《超聲波探測(cè)》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-18 18:28 本頁(yè)面
【正文】 發(fā)生變化時(shí)，聲波的傳播速度、能量衰減以及頻譜都將發(fā)生相應(yīng)的變化，當(dāng)超聲、聲波在傳播過(guò)程中遇到不同分界面時(shí)，也會(huì)發(fā)生波的反射 、折射和繞射，也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波。和工程地震勘察一樣，當(dāng)巖石介質(zhì)和結(jié)構(gòu)物的構(gòu)成材料、均勻度、施工條件等內(nèi)外因素基本一致時(shí)，聲、超聲波在其中的傳播參數(shù)基本一致；而巖土介質(zhì)和結(jié)構(gòu)物中存在缺陷時(shí)，聲、超聲波在其中的傳播過(guò)程就會(huì)發(fā)生繞射、折射、反射、能量的衰減等現(xiàn)象，使 聲時(shí)、聲速、聲幅、頻率 都產(chǎn)生變化。使用超聲、聲波儀器測(cè)量出聲波在巖土介質(zhì)中的傳播速度、振幅衰減以及頻譜等特征，就可以推斷被測(cè)巖土層介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和致密完整程度，并對(duì)其做出一定程度的評(píng)價(jià)。 在測(cè)試過(guò)程中，人為控制儀器產(chǎn)生系列電脈沖信號(hào)，并把它加在發(fā)射換能器極板上，激發(fā)出一定頻率的聲、超聲波。這種聲、超聲波以各種波形在巖土介質(zhì)和結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播，并被接受換能器接收，接受換能器將接收的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)返回給儀器，儀器顯示出接收換能器所接受的穿過(guò)被測(cè)介質(zhì)的超聲信號(hào)，利用各種物理領(lǐng)域介質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，來(lái)確定被測(cè)的介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)，了解他們的內(nèi)部缺陷的大小。 一）聲、超聲波的基本性質(zhì)： 聲、超聲波在各類巖石介質(zhì)中的傳播速度不同： 聲、超聲波探測(cè)一個(gè)最大特點(diǎn)是：聲波在巖石中傳播時(shí)，對(duì)巖石施加的作用力是非常小，作用時(shí)間也非常短，不影響和不破壞被測(cè)試巖石樣本的性質(zhì)。不同類型的巖石其彈性參數(shù)有差異，則速度方面的差異更為顯著，下面給出一些巖石的特性參數(shù)表： 幾種典型巖石的彈性模量和應(yīng)力波速度 巖石名稱 ρ g/cm179。 Ε 10178。MPa μ 10178。MPa σ VP km/s Vs km/s 玄武巖 6990 2680 5930 3140 石膏 3600 1270 4790 2370 石灰?guī)r 7240 2760 6130 3200 砂巖 6370 4900 板巖 5780 2140 5870 2800 煤 1450 560 .294 3700 2022 )1(2)21()1(2)21)(1(1ddddsddddpEVEV?????????????????按照彈性波速度公式： 上兩式可以表明，各種巖石彈性參數(shù)不同，聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，速度也不相同。主要是由 ρ、 Ε、 μ、 σ的差異決定了速度的不同。 波速差異，實(shí)質(zhì)是彈性性質(zhì)的差異 。 聲、超聲波在分界面上的傳播： 和地震波一樣，聲波在傳播過(guò)程中如果遇到分界面，將發(fā)生反、透、折射、繞射，遵從斯涅爾定律，并可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)換波。 聲、超聲波在傳播過(guò)程中能量的變化： 聲、超聲波在巖石中傳播，其能量將不斷損失，聲波幅度要不斷衰減，其原因有兩個(gè)： （ 1）聲、超聲波能量的熱損失： 聲、超聲波在巖石介質(zhì)中傳播的過(guò)程中，要與巖石發(fā)生摩擦，使聲能轉(zhuǎn)換成為熱能，隨傳播距離不斷加大，能量漸漸損失，聲幅變小，可用下式表達(dá)： 式中 A為距聲源 L遠(yuǎn)處的聲波振幅。 α為巖石對(duì)聲波的吸收系數(shù)。 不同巖石的吸收系數(shù) α不同，例如 LeAA ??? 0 巖 類 花崗巖 玄武巖 灰 巖 砂 巖 頁(yè) 巖 α ~ .04~ ~.07 ~ (2)分界面上，聲波能量的再分配： 在聲速度不同的分界面上，將按照
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