超声法检测技术

2024-10-01

超声法检测技术（通用12篇）

超声法检测技术篇1

0 引言

超声波透射法检测混凝土灌注桩具有准确可靠、信息丰富、效率高等特点,不受桩长、桩径、场地等限制,通过接收换能器测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、波幅值、脉冲主频率、波形等参数,然后进行综合分析,对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断。

目前超声波检测资料解释通常采用概率法和PSD法,具体解释过程可参考JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范,通过多个工程的现场测试,发现部分部面存在声速值连续偏离正常值的情况,分析原因可能是由于声测管固定在钢筋笼上,在钢筋笼起吊送入桩孔过程中发生较大形变,导致声测管部分弯曲上下不平行所致,对于概率法可能会出现正常部位声速低于异常临界值或异常部位声速高于异常临界值的情况,从而造成误判;运用PSD法虽然可以减少声测管不平行的影响,但不能校正声速值,当下部声测管距离非线性增加时,对PSD判据也会产生影响,因此对于超声波检测中存在的声测管不平行现象,有必要通过一定的方法加以校正,从而对混凝土质量做出准确的判定。

1 引起声时变化的原因分析

假设某一检测剖面两声测管的间距L(z)、速度曲线V(z)、时间曲线t(z)均为深度z的函数,其中t(z)可以实测得到,L(z),V(z)未知。

$t (z) = \frac{L (z)}{V (z)}$ (1)

在以前的资料处理中,我们假设声测管平行,即L(z)=L(0)为一直线,L(0)为桩顶处的两声测管间距,这时时间曲线的变化完全是由于速度变化(混凝土质量变化)引起,但如果在速度变化的同时,声测管间距也发生变化,情况如何,对式(1)求导,得:

$\frac{d t (z)}{d z} = [\frac{L (z)}{V (z)}$ $^{´} = \frac{1}{V (z)^{2}} [\frac{d L (z)}{d z} \cdot V (z) - L (z) \frac{d V (z)}{d z} 〗 (2)$

若L(z)=L(0)=常数,则 $\frac{d L (z)}{d z} = 0$ 。

$\frac{d t (z)}{d z} = - \frac{L (0)}{V^{2} (z)} \cdot \frac{d V (z)}{d z}$ (3)

若V(z)=V(0)=常数,则 $\frac{d V (z)}{d z} = 0$ 。

$\frac{d t (z)}{d z} = \frac{1}{V (0)} \cdot \frac{d L (z)}{d z}$ (4)

由式(3),式(4)知,当声测管间距不变时,声时的变化率与声速的变化率成正比,且 $Κ = \frac{L (0)}{V^{2} (z)}$ ,当混凝土波速均一时,声时的变化率与间距的变化率成正比,且 $Κ = \frac{1}{V (0)}$ 。

下面结合工程实际情况,来分析 $\frac{d t (z)}{d z}$ 的变化情况和引起的原因。

假设桩头处两声测管间距为l0,桩底处间距为l′,管长为h,由于声测管通常为钢管,且有一定的刚度并捆扎在钢筋笼上,为方便分析假定声测管错动后间距为线性变化,如图1所示。

$\frac{d L (z)}{d z} = \frac{l^{'} - l_{0}}{h} = \frac{Δ l}{h}$ 。

分析声速,如图2所示,假定z1点对应V1,z2点对应V2,高差为Δh,当Δh→0时, $\frac{d V (z)}{d z} = \frac{V_{2} - V_{1}}{Δ h}$ 。

根据工程情况,假定l0=1 m,l′=1.2 m,H=20 m,V1=4 000 m/s,V2=4 100 m/s,Δh=0.2 m,在探头从z1点向z2点移动的过程中, $V z_{1} \cdot \frac{d l z}{d z} = 4 000 \times \frac{0.2}{20} = 40 ‚ L z_{1} \cdot \frac{d (V z_{1})}{d z} \approx l_{0} \cdot \frac{V_{2} - V_{1}}{Δ h} = 1 \times \frac{100}{0.2} = 500$ 。

由此可见:

$V (z) \cdot \frac{d L (z)}{d z} ≪ L (z) \cdot \frac{d V (z)}{d z}$ 。

说明声时的局部突变基本上是由声速的变化(混凝土质量的变化)引起的,但如果不考虑 $\frac{d L (z)}{d z}$ 的影响,则由V测 $= \frac{l^{'}}{l_{0}} \cdot V$ 实知,若l′=1.2 m,l0=1 m,H=20 m,V实=4 000 m/s,h=20 m,则V测=4 800 m/s。

因此虽然 $\frac{d l z}{d z} = \frac{l^{'} - l}{Δ h} = 0.01$ 很小,但由于其连续变化产生的影响,可导致实测波速较大地偏离真实值。

由上述分析可知,由 $\frac{d L (z)}{d z}$ 的影响,声时曲线往往决定声时曲线的整体走势,使声时曲线连续偏离正常值;由 $\frac{d V (z)}{d z}$ 的影响,使声时曲线局部产生突变,明显偏离正常值[1]。

2 曲线拟合法

假定模型为整体质量均一的混凝土,仅局部较小区域内存在缺陷,声测管不平行且近似于线性变化,声时曲线整体(或分段)偏离正常值,我们可以观察声时曲线的整体形态,并采用最小二乘法拟合,考虑声测管具有一定的刚度,我们做整体(或分段)直线拟合。

在拟合前,根据声时、声幅、声频曲线,先剔除异常点,并测出管口处的速度V0,假定V(z)=V(0)=常数(除异常点外),若t(z)=a0+a1Z(k)(其中,a0,a1均为待定系数;Z(k)为测点从上到下的序号),a0,a1满足:

解方程组可得a0,a1值,进而求出t(z)方程。

由式(4)得:

$L_{z} = \int V (0) \cdot \frac{d t (z)}{d z} \cdot d z$ (6)

求出校正后的声测管距离曲线,若对t(z)进行分段拟合,则L(z)也进行分段校正,即:

由:

$V (z) = \frac{L (z)}{t (z)}$ (8)

可以得到校正后的声速曲线。

3 实例分析

下面为某工程实例,其中8号桩桩径0.8 m,检测桩长18.8 m,预埋两根声测管,管口处间距0.6 m,校正前声速曲线见图3,从图3中可以看出,速度曲线从管口处逐渐呈线性关系向上漂移,在桩底处声速接近5 000 m/s,明显偏大,分析声幅和声频曲线,桩底与桩顶处基本相似,在11.6 m处附近声幅、频率降低,但从声速曲线上看,11.6 m处声速在临界值以上,无法判定是否存在异常,分析声速曲线上漂的原因,应是声测管从上到下逐渐变小所致,剔除11.6 m处前后3个异常点,采用最小二乘法直线拟合,由式(5)得方程组:

解得a0=144,a1=-1.248 4,校正后tz曲线方程为t(z)=144-1.248 4Z(k),该曲线为假定桩身波速均一,在声测管距离变小时应得到的声时值,见图4,由于假定声测管线性变化,对应的声时值也是线性减小。

计算出管口处的波速V0,假定其为整个桩身的平均波速,由式(6)得:

L(z)=l0- V0×1.248 4Z(k)。

由式(8)可以得到校正后的速度曲线,如图5所示,从图5可以看出校正后,11.6 m处声速值在临界值以下,可判定为异常点。

4 结语

本文简要分析了在声波检测过程中出现的一些情况,在实际测试和资料处理过程中,还应注意以下几个方面:

1)平均波速的选取,本文用桩顶处V0代替平均波速,会造成一定的误差;

2)本文假定声测管间距为线性变化,但实际施工过程中可能会导致非线性变化的情况出现,若曲率较大时,会对声速产生较大的干扰;

3)在有多个声测管存在的情况下,建立空间模型更为复杂一些,由于钢筋笼变形后保持周长不变,当有3个及以上声测管固定在钢筋笼上时,会出现同一截面上某剖面声速变大的同时,另一剖面声速同时变小,这样在建立空间曲线方程时,应将周长不变作为约束条件,结合声幅、声频曲线等信息,利用计算机反复模拟出最合理的空间曲线方程,对桩身混凝土质量做出准确的评价。

摘要：简要分析了声波检测过程中影响声时变化的因素,并介绍了在声测管间距线性变化的情况下,运用最小二乘法直线拟合校正声速值,从而对桩身混凝土质量做出正确的评价。

关键词：超声波检测,曲线拟合,线性变化

参考文献

[1]陈凡,徐天平,陈久照,等.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:298.

[2]叶国琳.某工程基桩静载动测检测对比分析[J].山西建筑,2009,35(18):93-94.

超声法检测技术篇2

一种基于喷水耦合的复合材料结构超声反射法自动扫描成像检测系统

介绍了一种基于超声反射法的`立式复合材料结构三维自动扫描成像检测系统,对系统的工作原理、构成以及各分系统实现方法进行了详细介绍.

作者：白金鹏刘松平刘菲菲李乐刚作者单位：北京航空制造工程研究所刊名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：2009“”(z1)分类号：V2关键词：超声复合材料无损检测反射法

超声法检测技术篇3

桩基作为一种基础结构形式在桥梁，高层建筑等工程领域中得到广泛的应用，因此桩基的承载力和完整性的质量问题就成为工程实际运用中的重点控制因素。对于基桩的竖向承载力一般采用静压法和高应变动测法（PDA），静压法由于可靠度较高在工程实际中得到广泛运用，对于基桩的完整性检测方法较多，工程实际中运用较多的有超声波透射法﹑低应变反射波法，钻芯法等。其中，超声波透射法由于其检测速度快，效率高同时对于深度较大的基桩检测可靠度相对较高在近几年发展十分迅速，但是在应用过程中工程技术人员发现，虽然声波透射法的检测效率很高，但仍然暴露出一些问题，这些问题有时候会直接影响检测人员的判断甚至导致误判，从而导致很多争议和损失，对我国工程建设的发展带来不利影响。

本文首先通过对超声波透射法基本理论的介绍，再立足于实际工程与仪器操作示例，分析和归纳了超声波透射法基桩检测的程序和常见问题，提出问题的解决办法，为工程检测人员提供一定的借鉴与参考。

超声波透射法检测的基本理论和步骤

超声波透射法基桩检测仪器种类繁多，但原理和组成基本相同。下面对这三种组成部分的基本原理进行介绍。

1.声检测仪

超声检测仪的功能就相当于电脑的主机和显示屏，一般由计算机，高压发射与控制，程控放大与衰减，A/D转换与采集四大部分组成。高压发射电路受主机同步信号控制，产生受控高压脉冲激励发射换能器，电声转换为声波脉冲传入被测介质，接收换能器接收到穿过被测介质的声波信号后转换为电信号，经程控放大和衰减对信号作自动调整，将接收信号调整至最佳电平，输送给高速A/D采集板，经A/D转换后的数字信号以DMA的方式送入计算机，进行各种数据处理。

2.机械提升装置

机械提升装置由定位滑轮，定位数据接线，声测管接口滑轮组成。起到一个收放换能器的媒介作用，检测时将径向换能器的接线搭在声测管接口滑轮上，再将径向换能器的线圈接线搭在数据滑轮上，这样就可以在检测仪屏幕上定位径向换能器的位置并得到每个测点的声波波形。

3.径向换能器

径向换能器由发射换能器和接收换能器两种组成。我们在运用超声波透射法时，首先要解决的问题是如何产生声波和如何接收经混凝土传播的声波，然后进行测量。解决这种问题就是通过发射和接收换能器的能量转换，发射换能器通过压电效应实现电能向声能的转换，而接收换能器通过压电效应实现声能向电能的转换。以水为中间介质，声波脉冲从发射换能器到接收换能器实现能量形式的转换，同时将波速，波幅数据和波形传至检测仪屏幕供检测人员观察，完成测试后，将数据导入计算机进行进一步的分析，最终做出检测报告并得出对基桩质量完整性类别的判断和说明。

4.工程实例

本文作者以南县至益阳高速桥梁基桩检测项目为例，采用ZBLU520A非金属超声检测仪，对超声波透射法基桩检测现场程序进行更加形象的描述，同时总结出检测过程中常见问题与解决方法以及经验。

首先进行现场的协调与组织，声测管中需施工单位配合提前灌满清水，然后将三角架架至离基桩3-5米远处，保证线圈整齐，再将定位滑轮牢固的架在三角架上，然后将发射与接收换能器放入声测管中直至放至桩底位置，再由检测人员接好各个数据线，将检测桩长，桩号等参数输入检测仪后进行检测。如下图所示：

1.采集不到首波波形

造成这种问题的原因大致有两种：一、接收换能器和发射换能器不在同一平面位置，且相差1M以上，可以通过线圈上线绳的刻度将接收和发射换能器调至桩底同一平面位置，再进行首波采集。二、桩底混凝土质量很差，如离析，沉渣等，导致声波在传播过程中衰减过快，从而无法采集波形。

2.检测仪显示换能器未到桩顶位置，而换能器已到桩顶

如果出现这种问题就要进行复测，复测之前首先通过线绳刻度确认所有换能器均已到达桩底位置，同时估算桩长是否足够，如果不够，那么这种问题就是由于桩长不够设计要求所导致的，如果桩长足够，则是定位滑轮读数误差所导致，需要将仪器送至计量院或工厂进行维修。

3.波形正常，而PSD曲线却有大幅畸变

这种问题在工程实例中屡见不鲜，很多检测人员因此对基桩完整性的质量造成误判，在超声波透射法检测报告的撰写过程中，我们对于基桩完整性的判断依据要以波形为主，同时综合波速，波幅，PSD曲线进行判断，只单独以PSD作为唯一标准是错误的，出现这种问题主要有两点原因：一、配合检测人员收放换能器的速度过快，导致仪器的读取误差。二、检测人员的‘增益参数值设置过大，导致PSD曲线发生畸变。在检测过程中匀速收起换能器，同时观察屏幕调节好增益值，就可以避免此类问题的发生。

结语

本文立足于工程实例，介绍了声波透射法的基本理论和现场检测的程序，归纳和提出了工程检测中的常见问题和解决办法，对于工程检测人员有一定的参考和借鉴意义，同时对于我国检测行业的规范性和整体性发展起到了很好的推动作用。

（作者单位：中南林业科技大学）

超声法检测技术篇4

关键词：基桩,检测,超声波

桩基础是桥梁的隐蔽工程, 由于施工条件和施工工艺等因素, 容易产生灌注混凝土缺陷。做好公路桥梁混凝土基桩完整性的检测就显得十分重要。在桥梁基桩缺陷检测中, 超声波透射法相对其他低应变反射波法、高应变动测法而言, 由于其加简单易行, 故应用十分广泛。现就有关问题进行探讨。

1 检测数量控制

超声波法是在桩身周边预埋一定数量的声测管, 超声波从一根声测管中发射, 在另一根省测管中接受, 通过测量声波参数声时、声幅、声等, 来检测混凝土的完整性的方法。用超声波检测钻孔灌注桩其优点, 是结果准确可靠, 不受桩长、桩径限制, 无盲区 (声测管范围内都可检测) , 可测桩底强区和桩底沉渣厚度, 桩顶不露出地面即可检测, 也可粗估混凝土强度。

公路桥梁混凝土灌注桩, 目前朝着大直径方向发展, 已经做到2.5米的直径, 上百米的长度已经不是新鲜事。无论长度和直径, 一般都大于房屋建筑工程, 有鉴于此, 公路桥梁检测有别于建筑桩基, 主要区别有以下几点:

1) 检测频率不同。房屋建筑混凝土桩, 按《建筑桩基检测技术规范》要求, 检测不应少于总桩数20%;按《公路桥梁桩基桩动测技术规程》规定, 公路工程桩基应进行100%的完整性检测, 其中埋设声测管采用超声波透射法检测的应不少于总桩数50%。特大桥等重要桥梁按100%检测;

2) 声测管的埋设数量。对房屋建筑, 桩径小于800mm时埋设2根管, 800mm至2000mm时不少于3根管, 大于2000mm时, 不少于4根管;公路工程基桩, 桩径不大于1500mm时, 应埋设三根管;当桩径大于1500mm时, 应埋设四根管;

3) 当桩径较小时, 声测管间距也较小, 其测试误差相对较大, 同时在桩径较小时, 预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题。因此, 公路基桩作出了严格要求, 超声法不适用于小于8000mm桩检测。

2 声测管埋设

预埋时应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内测, 定位准确, 并埋设至桩底, 声测管必须保持平行, 口高出桩顶300mm以上。其管底一定要封牢, 管顶在检测前应加盖或塞, 以防杂物落入堵塞, 影响换能器上下移动检测声测管埋设位置。根管位于等边三角形的顶角, 四根管埋设在过桩心的两条垂直线上。声测管宜采用金属管, 其内径应比换能器外径大15mm, 管的连接宜采用螺纹连接, 不漏水。一般钢筋笼的设计不是整桩长, 根据桩受力情况确定的, 而声测管应沿整长埋设。为保证底部钢管不变形, 要用加强箍给予固定。

3 声测管检测

被检桩的混凝土龄期应大于14d。实测时管内应注满清水, 作为声波耦合介质。

接受换能器、发射换能器装好扶正器后置于盛满水检测管中, 并在相同标高同步升降。自管底部开始检测, 其测点间距不宜大于250mm, 直至管顶。测量可采用水平同步检测简称平测法 (图a) 、高差同步检测亦称斜侧法 (图b) 、扇形测法 (图c) 。

(a) 平测; (b) 斜测; (c) 扇形扫测

布置测控点应该避开平行于声波方向主钢筋或者预埋的铁器, 测点还应该让检测范围覆盖全部的接合面或者怀疑部位。在水平同步检测时, 测量点距可取20~30cm, 但由于声波换能器本身的长度一般也有20cm, 加之工程现场难以对提升距离做到十分精确, 故目前很多检测单位实际取测点距为50cm, 以便于计算和控制检测距离;在高差同步检测时, 高差一般控制在40cm以内, 或水平检测角控制在30°~40°以内。

4 基桩混凝土缺陷性判别

测出各检测点的声时、波幅和频率值后, 应根据声速值、波幅值及PSD值 (斜率法) 分别进行统计和异常值的判断, 再综合确定桩身混凝土缺陷。当实测混凝土声速值低于声速临界值时, 应将其作为可疑缺陷区;当实测波幅值低于波幅临界值时, 应将其作为可疑缺陷区;当PSD值在某点附近变化明显时, 应将其作为可疑缺陷区。对于声时值和波幅出现异常的部位, 即有可能桩基缺陷部位, 应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行详测, 结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置极其严重程度。

声测参数异常情况一般为:1) 桩底沉渣:声速低, 波幅衰减严重;2) 层状缺陷:声速与波幅明显下降, 桩身则为断桩;3) 孔壁坍塌或泥团:若包裹声测管则波幅衰减严重, 斜侧可分辨;4) 混凝土离析:石多浆少, 波幅减小;浆多石少, 波幅不降, 声速下降;5) 蜂窝:声速下降不大, 波幅明显衰减。缺陷产生的原因大致有:护筒安防问题, 成孔时护壁处理不好, 泥浆含砂量大, 钢筋笼放置时间过长, 清空质量差, 混凝土灌注问题, 软土地层与地下水影响等。

5 结语

超声法是目前在土木工程中应用最多、也是最有效的探伤方法, 适合用来探测较大的空洞和裂缝。对于桩基础这样深埋于土中的隐蔽构造物, 拥有着复杂的检测环境不方便人工下桩检测, 将超声法运用于检测桩基础较其他普通检测方式可以大大增加检测的效率和准确性, 在以后的桩基检测项目中可以增加其运用的范围和深度。

参考文献

[1]JTG/T F81-01-2004.公路工程基桩动测技术规程[S].

超声法检测技术篇5

采用超声波法提取柿叶中的总黄酮,在考察乙醇体积分数、料液比、超声波功率和提取时间四个单因素的基础上,通过正交实验确定了柿叶总黄酮超声波法提取的.最佳工艺:柿叶粉浸泡18 h,乙醇体积分数60%,料液比1:50,超声波功率250 W,提取时间45min,结果表明,柿叶总黄酮总含量可达2.59%.在此最佳提取工艺下提取两次,可将柿叶中90%以上的黄酮提取出来.

作者：王宁李远志徐莉珍楠极 WANG Ning LI Yuan-zhi XU Lizhen NAN Ji 作者单位：王宁,WANG Ning(北京加福得食品有限公司,北京,100300)

李远志,徐莉珍,楠极,LI Yuan-zhi,XU Lizhen,NAN Ji(广州华南农业大学食品学院,广东,广州,510642)

超声波法提取发菜多糖工艺研究篇6

关键词：超声波提取；发菜多糖；工艺；单因素试验；正交试验

中图分类号：TS245 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0054-03

发菜，学名发状念珠藻，是一种陆生丝状蓝细菌，因其色黑而细长、似人的头发而得名。发菜口味鲜美并具有极高的营养价值，含有丰富的蛋白质以及人体所必需的八种氨基酸和各种维生素；同时，其也是一味极好的药材，具有平肝潜阳、清肠止痢的功效。超声波作为一种新型的提取技术在天然物质的提取中已得到广泛应用，本文利用超声波法进行发菜多糖提取工艺的研究。

1 材料与方法

1.1 试剂及仪器

发菜（产于可可西里）；葡萄糖（AP），无水乙醇，浓硫酸（AP），6%苯酚溶液；超声波清洗机，可见—紫外分光光度计UV2000，高速冷冻离心机AVANTI J-E。

1.2 单因素试验

选取提取时间、料液比、超声波功率和提取温度4个因素，研究它们对发菜多糖提取率的影响。

1.2.1 提取时间的影响准确称量1.00 g发菜样品4份，分别加入30 mL蒸馏水，置于超声波清洗仪中，分别提取20，30，40，50 min，滤出残渣，提取2次，将提取液移置到100 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL加入无水乙醇10 mL，在5 000 r/min条件下离心20 min，取沉淀加水溶解于50 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL于比色管中，加入1 mL 6%苯酚溶液和7 mL浓硫酸，40 ℃热水浴30 min后在冰水浴中放置5 min，测其吸光度。

1.2.2 料液比的影响准确称量1.00 g发菜样品5份，分别加入20，30，40，50，60 mL蒸馏水，置于超声波清洗仪中，超声波提取30 min，滤出残渣，提取2次，将提取液移置到100 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL加入无水乙醇10 mL，在5 000 r/min条件下离心20 min，取沉淀加水溶解于50 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL于比色管中，加入1 mL 6%苯酚溶液和7 mL浓硫酸，40 ℃热水浴30 min后在冰水浴中放置5 min，测其吸光度。

1.2.3 超声波功率的影响准确称量1.00 g发菜样品5份，分别加入40 mL蒸馏水，置于超声波清洗仪中，在超声波功率分别为50%，60%，70%，80%，90%条件下提取30 min，滤出残渣，提取2次，将提取液移置到100 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL加入无水乙醇10 mL，在5 000 r/min条件下离心20 min，取沉淀加水溶解于50 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL于比色管中，加入1 mL 6%苯酚溶液和7 mL浓硫酸，40 ℃热水浴30 min后在冰水浴中放置5 min，测其吸光度。

1.2.4 提取温度的影响准确称量1.00 g发菜样品5份，分别加入40 mL蒸馏水，置于超声波清洗仪中，在40，50，60，70，80，90 ℃下分别超声波提取30 min，滤出残渣，提取2次，移置到100 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL加入无水乙醇10 mL，在5 000 r/min条件下离心20 min，取沉淀加水溶解于50 mL容量瓶中，加水定容；取2 mL于比色管中，加入1 mL 6%苯酚溶液和7 mL浓硫酸，40 ℃热水浴30 min后在冰水浴中放置5 min，测其吸光度。

1.3 正交试验

1.3.1 正交设计采用单因素试验的4个因素：提取温度（A），提取时间（B），料液比（C），超声功率（D）。每个因素设3个水平，依据L9（34）正交表（见表1）进行试验。

1.3.2 样品液的制备分别取发菜样品9份，每份精确称取1 g置于具塞瓶中，按正交试验设计方案，进行超声波提取，过滤；将滤液移置于100 mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀，精确量取2 mL加入无水乙醇10 mL；离心，取沉淀加水溶解，移置于50 mL容量瓶中，加水至刻度，作为备用样品液。

1.3.3 对照样品溶液的制备精确称取在105 ℃干燥至恒重的无水葡萄糖60 mg，置于100 mL容量瓶中加水溶解，并稀释至刻度，摇匀，即得对照品溶液（每100 mL中含无水葡萄糖0.6 mg）。

1.3.4 标准曲线的绘制精确量取对照品液1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL分别置于50 mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀；精确吸取上述各溶液2 mL置具塞试管中，分别加入6%苯酚溶液1 mL混匀，再迅速加入硫酸7 mL，摇匀，于40 ℃水浴中保温30 min后置冰水浴中5 min，取出；另精确吸取蒸馏水2.0 mL作为空白对照；在490 nm波长处测定吸光度，以浓度c（μg/mL）与吸光度作线性回归，回归方程为：c=0.229×A+0.094，R2=0.983。标准曲线如图1所示。

1.3.5 样品含量测定精确吸取样品溶液2.0 mL，加入6%苯酚溶液1 mL混匀，再迅速加入硫酸7 mL摇匀，于40 ℃水浴中保温30 min后置冰水浴中5 min，取出；另精确吸取蒸馏水2.0 mL作为空白对照；从标准曲线上读出样品溶液中发菜多糖含量，按干燥品计算。

2 结果与分析

2.1 提取时间对发菜多糖提取率的影响

2.2 料液比对发菜多糖提取率的影响

2.3 超声波功率对发菜多糖提取率的影响

2.4 提取温度对发菜多糖提取率的影响

2.5 超声波提取发菜多糖的工艺优化

3 结论

通过正交试验优化得到的超声波法提取发菜多糖的最佳工艺条件为：提取温度60 ℃、提取时间20 min、料液比1∶50、功率100 W，提取2次，发菜粗多糖提取率为7.369%。此工艺可以快速、大量提取发菜多糖，有利于发菜的深加工。

超声法检测技术篇7

1、工作原理及优缺点

超声波透射法的基本原理是利用超声波在不同阻抗 (密度、截面积、强度) 的介质中传播时各个声学参数 (波速、波幅等) 的变化, 判断桩身混凝土质量;同时通过深度记数器定量地得出缺陷的深度及厚度, 来判断桩基的完整性。

超声波透射法是目前市场上比较成熟的一种检测方式, 其存在以下优势: (1) 声测管一般埋置至桩底, 检测覆盖整个桩基的长度, 且检测多个断面, 可以全面详细的检测整个桩基的完整性; (2) 换能器步距目前已经可以做到1CM, 可以对整个桩基进行更加细致的扫描检测, 保证检测桩基完整性的准确性, 且能够更加准确的确定各个缺陷位置和大小; (3) 国内规范规定了不同桩径埋置不同数量的声测管, 超声波透射法完美解决了检测时桩基桩径和桩长的限制; (4) 现场检测比较简单快捷, 且能够快速准确判定桩基的完整性, 因此国内规范规定了“对重要工程的钻孔灌注桩, 采用超超声波透射法检测的桩数不应少于50%”。

超声波透射法有其优势, 但也存在一些不足之处: (1) 由于其检测方式的限制, 正常平测时只能准确确定竖向缺陷的位置, 而要确定缺陷范围时, 必须进行加密斜测, 且后期处理起来比较复杂; (2) 声测管两两进行检测, 所得数据只是声测管之间一定范围内的完整性, 不能完整检测所有水平方向的的混凝土是否存在缺陷, 存在一部分检测不到的地方。例如埋置3根声测管的桩基, 桩中心就是检测不到的地方, 无法判断桩中心是否存在缺陷; (3) 超声波透射法对声测管中的水质有要求, 要求灌入清水, 但实际施工时水质无法保证, 一旦有泥浆附在声测管管壁上, 容易造成误判桩基完整性;且声测管存放时间无法控制, 容易有铁锈, 检测时易造成信号衰减; (4) 声测管价格较高, 且检测费用比低应变高, 造成工程成本增加。

2、现场检测时出现信号故障的判断与处理

(1) 检测时突然无法接收到信号

原因是声测管内没有水或者换能器损坏。解决方法:一、检查声测管内是否注满水, 如无水, 可往声测管注满水, 继续检测;二、如声测管有水, 可将换能器提出, 靠近十字交叉, 进行数据采集, 接收信号, 如无波形, 可判定换能器问题, 重新换副换能器, 进行检测。

(2) 信号衰减, 时好时坏

原因是:一、换能器内部电子元件接触不好或者换能器连接线破损;二、声测管内水质较差, 如铁锈较多。解决方法如下:一、检查换能器或连接线, 如有损坏, 更换;二、进行声测管换水, 所以在进行声测管施工时, 声测管尽量不要放置时间过长, 且在浇筑时灌入清水, 达到检测龄期时, 尽快进行检测。

(3) 桩头部位声学参数异常, 或者无法接收到信号

原因如下:一、随着换能器提升, 声测管水位下降, 未能及时加水造成;二、在破除桩头混凝土时, 由于震动, 混凝土存在细小裂隙, 肉眼无法看到, 或者声测管与混凝土之间存在间隙造成。三、桩头混凝土存在缺陷。解决方法根据具体情况处理, 无水时加水, 或者破除松散混凝土后再次检测。

(4) 桩底部位声学测参数异常, 甚至无法接收到信号

原因如下:一、底部沉渣过厚;二、换能器不在同一断面。解决如下:将换能器提升3-4m后信号调试, 调试结束后将换能器放置桩底开始测试。

(5) 检测过程对异常信号的判断

检测过程中, 如发现个别测点较其他测点声参数异常, 可能是仪器对首波声时及波幅判断不对, 分析时应手动调整;如果发现连续多个测点声参数异常, 测试时应将换能器回放进行复测, 若仍如此, 大多数是缺陷所致而并非操作不当。

3、检测异常声学参数与缺陷性质的关系

(1) 混凝土离析:一、粗骨料较多, 而砂浆少, 波速不变或偏高, 波幅衰减。造成此种原因是由于粗骨料强度高于砂浆, 检测时波速基本不会降低甚至要比正常偏高, 但由于细集料缺失, 骨料之间存在间隙, 声波传递的界面增多, 波幅下降。二、粗骨料少而砂浆多的缺陷, 则是波速衰减, 波幅不变或略微偏高。

(2) 桩基缩径、夹泥缺陷:波速、波幅明显衰减。因为缩径或夹泥缺陷处强度明显低于正常混凝土且存在间隙, 造成波速, 波幅和正常混凝土相比明显衰减。

(3) 桩底缺陷:混凝土波速、波幅明显衰减, 主要是由于桩基灌注前清孔不彻底或清孔后等待灌注时间过长, 造成桩底存在沉渣;或灌注时导管离桩底距离过大造成混凝土分成离析。

(4) 桩头缺陷:桩头波速、波幅缓慢或明显衰减, 主要是由于桩头压力降低, 混凝土密实度降低, 强度下降造成;而且混凝土在浇筑过程中上部粗骨料较少、浮浆及气泡较多, 且浇筑高度不足, 泥浆未能完全排出, 造成离析、夹泥, 导致波速、波幅明显衰减。

(5) 断桩:混凝土波速、波幅明显衰减, 或无法接收波形, 主要是由于灌注混凝土时导管拔空, 二次浇注, 或浇筑停滞时间过长, 混凝土初凝, 处理不当, 形成断桩, 检测时造成波速、波幅急剧下降、波形严重畸变或无接收波形, 且该庄所有检测断面的声学参数同一位置范围内均存在上述异常情况。

4、结语

超声波透射法是目前使用最多的一种检测方法, 特别对混凝土缺陷 (离析、夹泥) 时, 声学参数有明显的变化, 且通过斜测能够准确判断缺陷的位置和大小, 依据规范对桩基进行完整性判定。但是《规范》中在叙述超声波透射法适用范围时, 回避了桩身强度推定问题, 因为以实测的波速来推定混凝土的强度存在一定的误差。所以, 在判断桩基完整性时, 除了根据声学参数来判断, 还必须结合地勘报告、施工工艺、甚至施工记录综合分析, 进行综合判断。

参考文献

超声法检测技术篇8

某新建桥梁工程桥梁宽12 m，其中机、非混合车道8 m，道路两侧各设置人行道2 m，桥梁跨径为(17.75+22+17.75)m。基桩设计参数:钻孔灌注桩，桩径1 200 mm,3根桩长14 m(0-1,0-2,0-3),3根桩长15 m(3-1,3-2,3-3)，共6根桩，桩身混凝土强度C30。

根据委托单位提供的设计及施工资料，各检测桩的情况见表1。

2 超声波透射法

2.1 基本原理

超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是:由超声脉冲发射源向混凝土内发射高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性;当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低;当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射;根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置。

2.2 检测仪器

采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-ST01C一体化数字超声仪，包括35双孔径向换能器等。

2.3 检测步骤

本工程单个基桩共设3根测管，共3个剖面。

1)将发射与接收换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处;2)发射与接收声波换能器以相同标高同步上升，测点间距为250 mm;3)实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，并同时显示频谱及主频值;4)在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点;5)对另外的两个剖面进行上述步骤检测。

2.4 桩身完整性判定

根据桩身混凝土的均匀性，是否存在缺陷及缺陷的严重程度，将桩身的完整性按四类划分:Ⅰ类桩:各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异常;Ⅱ类桩:某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常，无声速低于低限值异常;Ⅲ类桩:某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常;两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常;局部混凝土声速出现低于低限值异常;Ⅳ类桩:某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常;两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现明显异常;桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波，接收信号严重畸变。

3 检测结果

超声波透射法检测各桩结果汇总于表2。本次检测共检测6根桩，其中Ⅰ类桩6根，占所测桩数的100%;没有Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类桩。

4 结语

本次检测共检测6根桩，其中Ⅰ类桩6根，占所测桩数的100%;无Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类桩，满足工程设计要求，检测结果可供类似工程参考。

摘要：通过分析超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理,借用RS-ST01C一体化数字超声仪测试记录某桥梁工程基桩不同侧面、不同高度上的超声波动特征,经过处理分析判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置,进而对基桩的工程质量做出判断。

关键词：超声波透射法,基桩,混凝土强度

参考文献

[1]JGJ 106-2003,建筑基桩检测技术规范[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑基桩技术规范[S].

[3]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

基于超声法的微量SF6泄漏检测篇9

SF6绝缘和灭弧性能优良,化学性质稳定,被广泛应用于高压电气设备中[1,2],如:气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)、高压变压器、断路器等。由于电力设备的制造和安装差异、老化以及运行维护过程中存在不当操作,可能导致SF6发生泄漏[3]。一方面,泄漏的SF6气体在放电或高温作用下会发生分解产生有毒气体,而且SF6密度比空气大,易造成低层空间缺氧从而使人窒息[4]。另一方面,电力设备的SF6泄漏会导致其绝缘性能下降,可能引发故障[5]。因此,为确保电力设备的可靠运行,保障现场工作人员的人身安全,准确检测出SF6的泄漏浓度具有重要意义。目前,常见的SF6气体浓度检测方法有红外吸收法、电化学传感器法、气相色谱法、超声检测法等[6]。红外吸收法虽然检测精度很高,但其设备造价成本较高;电化学传感器法在使用过程中易受环境中某些物质影响而中毒失效,灵敏度亦会随年限而降低;气相色谱法价格高昂又受实验室条件的限制,无法运用于现场检测。相对而言,超声法具有造价低廉、设计简单、不易受电磁干扰影响、易于安装等优势,适合运用于电力系统的现场在线监测[7]。

本文在前人的研究基础上,结合不同频率的超声波在二元混合气体传播过程的相位变化特点,根据气体状态方程推算出相位角与待测气体浓度之间的关系。使用单通道超声传感器进行检测,通过改变频率采用DFT测相位角法测得其相位差,改善了单独测时间精度不高和双通道不能保证完全相同的严苛性问题。设计并应用更为精确的定标容器对检测浓度进行标定,实现SF6浓度的精确检测。

1 超声法测气体浓度原理

超声波为一种弹性波,在不同浓度气体介质中的传播速度会发生变化[8]。对于二元混合气体,常温常压下可视为理想气体,超声波在气体中以高频、小振幅振动传播,该过程被视为绝热过程[9]。根据理想气体模型,其声速可由气体相对分子质量、温度等参数表示。对于单一成分气体,其声速为:

式中,γ为气体的定压比热与定容比热的比值;M为气体的相对分子质量;R为摩尔气体常数;T为温度。

对于二元混合气体,其平均声速为:

式中,为二元混合气体平均声速;为混合气体的定压定容比热比;为混合气体的平均相对分子质量。

设α、β分别为待测气体和背景气体,Mα、Mβ分别为α、β气体的相对分子质量。则有:

式中,n为α气体的浓度,1-n为β气体的浓度;分别为α、β气体的定容比热容;分别为α、β气体的定压比热容。

由式(2)~式(4)整理可得:

对式(4)解方程仅有单根,可求得α气体的浓度:

为方便求解,求出方程中的系数A、B、D,引入参量Y:

则求得浓度方程的3个系数分别为参量Y的表达式:

由上式推导可知,参量Y可由混合气体声速和温度T求得,当确定背景气体及待测气体时,其他参数均为易于获取的常量,温度T亦可通过高精度温度传感器获得。因此,求得混合气体声速便可求得气体的浓度n。

综合式(6)~式(10),化简可求得:

综上所述,在温度压强相同条件下,求待测气体浓度n便可转化为求混合气体平均声速的问题。

2 基于测相位的气体浓度检测

2.1 相位差法测声速

常用的声速测量方法是检测出超声波的传输时间,即固定超声波通过气体介质的距离,发射超声波的同时开始脉冲计数,直到检测到回波信号的幅值超过一定阈值后停止计数,再与计数周期相乘便得到超声传播时间[10],固定的传播距离除以该时间即为声速C。但是由于超声换能器收发头振动、噪声干扰以及超声波在气体介质中能量衰减特性,使得最终所测时间精度不高。为解决此问题,有学者提出采用双腔式两组超声测量通道法进行检测[8],分别检测背景气体和待测气体超声传播参数,经差分后间接测定气体的浓度。但是两个通道的换能器特性、声程、温度等条件需要保证严格相同,因此难以实现。

本文采用单通道检测,通过检测改变两次发送脉冲驱动的频率而引起的相位差来计算出混合气体中的超声传播速度。该方法实现如下:分别采用两个频率差很小的脉冲驱动信号f1、f2来驱动发射传感器,经过混合气体的腔室后。其声程可表示为:

式中,t为超声波传播时间;T1、T2分别为两驱动信号的周期;n1、n2分别为2个超声波在固定通道中传播的周期数;t1、t2分别为经过整数周期后所余时间;为混合气体平均声速;设定(其中,△f=f1-f2)时,n2=n1或n2=n1+1,因此求出t1、t2的差值即可。

t1、t2非常微小,难以直接通过脉冲计数获得。本文通过相位差法来测混合气体中的声速,式(12)、式(13)变式可得,超声传播距离L与相位差的表达式如下:

式中,θ1、θ2分别为超声接收传感器产生的不同相位差;λ1、λ2分别为2个频率下超声波长。

由式(15)、式(16)可求得其相位差为:

由改变频率法的两束超声波经过混合气体腔室后的产生相位差的过程如图1所示。

则超声波在混合气体中的波速为:

由此,声速的测量便转化为超声波收发信号的相位差的检测。

2.2 DFT测相位

中心频率为f0的输入信号x(t),以采样频率fs进行采样,得到深度为N的采样序列x(n),则x(n)的离散傅里叶变换为:

其中,k=0,1,…,N-1。若X(k)最大谱线对应的k记为m,则式(19)可得基波频率的相位为[11]:

两列超声回波信号经过调理后,由A/D分别采样后进入处理器,处理器通过对采样信号做DFT变换后测出该频率下的相位,最后计算出两频率下接收信号的相位差。

3 检测系统的设计与实现

本文所述的超声检测SF6气体浓度系统结构框图如图2所示,主要包含超声波信号的发射与接收、温度信号的采集、与上位机的通信以及数字相位计测相差。由ARM顺序发出2个频率分别为f1、f2的脉冲经过发射电路驱动发射换能器工作,经过含有待测混合气体的腔室后,回波信号通过滤波放大处理,由A/D分别采样后进入ARM,由数字相位计得到2个频率超声信号的相位差,进而实现SF6浓度的测量。

超声发射电路是由超声波驱动电路和超声波换能器(探头)构成,如图3所示。本文所选超声换能器中心频率约40 k Hz,发射驱动电压为10Vpp。ARM以41 k Hz的频率发出6-8个连续PWM脉冲波,信号输入至SP3232后通过其升压、电压极性反转特性,在输出端产生12Vpp电压来驱动超声换能器工作。待接收端完成信号采集后,用上述方法继续发送6-8个40 k Hz的连续PWM脉冲波驱动换能器工作,完成下一次检测。

超声波传感器将超声回波信号转变成电脉冲信号,但是单片机无法直接采集该信号,因此需要进行信号调理,其接收电路如图4所示。超声波信号在传播过程中会伴随着能量的衰减,接收到的信号也会引入杂波,因此在硬件设计中,采用了两级带通滤波放大,最后达到了峰-峰值为2 V、中心频率在40 k Hz附近的回波信号。两列回波信号先后通过A/D模块进行采集进入ARM处理器。

4 实验及结果分析

由于气体浓度检测受温度、压力等因素的影响较大,气体均匀混合所需要的时间也与气体流量有关,特别是低浓度检测时对标准气体检测要求更高,故自行构建了气体标定装置。该气体浓度标定装置如图5所示,装置主要由真空主腔体、腔体盖板、过渡板、真空穿通电极、温度计、流量计、压力表等构成。腔体内壁涂有聚四氟乙烯以减少气体吸附,超声传感器安装在盖板内侧的可拆卸过渡板上,电源及信号通过真空穿通电极实现内外传输。检测前先将腔室抽真空,而后缓慢充入一定浓度的标准气体,观察气体流量计示数以便调节进气流量大小,待腔室充满后开始检测。重复上述过程,改变充入的标准气体浓度,并观察各监测仪表示数以保证每次实验环境及条件的一致性,经过多次实验完成SF6浓度标定工作。

实验中,真空腔室长度为0.4 m,温度为25℃,选取采样频率fs为1 MHz,运算过程中各参数为:Mα=146.06 g/mol,CVα=0.603 k J/(kg·K),CPα=0.66 k J/(kg·K),CVβ=0.72 k J/(kg·K),Mβ=28.96 g/mol,CPβ=1.007 k J/(kg·K)。实验过程中通入的SF6标准气体浓度和超声法检测的SF6浓度实验数据,如表1所示。

由表1数据可知,超声法检测的SF6浓度精度能达到μL/L水平,其平均相对误差在5%以内,满足大部分使用要求。

5 结束语

本文以检测电气设备中SF6泄漏为背景,采用超声法对其进行检测。首先结合二元混合气体模型,对微量气体浓度理论计算公式进行简化,寻找出待测气体浓度与声速的相关性。其次,建立单通道超声检测模型,采用DFT数字相位计测相位差法求取声速,进而得到待测气体浓度。最后,通过设计的超声检测系统对SF6标准气体做检测试验。为保证定标检测试验的可靠性与一致性,本文构建气体标定装置,严格保证标定时温度、流量、压力等因素相同。实验结果表明:由超声技术检测二元混合气体浓度是可行的,对SF6浓度检测,精度可达到μL/L水平,在电气设备周围的SF6浓度监测应用方面具有广阔前景。

参考文献

[1]TANG J.Partial discharge recognition through an analysis of SF6decomposition products part 1:decomposition characteristics of SF6under four different partial discharges[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2012.

[2]王先培,李晨,赵宇,等.基于紫外光谱SF6电气设备内SO2组分在线监测法[J].高电压技术,2015,41(1):152-158.

[3]袁仕奇.高压电气设备SF6气体泄漏检测方法比较[J].南方电网技术,2013,7(2):54-58.

[4]陈长江,阳小明,李天倩,等.相对时差超声法检测微量SF6浓度及FPGA实现[J].西华大学学报(自然科学版),2014,33:54-56.

[5]王雷.高性能红外SF6传感器[J].仪表技术与传感器,2013(1):7-9.

[6]蔡艺剧.一种新的微量气体浓度检测方法[J].化工自动化及仪表,2012,39(4):477-479,497.

[7]朱昌平,单鸣雷,刘永富,等.基于CPLD的SF6微量气体浓度检测仪[J].仪器仪表学报,2005,26(s1):448-449.

[8]张晓花,朱昌平,单鸣雷,等.超声宽量程微量气体浓度检测的仿真研究[J].声学技术,2008,27(1):40-43.

[9]单鸣雷,王月庆,朱昌平,等.微量浓度二元混合气体的超声检测研究[J].压电与声光,2009(1):129-131.

[10]阮建富,张宏建.一种测量超声波传播时间的装置[J].自动化仪表,2006,27(3):35-38.

超声法检测技术篇10

关键词：超声回弹综合法,回归分析,测强曲线,影响因素分析

回弹法、超声回弹综合法为国内常用的两种无损检测混凝土强度方法, 与钻芯法、后装拔出法、贯入阻力法、剥离法和折断法等半破损检测方法相比, 无损检测方法最大的优点是对结构或构件不构成物理破坏, 其次还具有成本低、操作简便、工作量小等特点。超声回弹综合法顾名思义, 就是综合两者, 通过这种整合消弭或减轻内外部因素的影响, 从表面弹性和塑性性能与密实度、孔隙等内部状况两方面综合对构件或结构性能进行评价, 提高了单一物理量无损法检测混凝土强度的精度。

自从上世纪60年代综合测强法被提出以来, 各国进行了大量研究, 罗马尼亚、日本、美国等国都出版了相应规范, 综合测强法以其高精度、低成本、易操作、速度快等优点得到越来越广泛的应用。我国从上世纪70年代开始对超声回弹综合测强法进行了大量的研究, 先后出版了CECS02:88和CECS02:2005两本规范, CECS02:05规范首次建立了全国统一的测强曲线, 然而建立曲线采用的数据不包括辽宁地区, 实际应用中全国曲线也不能很好的推测辽宁地区混凝土的强度, 因此辽宁省于2009年开展了辽宁区域超声回弹综合法应用研究工作, 其中主要进行了超声回弹综合法测强的影响因素分析工作, 以保证建立曲线的准确性和适用性。

1 实验方案

1.1 实验材料

水泥四种, 分别为沈阳盾石 (PO42.5) 、丹东工源 (PO42.5) 、阜新鹰山 (PO42.5) 和大连小野田 (PO42.5) , 为四个地/市常用的水泥品种;粗骨料三种, 分别为辽阳小屯碎石 (1～3cm) 、大连谢屯矿 (5～31.5mm) 和朝阳长宝碎石 (16～31.5mm) , 为辽宁地区有代表性的碎石;外加剂三种, 分别为大连硅粉、AW-3减水剂和营口天成FF-JS-2, 为辽宁地区常用外加剂;砂子采用浑河中砂;拌和用水采用沈阳普通自来水。

1.2 实验器材

本实验采用的回弹仪为HT225A型混凝土回弹仪, 超声检测选用CTS-25型非金属超声波检测仪, 抗压强度实验使用NYL-200D型压力机, 每次实验之前均检查仪器, 检查符合CECE02:2005相关规定后方进行检测。

1.3 实验因素

本实验取水泥品种、骨料品种、外加剂和养生条件四个因素。水泥品种包括丹东工源、大连小野田和阜新鹰山三个水平;骨料品种包括辽阳小屯、朝阳长宝、大连谢屯矿三个水平;养生条件包括干燥养生、标准养生和潮湿养生以及26d标准养生+2d浸水、28d标准养生和26d标准养生+2d暴晒六种情况;外加剂包括加大连硅粉、加AW-3减水剂和加营口天成F-JS-2三个水平。

1.4 实验参数

实验试件采用150×150mm标准试件, 钢模振动成型, 强度等级均为C40, 每个实验水平一组试件, 六块标准试件一组, 共15组90块试件, 全部试件 (除养生条件对比试件外) 都采取28d标准养生。本实验以沈阳地区为基础, 以沈阳市C40混凝土配合比为基础配合比, 各影响因素的不同水平的试件在制备中只改变基础配合比中对应项, 其它各项保持不变, 基础配合比如表1。

2 实验结果及分析

本实验共采集15组90个试件的超声声速值、回弹值和抗压强度值, 根据CECS02:2005规定处理数据—每个试件的声速值取平均值;回弹值去掉三个最大值和三个最小值, 剩下10个回弹值取平均值;抗压强度值换算为MPa。为保证数据均匀准确并具有代表性, 减少异常值和异常组对回归分析和影响因素分析的影响, 采用格拉布斯检测 (以下简称G检测) 检测异常数据, G检测大于95%即为高度异常值, 大于99%应予以剔除;异常数组用CECS:2005第6.0.8条检测, 实测抗压强度值差异过大的数据组将被剔除。本文采用将影响因素数据代入测强曲线的方法研究各影响因素对测强曲线的影响。课题初步建立的辽宁地区测强基本曲线如式1:

f=0.0067v2.487R1.298 (1)

式中:v为声速值; R为回弹值。曲线相对标准误差11.987;相关系数0.940。

建立测强曲线所用的回归分析就是利用统计学方法确定混凝土试块抗压强度、声速值和回弹值之间相互依赖的定量关系。这种定量关系会随着数据数量与质量的变化产生变化, 不是一成不变的, 随之而来的相对标准误差和相关系数的变化体现出这种变化是向“好”的方向变化, 还是向“坏”方向变化。如果相对误差减小, 同时相关系数增大说明新的数据的加入使测强曲线更加精确, 不需修正, 反之则需要根据具体情况加以修正。根据以上思想, 分别将影响因素不同水平的数据加入辽宁地区原有数据中对比前后测强曲线各参数及相对标准误差和相关系数的变化, 整理如表2:

从表2可得出以下结论:

(1) 外加剂对测强曲线的建立有影响, 因为外加剂品种众多, 需要根据具体情况加以修正。

(2) 养生条件对测强曲线在特定条件下有影响, 例如干燥状态与标养26d后浸水两种情况, 在实际工程中对养生条件加以限制不仅可以挺高混凝土结构物强度和质量, 还有利于质量监控, 也避免了运用测强曲线时的修正。

(3) 骨料方面, 同样是碎石, 不同品种对测强曲线没有明显影响, 不需修正。

(4) 数据显示水泥品种对测强曲线建立有影响, 实际曲线建立过程中应事先确定这种影响是“好”的还是“坏”的, 然后根据具体情况决定是否修正。

3 结论

综合上文数据及相关分析, 可以得出骨料品种对于超声回弹综合法测强无影响, 可不予特殊考虑;不同品种外加剂对综合法测强影响不同, 需根据具体外加剂种类加以分析, 影响显著的需制定修正系数加以修正;养生条件会对综合法测强有影响, 在施工中严格执行规范规定即可避免影响;水泥品种对综合测强法有影响, 在建立测强曲线时应事先确定是否需要修正。本文仅从四个主要的影响因素入手分析, 旨在提出一种分析影响因素的方法, 在综合法测定强度工作中或制定地方测强曲线时, 需要根据当地具体情况分析影响因素以保证测强曲线的准确性和适用性。

参考文献

[1]潘伟行.超声回弹综合法测强度及影响因素的研究[J].混凝土, 2002, (8) .

[2]孟凡深.无损测强主要影响因素的显著性分析[J].福建建材, 2005, (2) .

[3]陈钢.超声回弹综合法检测修正的必要性分析[J].广州建筑, 2008, (5) .

[4]徐明, 黎俊, 石平府.超声回弹综合法测强规程 (CECS02:2005) 在南京地区适用性的验证[J].江苏建筑, 2008, (2) .

[5]吴德义, 杨基明.石子粒径对超声回弹测强曲线的影响[J].施工技术, 2001, (2) .

[6]GB4883-85, 数据的统计处理和解释异常值的判断和处理[S].

[7]CECSO2, 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程[S].

超声法检测技术篇11

摘要以多糖提取率为指标，应用单因素试验方法考查表面活性剂、液料比、超声功率、超声温度、超声时间对苦瓜中总多糖提取率的影响，并通过正交实验优化提取工艺。结果表明，表面活性剂（吐温80）的用量为9 μL，最佳工艺条件是：提取温度60℃，液料比1∶35，提取功率70%，提取时间

30 min。

关键词表面活性剂；苦瓜；多糖；超声法；工艺

中图分类号：TQ914 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）12-0115-03

苦瓜，葫芦科苦瓜属（Momordica）一年生草本攀缘植物果实。苦瓜具有消暑清热、明目解毒之功效[1]。苦瓜种子和果实具有很强的生理活性，具有明显的降血糖、抗肿瘤、杀精等作用。目前，已分离出三萜、甾类、生物碱、蛋白、有机酸及多糖等[2]。苦瓜中的多糖是一种重要的活性成分，具有降血糖，抗氧化，抗肿瘤，提高免疫力等作用。本实验采用的超声法协同表面活性剂通过正交实验来优化苦瓜多糖的提取工艺

研究。

1 材料与试剂

1.1 材料

苦瓜购买于吉林农业科技学院周边蔬菜超市，洗净，切片，晒干，备用。

1.2 试剂

葡萄糖标准品（吉林生物制品检验所），3，5-二硝基水杨酸，氢氧化钠，无水亚硫酸钠，乙

醇等。

2 方法

2.1 葡萄糖标准溶液的制备

精密称取在120℃下减压干燥至恒重的葡萄糖对照品100 mg于100 mL容量瓶中，加适量蒸馏水，溶解，放冷，并定容至刻度，即得浓度为1 mg/mL葡萄糖对照品溶液。

2.2 标准曲线的制备

取6支20 mL具塞刻度试管，准确量取葡萄糖标准溶液0 mL，0.2 mL，0.4 mL，0.6 mL，0.8 mL，1.0 mL加蒸馏水至2 mL，DNS 1.5 mL，将各管摇匀，在沸水浴中准确加热5 min，取出，冷却至室温，蒸馏水定容至10 mL，混匀，于520 nm处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，葡萄糖含量（mg）为横坐标，绘制标准曲线。

2.3 多糖提取及测定方法

精密称取0.5 g样品于50 mL锥形瓶中，加入适量蒸馏水，适量表面活性剂，超声波提取，过滤至50 mL容量瓶中，蒸馏水定容至50 mL，待测。准确移取待测液2 mL于20 mL具塞试管，加入DNS试剂1.5 mL，摇匀，沸水浴加热5 min，取出，冷却至室温，蒸馏水定容至10 mL，颠倒混匀，520 nm处测定样品吸光度[3]。

2.4 单因素试验

2.4.1 超声功率对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在提取温度为50℃，表面活性剂为6 μL，液料比为1∶20，提取时间为20 min，功率分别为50%，60%，70%，80%，90%（W）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.4.2 料液比对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在提取温度为50℃，表面活性剂为6 μL，提取时间为20 min，功率为80%，液料比分别为1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50（g/mL）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.4.3 提取时间对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在提取温度为50℃，表面活性剂为6 μL，液料比为1∶20，功率为80%，提取时间分别为15、20、25、30、

35（min）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.4.4 提取温度对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在功率为80%，表面活性剂为6 μL，液料比为1∶20，提取时间为20 min，提取温度分别为40、50、60、70、80（℃）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.5 正交试验设计

在前期单因素试验的基础上，选取对多糖提取影响显著的因素，设计合理的正交实验。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

图1 葡萄糖标准曲线

3.2 正交实验结果

在单因素试验基础上，选取吐温80的量为

9 μL，以对提取影响比较大的液料比，提取时间，提取功率，提取温度四个因素设计L9（34）正交实验[4]，试验因素与4 结语

与传统提取方法相比，超声提取能大大提高提取过程的传质效率，而表面活性剂又具有增溶作用，这使苦瓜细胞组织中的多糖成分能够更加迅速释放，提高提取效率，缩短提取时间，大大提高了苦瓜多糖的提取效率。通过本实验得到最佳提取条件为，表面活性剂（吐温80）的用量为9 μL，提取温度60℃，液料比1∶35，提取功率70%，提取时间30 min。这对苦瓜多糖的结构的分析及其功效研究和开发奠定基础。

参考文献

[1] 查青，董英，徐斌.药食两用植物（Ⅱ）-苦瓜的药理作用研究概况[J].食品研究与开发，2005，26（3）：33-35.

[2] 钟正.苦瓜多糖研究综述[J].广东化工，2011，2（38）：91.

[3] 赵凯，许鹏举，谷广烨.3，5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J].食品科学，2008，29（8）：534-536.

[4] 何雁，马志庆.医药数理统计[M].北京：科学出版社，2009，3：101-172.

（责任编辑：刘昀）endprint

30 min。

关键词表面活性剂；苦瓜；多糖；超声法；工艺

中图分类号：TQ914 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）12-0115-03

研究。

1 材料与试剂

1.1 材料

苦瓜购买于吉林农业科技学院周边蔬菜超市，洗净，切片，晒干，备用。

1.2 试剂

葡萄糖标准品（吉林生物制品检验所），3，5-二硝基水杨酸，氢氧化钠，无水亚硫酸钠，乙

醇等。

2 方法

2.1 葡萄糖标准溶液的制备

2.2 标准曲线的制备

2.3 多糖提取及测定方法

2.4 单因素试验

2.4.1 超声功率对提取效果的影响

2.4.2 料液比对提取效果的影响

2.4.3 提取时间对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在提取温度为50℃，表面活性剂为6 μL，液料比为1∶20，功率为80%，提取时间分别为15、20、25、30、

35（min）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.4.4 提取温度对提取效果的影响

2.5 正交试验设计

在前期单因素试验的基础上，选取对多糖提取影响显著的因素，设计合理的正交实验。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

图1 葡萄糖标准曲线

3.2 正交实验结果

在单因素试验基础上，选取吐温80的量为

9 μL，以对提取影响比较大的液料比，提取时间，提取功率，提取温度四个因素设计L9（34）正交实验[4]，试验因素与4 结语

参考文献

[1] 查青，董英，徐斌.药食两用植物（Ⅱ）-苦瓜的药理作用研究概况[J].食品研究与开发，2005，26（3）：33-35.

[2] 钟正.苦瓜多糖研究综述[J].广东化工，2011，2（38）：91.

[3] 赵凯，许鹏举，谷广烨.3，5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J].食品科学，2008，29（8）：534-536.

[4] 何雁，马志庆.医药数理统计[M].北京：科学出版社，2009，3：101-172.

（责任编辑：刘昀）endprint

30 min。

关键词表面活性剂；苦瓜；多糖；超声法；工艺

中图分类号：TQ914 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）12-0115-03

研究。

1 材料与试剂

1.1 材料

苦瓜购买于吉林农业科技学院周边蔬菜超市，洗净，切片，晒干，备用。

1.2 试剂

葡萄糖标准品（吉林生物制品检验所），3，5-二硝基水杨酸，氢氧化钠，无水亚硫酸钠，乙

醇等。

2 方法

2.1 葡萄糖标准溶液的制备

2.2 标准曲线的制备

2.3 多糖提取及测定方法

2.4 单因素试验

2.4.1 超声功率对提取效果的影响

2.4.2 料液比对提取效果的影响

2.4.3 提取时间对提取效果的影响

准确称取0.5 g苦瓜粉末5份，在提取温度为50℃，表面活性剂为6 μL，液料比为1∶20，功率为80%，提取时间分别为15、20、25、30、

35（min）的条件下按上述方法提取，测得吸光度值A，计算提取率。

2.4.4 提取温度对提取效果的影响

2.5 正交试验设计

在前期单因素试验的基础上，选取对多糖提取影响显著的因素，设计合理的正交实验。

3 结果与分析

3.1 标准曲线

图1 葡萄糖标准曲线

3.2 正交实验结果

在单因素试验基础上，选取吐温80的量为

9 μL，以对提取影响比较大的液料比，提取时间，提取功率，提取温度四个因素设计L9（34）正交实验[4]，试验因素与4 结语

参考文献

[1] 查青，董英，徐斌.药食两用植物（Ⅱ）-苦瓜的药理作用研究概况[J].食品研究与开发，2005，26（3）：33-35.

[2] 钟正.苦瓜多糖研究综述[J].广东化工，2011，2（38）：91.

[3] 赵凯，许鹏举，谷广烨.3，5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖含量的研究[J].食品科学，2008，29（8）：534-536.

[4] 何雁，马志庆.医药数理统计[M].北京：科学出版社，2009，3：101-172.

超声法检测技术篇12

超声波衍射时差法是利用声速在固体中最快的纵波在缺陷处产生的衍射来进行缺陷检测的, 它是利用材料本身或者内部缺陷对超声波传播的影响来判断设备表面或者内部缺陷的大小、分布以及形状等, 利用声波在介质中的传播到缺陷位置所需要的时间可以检测出缺陷距离入射点的距离。通过在焊缝的两侧放置对称的同一频率和尺寸的纵波探头, 其中一个作为发散探头, 另一个作为接受探头, 可以通过发生探头发射的纵波从侧面入射到焊缝的断面出。在检测的过程中发射探头所发射的纵波可以覆盖到全部的检测部分。在没有缺陷的地方, 接收探头可以接收到直通波和底面反射回波;在有缺陷存在的地方时, 在直通波和底面反射波之间, 接收探头后接收到缺陷的上部和下部的衍射波[1]。

二、ARM9超声波检测系统的研究和分析

超声波检测系统主要分为硬件和软件两个部分, 硬件主要包含了超声波信号的检测、数据的收集以及数据的输出和输入等;软件部分主要是根据显示和控制单元的不同, 包含了ARM9模块和逻辑元件等。超声波的信号检测模块主要负责超声波的发射和回收, 以及信号的收集转化、储存等, 同时对超声波的检测模块进行管理等功能。在超声波检测系统中主要包含了超声波的发射、接收线路、高频的放大线路、检波线路等电路技术。经过信号的采集和处理并且经过信号的转换后, 经过处理器进行处理, 然后经过显示屏进行显示[2]。其中就应用到了ARM9控制器对发射电路和高频放大电路的数字控制。这种一定程度上减少了传统的模拟超声波检测系统中的电路, 减少了电路设计和规划的复杂性, 同时也减少了信号的干扰和失真, 提高了检测的质量。

根据超声波检测系统的使用要求, 考虑使用ARM9系列的处理器作为其中央处理器, 然后通过外接发射电路和采集电路以及显示设备等, 同时系统还能够通过ARM9模块的USB接口和外界进行信息交换, 同时通过以太网口和串口等实现和计算机的信息交换。对于传统的超声波探测系统来说, 其处理器选择使用51架构的内核, 或者DSP以及PC芯片。其中51架构的内核由于受到集成度和速度以及总线宽度的限制, 不能够满足探测过程中的实时性要求。而一般的处理器其功能虽然比较强大, 但是也增加了系统的成本和冗余以及功耗等。DSP芯片在数字信号的处理中, 例如在数字滤波、谱分析等领域中得到广泛的应用, 但是不能够满足超声波检测系统的多功能要求。ARM9系列的处理器是一种嵌入式的处理器, 可以满足超声波检测系统对于成本和功耗的要求。为了提高超声波的研究速度, 考虑使用某公司生产的处理器作为开发板, 主要为了实现对超声波模拟信号的A/D采样和处理, 并且读取处理后的信号, 同时在开发模板总线上连接一个小型的键盘实现对检测系统的管理和控制, 通过LCD显示器及时地显示出超声波信号的波形, 最后通过开发板上的USB接口实现对检测信息的打印, 并且通过SD存储卡扩展其存储空间。ARM9开发板通过控制总线的方式来挂载数据采集卡, 数据采集卡内部包含了A/D转换器、存储器以及能够实现多种控制的CPLD芯片。在CPLD芯片的作用下发射电路向外界发射超声波, 同时对返回的超声波进行接收并且发大, 然后有A/D转换器转换为数字信号, 并且进行存储。

摘要：超声波检测作为无损检测中的重要方法, 在一些关键零部件以及在线质量控制的检测中得到了广泛的应用。超声波检测的数字化研究和应用成为了超声波检测技术发展的明显趋势, 特别是随着计算机技术和半导体技术的发展, ARM9作为一种高效快速的处理器在超声波检测系统中得到了青睐, 同时也促进了超声波检测系统的发展。

关键词：超声波,衍射时差法,检测系统

参考文献

[1]姚建辉, 王金龙, 李海波, 等.浅谈TOFD超声波衍射时差法[J].一重技术, 2007 (6) :57-58.

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超声导波检测06-23