IE（Impact Echo）沖擊回波方法介紹
（一）、沖擊回波方法概述
沖擊回波法是基于應(yīng)力波的一種檢測(cè)結(jié)構(gòu)厚度、缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)科內(nèi)爾大學(xué)的Mary Sansalone博士就對(duì)該方法進(jìn)行了研究。IE方法不僅能夠快速確定混凝土、砌體結(jié)構(gòu)中的孔洞、蜂窩、裂縫、剝離以及其它缺陷，而且能夠確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的厚度以及缺陷的深度。IE法的一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)是：只需要一個(gè)測(cè)試面就可進(jìn)行測(cè)試。
沖擊回波技術(shù)發(fā)展非常迅速，目前已有IES掃描式?jīng)_擊回波系統(tǒng)、帶表面波的沖擊回波系統(tǒng)、超薄沖擊回波檢測(cè)系統(tǒng)等多種類(lèi)型，可根據(jù)工程需要進(jìn)行選擇。IES是IE技術(shù)發(fā)展的一大突破，不僅可以快速連續(xù)檢測(cè)，而且增加了檢測(cè)項(xiàng)目如預(yù)應(yīng)力管灌漿情況等，此外還可對(duì)結(jié)構(gòu)厚度、缺陷進(jìn)行三維成像，具體內(nèi)容見(jiàn)下文介紹。表面波型沖擊回波系統(tǒng)無(wú)需取芯標(biāo)定，就可準(zhǔn)確檢測(cè)混凝土的厚度。超薄型沖擊回波系統(tǒng)可檢測(cè)zui小厚度約5cm的板狀結(jié)構(gòu)，拓寬了沖擊回波方法的厚度檢測(cè)范圍。目前，IE方法檢測(cè)的厚度范圍從5cm～180cm，*一般工程的檢測(cè)需要。
（二）、沖擊回波方法的原理
IE測(cè)試基本原理：如圖1所示。用一個(gè)小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面沖擊來(lái)產(chǎn)生壓縮波，然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收反射回來(lái)的壓縮波。經(jīng)過(guò)分析后來(lái)計(jì)算混凝土的厚度、探測(cè)內(nèi)部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。對(duì)于無(wú)缺陷的平板、路面，沖擊回波試驗(yàn)中就會(huì)得到一個(gè)其底面的反射波，這樣在已知壓縮波的波速時(shí)，就可以計(jì)算厚度了
圖1：沖擊回波原理示意圖
（其中source為產(chǎn)生壓縮波的激振源，receiver為反射波的接收器）
下面，對(duì)沖擊回波方法的厚度或缺陷深度計(jì)算進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。如圖2所示，接收器接收到反射波后，通過(guò)快速傅立葉轉(zhuǎn)換將時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)，然后確定回波的頻率峰值F，深度計(jì)算結(jié)構(gòu)的厚度或缺陷D = （b * VP）/2f（其中b是形狀系數(shù)，對(duì)板/墻來(lái)說(shuō)是0.96，對(duì)于梁和柱該值更小，根據(jù)厚度和寬度的比值確定，VP是壓縮波波速）。圖3給出了某測(cè)試點(diǎn)時(shí)域圖和頻域圖，圖4給出了無(wú)缺陷處和有缺陷處的測(cè)試結(jié)果對(duì)比。
圖2：沖擊回波原理圖
圖3：?jiǎn)吸c(diǎn)沖擊回波測(cè)試的時(shí)域和頻域圖
（三）沖擊回波方法相對(duì)于超聲波方法的優(yōu)點(diǎn)
1、沖擊回波方法只需一個(gè)測(cè)試面，而超聲波方法需兩個(gè)測(cè)試面，這在很多情況下很難做到。
2、沖擊回波方法使用比超聲波更低頻的聲波（IE頻率范圍通常在2～20 kHz），這使得沖擊回波方法避免了超聲波測(cè)試中遇到的高信號(hào)衰減（high signal attenuation）和過(guò)多雜波干擾問(wèn)題。
3、沖擊回波方法不需耦合劑，單手即可操作，標(biāo)定后每個(gè)測(cè)點(diǎn)直接得出結(jié)構(gòu)厚度或缺陷位置、深度信息。而超聲波方法需耦合劑，兩個(gè)探頭加大了操作的難度。同時(shí)需大量數(shù)據(jù)對(duì)比才能確定缺陷的位置，但不能確定缺陷深度。
4、沖擊回波方法zui深可測(cè)180cm的結(jié)構(gòu)，而對(duì)于超聲波方法測(cè)試同樣厚度將非常困難，特別是兩個(gè)測(cè)試面不易接觸的情況下。
由以上可以看出，IE沖擊回波方法具有超聲波方法*的*性，該方法將隨著技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，成為混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的一個(gè)重要方法。
（四）沖擊回波方法的應(yīng)用舉例
測(cè)試可用于評(píng)估板、梁、柱、墻、公路路面、飛機(jī)跑道、隧道和大壩等結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀況。IE方法能夠發(fā)現(xiàn)混凝土、木材、石材和砌體中的孔洞、蜂窩、裂縫、剝離以及其它缺陷。如果已知混凝土構(gòu)件的厚度，IE法可以還預(yù)測(cè)早期混凝土的強(qiáng)度。
圖4：無(wú)缺陷和有缺陷頻域圖比較
（圖4說(shuō)明：上圖：無(wú)缺陷處只有一個(gè)頻率峰值，可獲得厚度信息
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