摘要:在介紹超聲檢測法的概念及原理的基礎上，闡述其在水利工程質(zhì)量檢測中的應用，采用超聲檢測法可以有效提升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，推動水利行業(yè)工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升。圖4幅。
關(guān)鍵詞:水利工程;質(zhì)量檢測;超聲法;應用
1超聲波的概念及原理
1.1超聲波的概念
所謂超聲波，是一種人類無法聽到的機械波，其聲波超過了20kHz。在現(xiàn)階段超聲波計分析中，主要被運用在醫(yī)學B超檢驗、通信以及水利工程中。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(huán)境的影響，因此，該種技術(shù)可以實現(xiàn)隔空透視的目的，為行業(yè)的發(fā)展提供支持。在超聲波檢測中，各個聲波頻率的使用范圍存在著一定的差異性［1］。
1.2超聲波檢測原理
通過對超聲波檢測方法的分析，將其運用在水利工程質(zhì)量檢測中，可以提高檢測的準確性。超聲波檢測中，當超聲波在混凝土中遇到缺陷現(xiàn)象，會通過反射以及折射的方法導致傳播的波形發(fā)生轉(zhuǎn)變，通過這一原理的運用，可以檢測出水利工程中混凝土的密實度以及結(jié)構(gòu)狀態(tài)等。在超聲波的具體檢測過程中，超聲波會結(jié)合混凝土彈性模量的特點以及強度，建立聲速傳播渠道，評估混凝土的強度;當檢測中遇到缺陷混凝土，所發(fā)出的聲速值會低于正常數(shù)值［2］。
1.3超聲波的傳播特點
在水利工程項目施工中，混凝土作為一種復雜性的混合材料，其內(nèi)部存在著分布復雜的現(xiàn)象;因此，在混凝土的檢查中，超聲波的傳播特點如下:第一，在水利工程中，混凝土內(nèi)部存在的界面抗阻性相對較大，而且，當超聲波在混凝土內(nèi)部進行傳播時，會采用較高頻率的聲波，在混凝土的表面上會出現(xiàn)較為明顯的散射現(xiàn)象，故在檢測中通常選擇低頻率超聲波。第二，水利工程中的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，檢測中會出現(xiàn)界面折射的現(xiàn)象，所發(fā)生的聲波與折射波通過相互疊加，會出現(xiàn)漫射的現(xiàn)象，導致超聲波在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)指向性及較差的問題。第三，在超聲波脈沖法使用中，在對混凝土強度的檢測中，通過超聲聲學原理的運用，可以提高超聲波的接收效果，而且，在超聲波檢測中，通過不同傳播途徑、位置的疊加等，所獲得的超聲波波形會較為復雜［3］。
2影響超聲波質(zhì)量檢測的相關(guān)因素
2.1設備因素
將超聲波運用在水利工程檢測中，設備影響因素的發(fā)生會影響水利工程質(zhì)量檢測的準確度。通常狀況下，水利工程中影響超聲波檢測結(jié)果的設備因素體現(xiàn)在以下幾個方面:第一，超聲波聲速的影響。在超聲波檢測的過程中，系統(tǒng)的探頭與被檢測的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出相對運動的狀態(tài)，而在混凝土檢測的過程中，掃查的過程不僅需要滿足超聲波的攝入方向與混凝土保持垂直，而且也需要保證混凝土檢測區(qū)域中有足夠的聲音覆蓋。在聲束入射的過程中，保持垂直的狀態(tài)是為了實現(xiàn)對混凝土內(nèi)部缺陷的判斷，以保證水利工程檢測的合理性;整個檢查過程的速度不能過快，以提升設備使用的整體價值。第二，在探頭頻率選擇的過程中，通過超聲波的使用可以及時發(fā)現(xiàn)檢測過程中的最小缺陷，并在保證超聲波穿透力檢測的同時選擇頻率高、發(fā)射功率大的探頭，以充分滿足超聲波檢測的需求［4］。
2.2耦合因素
在水利工程的超聲波檢測中，被檢測的表現(xiàn)呈現(xiàn)出完全不規(guī)則的狀態(tài)，會出現(xiàn)檢驗探頭不能良好貼合的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象若不能及時解決，會影響檢測的整體效率。因此，為了提升檢測的整體效果，消除檢測中的空隙，應該使用耦合劑提高檢測的整體效率。在水利工程的質(zhì)量檢測中，可以作為耦合劑的材料較多，如甘油、水玻璃以及合成機油等。應該注意的是，在耦合劑使用的過程中，當耦合層的厚度越薄，對檢測的影響越小;因此，一定要對檢測物的表面進行拋光處理，以保證檢測的準確性，避免超聲波檢測中出現(xiàn)檢測結(jié)果不合理的現(xiàn)象［5］。
2.3環(huán)境因素
通過對水利工程超聲波檢測狀況的分析，環(huán)境因素的出現(xiàn)是影響超聲波檢測結(jié)果的重要內(nèi)容，在整個檢測過程中，檢測環(huán)境的溫度過高或過低，會導致檢測結(jié)果出現(xiàn)微小差異的變化。在超聲波檢測的過程中，檢測結(jié)果會受到環(huán)境的影響，嚴重的會給水利工程的相關(guān)設備帶來化學反應以及物理反應的變化，最終無法進行檢測。
2.4人為因素
超聲檢測的手段和方法較多，檢測人員分析波形來對被測物品進行判斷，其準確性人為因素占50%左右，檢測人員需要具備較長期的專業(yè)實踐經(jīng)驗。所以要提高檢測準確性，專業(yè)檢測人員的技能培訓和長期實操演練也是必不可少的。
3在水利工程質(zhì)量檢測中的應用
3.1金屬結(jié)構(gòu)檢測中的應用
由于超聲波設備輕便，方便攜帶，對人體無傷害且安全性高，常用在水利工程金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場質(zhì)量檢測中。由于金屬結(jié)構(gòu)工程中設備的差異化較大，焊縫的種類較多，焊縫連接結(jié)構(gòu)以及尺寸的大小存在差異性;因此，在焊接中會受到環(huán)境以及外界因素的影響，若不能得到科學的檢測處理，會影響焊縫連接的有效性，影響水利工程的整體質(zhì)量。通過超聲波檢測方法的運用，可以在鋼焊縫檢測的過程中，根據(jù)焊縫的尺寸、材料聲阻、部位、厚度等，使用不同角度的換能器、聲速、頻率、幅值和波長等手段分析，提高焊縫檢測的整體質(zhì)量。水利工程項目中一些灌區(qū)管道、水電站、調(diào)水工程中壓力管道會使用鋼質(zhì)材料，在長時間的使用中，會受到自然環(huán)境侵蝕，管壁有效厚度會隨銹蝕的深度逐漸減少，影響運行安全。此時使用超聲法檢測的優(yōu)勢就體現(xiàn)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(zhì)量上得到了廣泛的應用，結(jié)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(nèi)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(jù)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，由于混凝土中存在一些小砂礫，這些小砂礫會夾雜在裂縫中，若只是采用單面斜測法進行裂縫深度的檢測，所發(fā)射出的超聲波一部分會通過砂礫及裂縫穿過;而另一部則會繞過沒有穿過的裂縫達到接收器，這種傳播方式會給檢測的準確性帶來影響。而通過雙面斜測方法的使用，可以直接對裂縫進行平面斜測，檢測的過程更為直接、準確。所以在水利工程施工中，為了保證裂縫檢測的整體質(zhì)量，應該使用超聲法進行合理檢查，以提高水利工程質(zhì)量檢測的整體價值［6］。對于這種檢測技術(shù)而言，可以更為直觀地檢測出混凝土的缺陷問題。但是，在該技術(shù)使用中存在著難度較大的問題，而且技術(shù)的研究空間也有待加強［7］。
3.3機械電氣檢測中的應用
泵站、水電站、排灌站等水利工程的流量和流速可以采用超聲法進行檢測。由于超聲設備具有便攜性和安全性的特點，安裝簡單、現(xiàn)場調(diào)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，用超聲檢測法的優(yōu)勢得到了很大的體現(xiàn)。其主要優(yōu)點有以下幾個方面:一是不需要安裝眾多的轉(zhuǎn)槳測速儀，提升了檢測的經(jīng)濟性。二是不需要連接和敷設眾多的測量電纜，不會有過多的信號損失，提升了經(jīng)濟性、可靠性和準確性。三是不需要制作和安裝大型測量框架，降低了檢測過程中設備的運輸、安裝、拆卸和調(diào)試難度，同時大大降低了檢測人員的安全風險，降低了勞動強度，大大提升了經(jīng)濟性。四是可實現(xiàn)無損檢測，不需要在相應的管路打孔和渠道內(nèi)的大型施工，不需要進入管道內(nèi)架裝流速儀，可大大降低設備和人身的安全風險。在使用超聲法檢測渠道流量時，應注意的是上下游兩側(cè)換能器對應的聲路與水流方向的夾角在45°～60°范圍內(nèi)，以提高準確度;安裝的時候輔以經(jīng)緯儀測量為佳。測量段渠道底部平整，無大型石塊、水草等阻礙聲波收發(fā)的障礙物。渠底換能器安裝時應留有一小段距離，防止聲波從渠底傳播�？筛鶕�(jù)渠內(nèi)水面高度，調(diào)整換能器探頭的間距，在流態(tài)變化的地方應縮小間距，以保證測得流速的準確性。通過擴展多個通道實現(xiàn)多層測量，提高測量的準確度。在實施管道的流速、流量檢測時，可以根據(jù)管道的尺寸，計算出兩個或兩對換能器的夾角及尺寸，無需破拆管道，只要將換能器鉗裝在管道兩側(cè)即可實現(xiàn)流速、流量的測量。應注意的是，換能器安裝的位置、管內(nèi)介質(zhì)的氣泡含量及換能器鉗裝的尺寸和角度等都對超聲波法檢測的準確度影響較大。因此，為提高檢測數(shù)據(jù)準確性，檢測時管道內(nèi)必須充滿介質(zhì)，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(jié)語
在當前水利事業(yè)發(fā)展的背景下，為逐漸提升水利工程質(zhì)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(shù)。通過檢測技術(shù)的運用及分析，選擇針對性、適宜性的檢測方法，有效提升在水利工程質(zhì)量檢測過程中的便利性和準確性，以提高水利工程項目檢測的有效性，推動水利行業(yè)工程質(zhì)量的穩(wěn)步提升，以滿足當代水利行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的需求。
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