孔洞与空隙
缺少材料或填充物与周围混凝土不同的区域。
什么是超声层析成像？
超声层析成像是一种基于脉冲回波原理的无损检测方法：向结构构件施加短时弹性波脉冲，并分析材料反射的响应。
当波的传播路径遇到介质特性变化时，就会产生反射。响应强度取决于声阻抗差异：混凝土与所遇构件之间的差异越大，记录到的反射就越明显。
脉冲发射
产生短时弹性波脉冲，并使其在混凝土构件内部传播。
反射
脉冲在中断材料连续性的界面处发生反射。
声阻抗差异
反射强度取决于混凝土与所遇构件或不连续面之间的声阻抗差异。
信号采集
采集并记录反射信号及其相应的传播时间和幅值。
响应处理
对采集的数据进行处理，以呈现被测体积的响应。
采集如何进行
从发射脉冲到三维图像的信息形成过程，遵循检测方案设计阶段确定的流程。
01
超声脉冲
向材料中发射弹性波。
02
反射
声学差异处的响应。
03
采集
记录反射信号。
04
B-scan
被测体积的剖面。
05
网格采集
按照规定网格重复采集。
06
3D重建
将数据进行三维组合。
在Novatest检测项目所记录的系统中，一组12个传感器交替用作发射器和接收器，在每个放置位置生成大量传播路径组合。这是所用特定系统的特征，不应视为所有层析成像系统的共同特性。
可揭示的内容
可获得的信息取决于内部构件与混凝土之间的声学差异以及采集条件。因此，不能事先假定某一异常一定可被检出。
裂缝
可能产生可检测反射的分离面。
不连续性
材料内部构造或密实度的变化。
内部分层
层与层之间或不同特性材料之间的分离。
金属构件
与混凝土存在显著声学差异的钢筋、预埋件及其他埋置构件。
内部构造异常
与构件预期或记录的几何形状不符的情况。
从B-scan到3D图像
单次采集可生成被测体积的剖面，称为B-scan。按照规定网格重复采集，可将数据组合成所分析构件局部的三维图像。
单次采集
B-scan剖面：将记录的反射信号按位置和深度显示，呈现被测体积的响应。
网格采集
通过组合在网格上连续采集的数据进行三维重建，显示所分析部位的内部构造。
何时先进行GPR检测再进行层析成像
在一些有记录的特定检测项目中，首先使用探地雷达重建构件内部几何形状、定位钢筋与埋置构件，并引导后续层析采集聚焦于真正有意义的区域。
这两种方法提供不同类型的信息：二者的结合是有记录的检测策略实例，并非强制流程，也不是适用于所有情境的固定顺序。
GPR
定位与几何形状
超声层析成像
深入分析内部特征
数据关联
综合解读所采集的信息
在预应力结构中的应用
对于包含预应力筋束或钢绞线的构件，只要检测方案设计充分考虑构件特征，超声层析成像就可辅助分析其内部构造。
预先评估构件几何形状和厚度、核查现有混凝土保护层厚度以及选择观测方向，对可获得信息的质量具有决定性影响。
- 预先评估构件的几何形状和厚度
- 核查混凝土保护层厚度是否满足检测目标的要求
- 近表面强反射构件可能产生的声影效应
- 合理选择观测方向
- 条件允许时，在结构已知部位进行预先验证
局限性与适用条件
技术说明
- 被测构件的几何形状
- 待分析部位的厚度
- 混凝土质量与均匀性
- 接触表面状况
- 涂层或饰面层的存在
- 强反射构件
- 信号随深度的衰减
- 近表面构件产生的声影效应
- 必要时进行预先试验
超声层析成像是一种诊断工具：结果质量取决于合理的检测方案设计和数据解读。
应用案例：Via Mario de Bernardi高架桥
2019年，Novatest在菲乌米奇诺机场附近的Via Mario de Bernardi高架桥开展了诊断检测，旨在获取既有结构构件内部构造的信息。
该项目采用了超声层析成像、GPR和数字射线检测。本页面着重介绍层析成像的作用及其与探地雷达检测在方法上的关系。
GPR提供了内部构造的初步信息，而层析成像通过超声采集进一步深入分析了构件响应。
了解完整的桥梁与高架桥检测案例：
检测设备
上述检测项目采用A1040 MIRA层析成像系统。但设备仍只是辅助要素：结果质量取决于检测方案设计以及对所采集数据的技术解读。
何时选择超声层析成像？
有以下需求时，可考虑采用超声层析成像：
- 深入分析已报告的内部异常
- 分析混凝土构件
- 探查性质不明的不连续性
- 获取剖面或三维信息
- 深入分析其他方法已识别的区域
应根据诊断目标、结构及作业条件选择检测方法。
常见问题
- 什么是混凝土超声层析成像？
- 这是一种无损检测方法，通过弹性波脉冲的反射分析混凝土内部结构。对采集的反射信号进行处理，可生成B-scan剖面，并通过网格采集获得被测构件的三维图像。
- 脉冲回波法是什么意思？
- 脉冲回波法通过发射短时弹性波脉冲并采集其反射信号进行检测。当界面与周围材料之间存在声阻抗差异时，就会产生反射，例如不连续面、空洞或具有不同特性的构件。
- 超声层析成像可以揭示什么？
- 根据声学差异和采集条件，超声层析成像可揭示孔洞与空隙、裂缝、不连续性、内部分层、金属构件以及内部构造异常。不能事先保证一定获得响应：这取决于几何形状、材料以及合理的检测方案设计。
- B-scan与3D重建有什么区别？
- 单次采集可生成被测体积的垂直剖面，称为B-scan。按照预定网格重复采集，可将数据组合成所分析构件局部的三维图像。
- 超声层析成像适用于预应力构件吗？
- 该方法可用于分析包含预应力筋束或钢绞线的构件，但应事先评估构件的几何形状和厚度、现有混凝土保护层厚度、最合适的观测方向以及强反射构件可能产生的声影效应。在许多情况下，宜先在结构的已知部位进行验证。