1 原來裂縫深度檢測方法
對混凝土淺裂縫深度（50cm以下）超聲法檢測主要有以下幾種方法，如圖1所示的tc－t0法，圖2所示的英國標準bs－4408法等，「測缺規程」推薦使用tc－t0法[2，3]。
上述方法中，聲通路測距bs－4408法以二換能器的邊到邊計算，而tc－t0法則以二換能器的中到中計算，實際上聲通路既不是二換能器的邊到邊距離，也不是中到中距離，「測缺規程」中介紹了以平測「時距」座標圖中l軸的截矩，即直線議程回歸係數的常數項作為修正值，修正後的測距提高了tc－t0法測試精度，但增加了檢測工作量，實際操作較麻煩，且複測時，往往由於二換能器的耦合狀態程度及其間距的變化，使檢測結果重複性不良。
應用bs－4408法時，當二換能器跨縫間距為60cm，發射換能器聲能在裂縫處產生很大衰減，繞過裂縫傳播到接收換能器的超聲訊號已很微弱，因此日本國提出了「修改bs－4408法」方案，此方案將換能器到裂縫的距離改為a1＜10cm，這樣就使二換能器跨縫最大間距縮短在40cm以內。
「測缺規程」的條文說明部分（表4.2.1）中，當邊－邊平測距離為20.
25cm時，按tc－t0法計算的誤差較大，表4.2.1中檢測精度較高的資料處理判定值為捨棄了該兩組資料後的平均值。
條文說明第4.3.1條僅作了關於捨棄lˊ＜dc資料的提示，實際上當二換能器測距小於裂縫深度時，超聲波接收波形產生了嚴重畸變，導致聲時測讀困難，這就是造成較大誤差的直接原因。
表4.2.1中未知數tc－t0法在現場檢測中對錯誤測讀數值的取捨是乙個不易處理的問題。
「測缺規程」的條文說明第4.1.3條指出：
當鋼管穿過裂縫而又靠近換能器時，鋼管將使聲訊號「短路」，讀取的聲時不反映裂縫深度，因此換能器的連線應避開主鋼管一定距離a，a應使繞裂縫而過的訊號先於經鋼管「短路」的訊號到達接收換能器，按一般的鋼管混凝土及探測距離l計算，a應大於等於1.5倍的裂縫深度。
根據a≥1.5dc這一要求，如國科3表示，表1給出了相鄰鋼管的間距s值。
表1 檢測不受鋼筋影響的相鄰鋼筋最小間距s值
在工程中，如現澆混凝土樓板一般鋼管的間距s為15～20cm，即當混凝土裂縫深度大於5cm時，按tc－t0法檢測，聲通路就有被鋼筋「短路」之慮。由於混凝土工程中總要配置鋼筋，tc－t0法檢測鋼筋混凝土裂縫深度必然受到這一影響因素的制約，有些場合因不能滿足a≥1.5dc的條件，而使tc－t0法檢測方案難以實施。
2 超聲波首波相位反轉法檢測混凝土裂縫深度的新方法
筆者曾對數種超聲波推定混凝土裂縫深度的方法進行反覆的試驗比較，並在裂縫檢測實踐中發現了因換能器平置裂縫兩側的間距不同而引起首波幅度及其振幅相位變化的規律。
如圖4所示，若置換能器於裂縫兩側，當換能器與裂縫間距a分別大於、等於、小於裂縫深度dc時，超聲波接收波形如（a），（b），（c）所示。
首波的振幅相位先後發生了180°的反轉變化，即在平移換能器時，隨著a的變化，存在著乙個使首波相位發生反轉變化的臨界點，參見圖4（b），當a≈dc時回折角α+β約為90°。在該臨界點左右，波形變化特別敏感，只要把換能器稍作來回移動，首波振幅相位反轉瞬間而變，此時，如採用超聲儀的自動檔整形讀數方式，當首波相位瞬間變化時，時間數碼管中聲時讀數值呈突變狀態，因為採用自動檔讀數時，超聲儀設計時間顯示取其前沿首波作為計時門控的關門訊號，當首波波形由圖4中（a）縮短成（b）狀態時，計數門控的關門點由t點瞬間改變為tˊ點。數碼管顯示時間值產生突變，這顯然是丟波引起的。
所以，此新方法無論採用觀察示波器首波振幅反轉法或採用自動檔聲時讀數突變法，都能確定首波相位反轉臨界點，測量此時的a值，即為裂縫深度dc。當然，如示波器波形觀察、數碼管聲時讀數二者同時兼顧，則能減少相位反轉臨界點判斷的人為差別，進一步統一測讀精度。
3 採用表面波／橫波的傳播聲時測量裂縫深度
測量裂縫深度採用100khz sh橫波斜探頭，其聲壓在水平和90°角方向有峰值。50°角方向的峰值是由斜楔造成的，而水平方向峰值則是由表面波引起的。對於這種測試，發射與接收探頭分放在裂縫兩邊同一平面上――發射探頭至裂縫中心的距離l1為20mm，接收探頭至裂縫中心的距離l2為40mm。
實驗結果證明了裂縫深度與聲傳播時間指數相關，相關係數為0.977，兩者之間的回歸方程為：
t＝51.54×exp(0.00897×d2)
式中：d以mm為單位，而t以秒計算。
接著，研究超聲波的傳播途徑，圖3中顯示了4種可能的路徑：(1)r到s：發射探頭所激發的表面波，傳播到裂縫尖端時發生模式轉換為橫波傳播直到被接收；（2）r到r：
表面波沿裂縫表面傳播直到被接收。（3）s到s：發射探頭所激發的橫波沿整個裂縫傳播而直到被接收。
（4）s到r：發射探頭所激發的橫波在裂縫尖端發生模式轉換產生表面波，直到被接收。s和r分別表示為橫波和表面波。
上述各路徑的聲傳播時間t可以通過圖3下面方程式計算得出。
r→s:
r→r:
s→s:
s→r:
式中 t――聲傳播時間
l1――發射探頭至裂縫距離
l2――接收探頭至裂縫距離
vs――橫波聲速
vr――表面波聲速
d――裂縫深度
4 衝擊回波檢測裂縫深度
根據p波在上表面和裂縫底部邊緣間反射的頻率，就可以利用式來確定裂縫的深度。
測試結果的頻譜如圖33所示。
採用對穿法測得混凝土板的聲速為3941m／s。在圖的頻譜中可以看到，其主頻位於9.16khz處，對應的厚度為21.
5cm，這是厚度的振動頻率（標準厚度為22cm）；在頻率為13.06khz處也有乙個峰值，對應的厚度為15.0cm，這就是裂縫的振動頻率（裂縫的實際深度為14.
5cm），這些都與實際相吻合。在圖26的頻譜中還有一些次要的峰，這是由於在測試樣品由邊界引起的諧振，或是平板介面反射諧振以及裂縫邊緣衍射波的諧振等。
基於時域的混凝土表面裂縫分析
在大多數情況下，衝擊回波法的共振頻率可以成功地用於定位混凝土結構內部裂縫和孔洞的位置。但有時在頻譜中辯認出來對應於缺陷的同適齡趔地遇到了困難，這裡我們採用一種基於時域分析的測試法解決這個問題。
在測試中用兩個接收換能器分別布置裂疑縫兩側。圖34和圖35分別表示了實驗布置圖的切
面和俯視面。在圖35中顯示了第乙個接收換能器位於衝擊點h0處，第二個接收換能器位於裂縫相對的一側。
由衝擊源衝擊後，表面波第乙個到達接換能器並且激發了監控系統。假如r波到達的時間為t1，已知r波波速為cr，那麼衝擊開始的時間為（t1－h0／cr）。由於衝擊產生的p波直到在裂縫底部發生衍射時才到達裂縫後面的區域，此時第二個接收換能器才開始接收衍射的p波。
若衍射p波到達第二個接收換能器的時間為t2，那麼p波從衝擊點到第二個接收換能器的最短時間可由下式獲得：
δt＝t2－(t1-h0/cr)=t2-t1+h0/cr24）
若在混凝土板中已知p波的聲速為cp，從衝擊點到第二個接收換能器最短的傳播距離可以計算為cp×δt。假如從裂縫到衝擊點和第二個接收換能器之間的距離相應的為h1和h2，那麼裂縫的深度可根據幾何關係求得並由下式計算：
25)在實驗中，我們測得表面波聲速cr為3610m／s，p波聲速cp為3941m／s，採用四通道示波器（gould取樣頻率20mhz）來記錄波形，並通過改變接收換能器相對位置進行了三組實驗，其結果如下：
第一組：波形圖
其中，第乙個接收換能器位於衝擊點2cm（h0）處；裂縫離衝擊點和第二個接收換能器之間的距離分別為9cm（h1）和9cm（h2）。從圖中可以看出r波引起的最初觸發時間為－0.6μs（t1）；而由在裂縫底部的p波衍射引起的最初觸發時間為80.
4μs（t2）。利用等式（24）可以計算出p波從衝擊點到第二個接收換能器的最短時間為86.5μs（δt），然後把結果代入等式（25）計算出裂縫的深度為14.
47cm。裂縫的實際深度為14.50cm，所以相對誤差為：
(14.50-14.47)/14.50×100％＝0.2％
第二組：波形圖
其中，（h0）＝2cm，（h1）＝5cm，（h2）＝9cm，t1＝0μs，t2＝77.9μs
代入等式（24），即δt＝83.4μs
代入等式（25），得出d＝14.75cm
相對誤差為：(14.75-14.50)/14.50×100%=1.7%
第三組：波形圖
其中，h0＝2cm，h1＝11cm，h2＝7cm，t1＝0μs，t2＝82.9μs
代入等式（24），即δt＝88.4μs；代入等式（25），得出d＝14.80cm
相對誤差為：(14.80-14.50)/14.50×100%=2.1%
由此可見，無論從頻域或是時域分析，衝擊回波法對於測量混凝土板垂直表面裂縫深度都是一種既有效又精確的方法。
超聲波檢測工藝規程
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瀝青混凝土路面超聲波無損檢測的研究
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鋼結構焊縫超聲波無損檢測
檢驗細則 2010 08 20 發布2010 08 23 實施 淮安市產品質量監督檢驗所發布 前言本細則旨在規範鋼結構焊縫超聲波無損檢測監督檢驗行為。本細則制定主要依據gb50205 2001 鋼結構工程質量驗收規範 及工程圖紙明示質量要求 本細則規定了鋼結構焊縫超聲波無損檢測監督檢驗流程中的抽樣規...