徐俊涛 王强 朱凯 吴锦豪 吴珂

摘要：为研究合成孔径聚焦成像技术在混凝土缺陷识别中的应用，先后采用常规的超声脉冲法（探头频率50 kHz）与合成孔径聚焦成像法（探头频率50 kHz，32阵元）对预制缺陷的混凝土试块进行检测对比，分析混凝土内部预制缺陷在两种超声检测方法中的成像特征。研究结果表明，传统的超声检测方法无法准确判断出混凝土内部结构缺陷，且对缺陷尺寸信息的获取较少。采用合成孔径聚焦成像法获得混凝土内部结构的二维 B 扫图像可以准确识别出50 mm 深度以下，缺陷横向直径为40 mm，纵向厚度为3 mm 的空洞缺陷，并能够准确读取该缺陷在混凝土试块中的相对位置信息，从而达到定量分析的目的。

关键词：无损检测;混凝土;空洞;超声脉冲法;合成孔径聚焦成像法

中图分类号： TU528.1;TB9文献标志码： A文章编号：1674–5124（2021）12–0047–05

Experimental analysis of concrete defect detection based on synthetic aperture focusing technology

XU Juntao1，WANG Qiang1，ZHU Kai1，WU Jinhao1，WU Ke2

（1. College of Quality and Safety Engineering， China Jiliang University， Hangzhou 310018， China;2. School of Civil Engineering， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China）

Abstract： Inordertostudytheapplicationofsyntheticaperturefocusingimagingtechnologyinthe identificationofconcretedefects，conventionalultrasonicpulsemethod （probefrequency 50 kHz） and synthetic aperture focusing imaging method （probe frequency 50 kHz， 32 elements） were used to carry out precast defects on concrete test blocks. Inspection and comparison， analysis of the imaging characteristics of concrete internal precast defects in two ultrasonic inspection methods. The research resultsshow that the traditional ultrasonic inspection method cannot accurately determine the internal structural defects of concrete， and the information on the size of the defects is less obtained. Using synthetic aperture focusing imaging method to obtain two-dimensional B-scan images of concrete internal structure can accurately identify void defects with a depth of less than 50 mm， a defect with a transverse diameter of 40 mm and a longitudinalthickness of 3 mm， and can accurately read the relative position information of the defect in thde concrete block， so as to achieve the purpose of quantitative analysis.

Keywords ： non-destructive testing; concrete; cavity; ultrasonic pulse method; synthetic aperture focusing imaging method

0 引 言

當前被广泛应用于建筑、桥梁、隧道等各类大型基础设施建造中的混凝土是由骨料、水、水泥、沙等掺合料混合加工而成的复合材料[1]。由于在使用混凝土材料进行建筑施工时，其施工条件以及工艺等因素，混凝土内部结构容易出现裂缝、空洞、蜂窝等不同类型的缺陷[2]，一旦混凝土内部缺陷达到一定程度将产生安全隐患，极有可能发生一系列非必要的安全生产事故，造成不必要的损失。因此，测定混凝土缺陷位置，准确对混凝土结构质量进行检测评估成为混凝土结构质量检测的一个核心问题。

目前国家实施的 CECS 21：2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》[3] 中检测不密实区和空洞时，将测得的数据按照概率法[4] 进行筛选判断，通过计算波幅、声速、频率等声学参数的平均值、标准差来确定异常值。……