较高，可实现性也较差。主要包括三种检测方式，分别是孔透射法、体外孔透射法和体内跨孔透射法。
2.2反射法
反射法又称为回拨发，主要利用应力波在遇到跛足变化截面会发生反射和投射，且反射的相位和幅值因波阻抗的变化而变化这一原理。利用这一方法可以通过声波在混凝土构件中的平均波速，根据缺陷反射信号波确定缺陷位置。这种方法虽然不像第一种方法需要提前埋入声测管，但是存在一定的不确定性。
3.声波异常信号的数据处理
3.1声波信号的检测
为了减少场地以及旁边其他的影响，通常用极小偏移距的垂直观测方式，首先在混凝土表面根据需要画一条参考线，然后将激发源和接收器沿着参考线同时移动，在移动观测中得到一条随着时间变化的声波记录。这就是声波检测的一般方法。
3.2异常信号的处理
在声波检测中，通过滤除直达波和面波，分离异常信号，一般有两种方法进行处理，一种是时间——空间域二维视速度滤波，一种是频率——波数域滤波方法。第一种滤波方法是设计一个无穷大视速度的滤除的滤波器来实现分离，第二种滤波方法是设计一个包含零波数和所有频率值的窗口来实现分离。本文采用第二种分离方法。具体的算法是：采集实际的声波数据g，记录道的空间位置和采样的时间间隔以及波束，然后求它的傅里叶变换G，设零值H，将G与H相乘，然后求逆二维傅里叶变换得到分离结果。
3.3模拟数值
图3.1模拟的合成声波记录
利用模拟数值的方法可以验证异常分离的效果，假设一个空间均匀的混凝土体，速度为 4 500 m/s，再均匀内部设计一个小的混凝土缺陷区，产生一个模拟的异常信号。如图3.1模拟的合成声波记录所示：
根据分离方法，得到合成声波数据的异常分析结果图如下图3.2所示，很显然经过处理以后的合成波，能够很明显的显示出异常信号。
3.3实际数据处理问题及解决方法
以上滤波方法，因为是理想化的环境，所以在实际的数据处理中的效果其实并不理想，造成效果不明显的原因主要是：第一：各道声波收到激发源和接收器的表面的影响，造成记录能量有所偏差，第二：理论与实践不一致，无法做到激发源和接收器的距离不变，观测会与实际值有所偏差。
针对以上两方面造成的问题，在实际的数据处理时，一般采用振幅平衡和静校正的方法进行解决实际数据处理中的问题。
（1）振幅平衡：是为了消除耦合条件差异产生的能量差别，通过给定时窗范围内各道平均能量的计算找最大值，然后根据最大值和平均能能量，找到合适的各道均衡系数，最后用各道的均衡系数乘以各道的能量数据，的到修正后的相对平衡的各道能量。
（2）静校正：在一定的时窗内，用原始数据中的一道或者是平均值作为一个标准道，然后将每一道与标准道之间做相关，求出每一道与标准道的静校正量，最后根据校正量得到每一道的数据。这样能够调整直达波和面波，消除激发源和接收器的距离差别。
4、结束语
水利水电工程一直是国家的重点工程，也是我国建设的重点内容，对水利水电的建设自然也紧跟经济建设的步伐，在水利水电的基础建设中，对混凝土质量的要求较高，利用雷达检测容易受到赶紧的影响，声波检测受到的影响较小，因此声波检测用于水利水电工程中的混凝土检测是效果比较好的方式。声波检测在检测混凝土质量时的运用是有效的，也将是长久的。
然而声波检测过程中数据处理还存在一定的问题，为了更方便的检测水利工程水电工程中混凝土的质量问题，因此寻找合适的处理声波检测数据的方法便是十分重要的。虽然本文利用其中的一种方法进行求异常信号分离，但是实际的计算与实验效果还是有所偏差的，而且水利水电工程对质量的严格要求是必须的，因此需要先进的检测技术，只有解决了水利水电工程混凝土质量的检测问题，才能保证水利水电工程的基础的耐久性，因此对声波检测数据处理的方法还需要继续不断的研究，寻找高效简便的数据处理方式刻不容缓。
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论文作者:周兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
标签：声波论文; 混凝土论文; 方法论文; 数据处理论文; 质量论文; 水利水电工程论文; 信号论文; 《基层建设》2017年第9期论文;