1超聲波的概念和原理

1.1超聲波的概念

所謂超聲波是人類聽不見的機械波，其聲波超過20kHz。在現階段的超聲波計分析中，主要應用于醫學超聲波檢查、通信程。由于超聲波具有特殊的穿透性、指向性功能，可以通過能量的集中降低對周圍環境的影響，因此，該種技術可以實現隔空透視的目的，為行業的發展提供支持。在超聲波檢測中，各聲頻的使用范圍存在一定差異。

1.2超聲波檢測原理

通過對超聲波檢測方法的分析，將其應用于水利工程質量檢測，可以提高檢測的準確性。在超聲波檢查中，超聲波在混凝土中遇到缺陷，反射和折射的方法會改變傳播的波形，通過這個原理的運用，可以檢測出水利工程中混凝土的密度和結構狀態等。在超聲波的具體檢查過程中，超聲波結合混凝土彈性模量的特征和強度，建立聲速傳播途徑，在評價混凝土強度的檢查中遇到缺陷混凝土時，發出的聲速值低于正常值2。

1.3超聲波的傳播特征

在水利工程項目施工中，混凝土作為復雜的混合材料，其內部存在分布復雜的現象，因此在混凝土的檢查中，超聲波的傳播特征如下:第一，在水利工程中，混凝土內部存在的界面抵抗性比較大，而且超聲波在混凝土內部傳播時，采用高頻率的聲波，在混凝土的表面出現明顯的傳播現象第二，水利工程中混凝土內部結構復雜，檢測中界面折射現象發生，聲波和折射波重疊，漫射現象發生，超聲波在混凝土內部發生指向性和差異問題。第三，在超聲波脈沖法的使用中，在混凝土強度的檢查中，通過超聲波原理的運用，可以提高超聲波的接收效果，而且在超聲波檢查中，通過不同的傳播途徑、位置的重疊等，得到的超聲波波形變復雜3。

2影響超聲波質量檢測的相關因素

2.1設備因素

將超聲波應用于水利工程檢測，設備影響因素的發生影響水利工程質量檢測的準確性。通常情況下，水利工程中影響超聲檢測結果的設備因素體現在以下幾個方面：第一，超聲音速度的影響。在超聲波檢查的過程中，系統的探針和被檢查的結構呈相對運動狀態，在混凝土檢查的過程中，清掃過程不僅要滿足超聲波的攝取方向，還要保證混凝土檢查區域有足夠的聲音。聲束入射過程中，垂直狀態是為了實現對混凝土內部缺陷的判斷，保證水利工程檢查的合理性，整個檢查過程的速度不能過快，提高設備使用的整體價值。第二，在選擇探頭頻率的過程中，通過使用超聲波可以及時發現檢查過程中的最小缺陷，在保證超聲波穿透力檢查的同時，選擇頻率高、發射功率大的探頭，充分滿足超聲波檢查的需求4。

2.2耦合因素

在水利工程的超聲波檢查中，檢查的表現完全處于不規則狀態，檢查探針無法適應的現象，如果無法及時解決，會影響檢查的整體效率。因此，為了提高檢查的整體效果，消除檢查中的間隙，應使用耦合劑提高檢查的整體效率。在水利工程質量檢測中，甘油、水玻璃、合成油等作為耦合劑的材料很多。應注意的是，在使用耦合劑的過程中，耦合層的厚度越薄，對檢查的影響越小，為了保證檢查的正確性，必須研磨檢查物的表面，避免超聲波檢查中檢查結果不合理的現象5。

2.3環境因素

通過對水利工程超聲波檢測情況的分析，環境因素的出現是影響超聲波檢測結果的重要內容，在整個檢測過程中，如果檢測環境溫度過高或過低，則檢測結果會發生微小差異的變化。在超聲波檢查過程中，檢查結果受環境影響，嚴重會給水利工程相關設備帶來化學反應和物理反應變化，最終無法檢查。

2.4人為因素

超聲波檢查的手段和方法很多，檢查員分析波形判斷被檢查的物品，其正確性人為因素占50%左右，檢查員需要長期的專業實踐經驗。因此，為了提高檢查的準確性，專業檢查員的技能訓練和長期實踐訓練也是必不可少的。

3在水利工程質量檢測中的應用

3.1金屬結構檢測中的應用

由于超聲波設備輕便，便于攜帶，對人體無傷害，安全性高，常用于水利工程金屬結構的現場質量檢測。由于金屬結構工程中設備差異化大，焊接種類多，焊接結構和尺寸大小有差異，因此焊接受環境和外部因素的影響，不能科學檢查處理，影響焊接連接的有效性，影響水利工程的整體質量。通過超聲波檢測方法的運用，在鋼焊接檢測過程中，根據焊接尺寸、材料聲阻、部位、厚度等，可以用不同角度的換能器、聲速、頻率、幅度值和波長等手段分析，提高焊接檢測的整體質量。在水利工程項目中，一些灌區管路、水電站、調水工程中壓力管路運用鋼質材料，長期性運用中，會遭受自然環境的侵蝕，管壁的有效厚度會隨著銹蝕的深度慢慢減少，影響運作安全。此時使用超聲法檢測的優勢就體現出來，可以無損害地測量鋼管蝕余厚度，為水利工程運行安全提供可靠保障。

3.2混凝土工程檢測中的應用

超聲法檢測在水利工程質量上得到了廣泛的應用，結合混凝土建筑物的特點和檢測對象，可使用超聲脈沖波法進行檢測;對混凝土內部裂縫長度、深度可使用斜測法、鉆孔法來開展檢測。在使用鉆孔法檢測時，要據換能器的尺寸在混凝土裂縫周圍按一定的距離鉆A、B、C等小孔，在孔中加入水作為換能器與混凝土的耦合劑，沉入探頭進行檢測(見圖1、圖2)。需要注意的是，采用斜測法時，由于混凝土中存在小砂礫，這些小砂礫夾雜在裂縫中，只采用單面斜測法檢測裂縫深度，發射的超聲波的一部分通過砂礫和裂縫，另一部分繞過未通過的裂縫達到接收器

采用雙面斜測定方法，可直接平面斜測定裂縫，檢定過程更直接、更準確。因此，在水利工程施工中，為了保證裂縫檢測的整體質量，應使用超聲波法進行合理的檢測，提高水利工程質量檢測的整體價值6。這種檢測技術可以更直觀地檢測混凝土缺陷問題。但是，該技術的使用存在困難的問題，技術的研究空間也需要加強7。

3.3機械電氣檢測中的應用

泵站、水電站、排水站等水利工程的流量和流速可以用超聲波法檢測。由于超聲波設備具有便攜性和安全性的特點，安裝簡單，現場調試方便，測量快速準確。在渠道、輸水管道特別是大型渠道、大口徑管道的流量、流速的測量中，超聲波檢測法的優勢得到了很大的體現。其主要優點如下:一是無需安裝大量槳速計，提高了檢測的經濟性。二是不需要連接和鋪設大量的測量電纜，不會造成過多的信號損失，提高了經濟性、可靠性和準確性。三是大型測量框架不需要制作和安裝，降低了測量中設備的運輸、安裝、拆卸和調試難度，大大降低了測量人員的安全風險，降低了勞動強度，大大提高了經濟性。四是實現無損檢測，無需在相應的管道開孔和渠道內大規模施工，無需進入管道內架設流速計，大幅度降低設備和人身安全風險。使用超聲波法檢測渠道流量時，應注意上下游兩側換能器對應的聲路和水流方向的夾角在45°~60°范圍內，提高精度的設置時最好輔助經緯儀的測量。

測量段路線底部平整，無大型石塊、水草等阻礙聲波收發的障礙物。安裝渠道底部換能器時，請保持一點距離，以免聲波從渠道底部傳播�？筛鶕�渠道內水面高度，調整換能器探針的間隔，在流態變化的地方縮小間隔，保證測定流速的正確性。通過擴展多通道實現多層測量，提高測量精度。實施管道流速、流量檢測時，可根據管道尺寸計算兩個或兩個換能器的角度和尺寸，無需拆卸管道，只需將換能器鉗安裝在管道兩側即可實現流速、流量的測量。需要注意的是，換能器的安裝位置、管內介質的氣泡含量、換能器鉗的尺寸和角度等對超聲波法檢測的精度有很大影響。因此，為提高檢測數據準確性，檢測時管道內必須充滿介質，測量宜在直管段進行。為防止擾流和氣泡，選取上游直管段為10倍以上管徑，下游為3倍以上管徑的部位進行;最好采用雙測量面的雙聲路法消除測量誤差;鉗裝換能器聲路與管道中心線的夾角應在45°～75°之間。對渠道及輸水管道可采取如下所示方法進行安裝和施測(見圖3、圖4)

4結語

在當前水利事業發展的背景下，為逐漸提升水利工程質量，水利工程項目檢測人員應該認識到超聲檢測法的先進性，并掌握它的使用技術。通過檢測技術的運用和分析，選擇目標、適當的檢測方法，有效提高水利工程質量檢測過程中的便利性和準確性，提高水利工程項目檢測的有效性，推進水利行業工程質量的穩步提高，滿足現代水利行業穩步發展的需求。