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沖擊回波技術（impact-echo method，簡稱IE法）是上世紀80年代美國國家技術標準局（National Institute of Standards and Technology）研究開發的一種新的且被證明是一種全方位的聲波檢測技術。它是基于彈性波和物體內部結構相互作用產生共振，由共振頻率來計算缺陷位置及物體厚度，探測蜂窩孔、開放型表面裂縫深度等的一種方法。IE法的一個重要的優點是：只需要一個測試面就可以進行測試。隨著沖擊回波技術的不斷發展和改進，目前，IE 方法檢測的厚度范圍從 5cm～180cm，完全滿足一般工程的檢測需要。

掃描式沖擊回波系統（impact-echo scanner，簡稱IES）是世界上目前最先進的沖擊回波系統，沖擊回波技術在此系統中得到了很好的應用及發展。該系統不僅可以檢測混凝土結構內部的厚度和缺陷（孔洞、裂縫、蜂窩等），而且可以對混凝土結構中預應力管內的灌漿情況進行檢測，對實際工程的質量評定和安全評估有著重要意義。本文通過使用南京工業大學引進的美國OLSON公司生產的IES掃描式沖擊回波系統實施對建筑工程中的現澆板厚度探測的應用研究，探討沖擊回波技術在建筑工程檢測工作中的可行性和必要性。

沖擊回波方法的原理

IE 測試基本原理：如圖 1 所示。用一個小錘或沖擊器作為激振源在混凝土表面沖擊來產生壓縮波，然后用放置在沖擊器附近的接收傳感器接收反射回來的壓縮波。經過分析后來計算混凝土的厚度、探測內部的孔洞、裂隙、剝離等缺陷。對于無缺陷的平板、路面，沖擊回波試驗中就會得到一個其底面的反射波，這樣

在已知壓縮波的波速時，就可以計算厚度了。

圖1：沖擊回波原理示意圖

（source-激振源；receiver-接收器；Flaw-缺陷）

下面，對沖擊回波方法的厚度或缺陷深度計算進行更詳細的說明。如圖2所示，接收器接收到反射波后，通過快速傅立葉轉換將時域數據轉化為頻域數據，然后確定回波的頻率峰值F，深度計算結構的厚度或缺陷                      

    （1-1）

其中：b—形狀系數，對板/墻來說是0.96， 對于梁和柱該值更小，根據厚度和寬度的比值確定；

           Vp—是壓縮波波速

圖3給出了某測試點時域圖和頻域圖以及無缺陷處和有缺陷處的測試結果對比，頻域圖是判斷結構內部是否有缺陷的一個重要依據。

圖2：沖擊回波計算原理圖

無缺陷

有缺陷

圖3：無缺陷和有缺陷時域圖（左）、頻域圖（右）比較

工程實例：

某商品房用途為住宅，屬磚混結構，層高2.8米，建筑層數地上6層，現澆板混凝土強度等級為C20，室內各房間頂部樓板設計厚度分別為：餐廳100㎜，客廳120㎜，北臥室110㎜，主臥室110㎜，中臥室100㎜，走道、衛生間、廚房、陽臺、儲藏室均為90㎜。接業主投訴，反映此商品房存在現澆樓板厚度不足的質量問題，根據工程實況及當事人的要求在該商品房抽取5塊主要現澆樓板，檢測現澆板厚度是否存在質量問題。由于此商品房樓上由于客觀原因不能進入，傳統的板厚對測法無法實施，遂在該商品房現澆樓板板底，采用IES掃描式沖擊回波系統進行檢測以確定板底厚度。并在每塊現澆板板底隨機選取一處鑿開，確定其粉刷層厚度。

測區2某點沖擊回波頻域圖

測區3某點沖擊回波頻域圖

測區4某點沖擊回波頻域圖

測區5某點沖擊回波頻域圖

對室內其余所有的頂部現澆板厚度（包括餐廳、客廳、北臥室、主臥室、中臥室）進行現場檢測，各樓板平均厚度檢測結果如下：餐廳80.4㎜，客廳104.7㎜，北臥室98.5㎜，主臥室100.6㎜，中臥室96.7㎜（均已扣除粉刷層厚度），并與餐廳現澆板開孔處厚度對比驗證，基本符合。

代曉柯　

2016年10月28日??????