冲击回波法检测水工混凝土厚度的不确定度分析

引言冲击回波法是一种基于应力波在结构混凝土内部不同介质界面反射，通过在时窗中截取有效信号，且频谱转换后进一步分析处理，提取频域曲线特征值以判别结构层厚度或内部缺陷的无损检测方法基于其可扫描、设备便携、单面测试等优点，常运用于水工结构工程中仅具一个测试面的混凝土构件的厚度检测及内部缺陷诊断冲击回波在常见介质中的声阻抗率Z值见表当应力波传播过程中穿过材料1投射到材料2的界面上时，将有部分入射波反射对于冲击回波测试而言，只有当反射系数绝对值大于

0.24,由反射波引起的质点位移的相对振幅才有意义⑵该方法在水工混凝土构件厚度的测试中具有较好的推广前景，但方法一旦推广，测量结果的可信度就必须得到保证，因而测量方法不确定度的评定成为了不可或缺的环节，一方面是响应相关国家标准GB/T15481—2000《检测和校准实验室能力的通用要求》的要求，另一方面也是适应当前工程管理标准日益提高的需求表1常见工程介质的声阻抗率Z参数表材料声音阻抗率/出9/1712$空气

0.4水

1.51C6X土壤

0.3〜4X1C6石灰岩7~19x106花岗岩15〜17x106混凝土7-10x

106、声速测量的不确定度分析1按标准《冲击回波法检测混凝土缺陷JGJ/T411—2017技术规程》测量出冲击回波纵波波速值连续测量次，且声速3极差值不大于平均波声速值%的视为测量值符合要求，否5%则应重新选点再测本次在实验室内预制的混凝土板2mx2m件，厚度约设计强度等400mm,则本次试验声速测量的标准不确定度为:（——s y.）R4000x5%s=

68.3m/%储）=5储）=寸=k=o

1.69xV37n CyJn厚度测量的不确定度分析2根据厚度测量的数学模型见式JGJ/T411—2017,（）2（）2式中，D---------混凝土构件厚度（m）;b--------------形状系数，板类构件取

0.96;V-----------冲击回波纵波声速（m/s）;pf---------频域曲线中的主频（Hz）o可见厚度值的不确定度来源于波速值测量及主频值测量，人为因素影响引入的不确定度分量通过重复性测量的主频标准差来体现，为较准确地控制其影响量，《冲击回波法检测DB34/T2991—2017混凝土缺陷技术规程》要求，测点数量不宜少于个，不应少于106个本试验重复测量个测点10考虑声速测量与主频测量不相关，厚度测量值的标准不确定表达式见式（）3〃⑷二〃储〃F+©/3式中，%,——声速测量不确定度影响分量对厚度测量不确定度评定的传播系数，主频测量不确定度Q——影响分量对厚度测量不确定度评定的传播系数，其表达式分别见式（）、式（）454CVp8D-bMp5n__2Zz-7sf=6Z=1主频测量的标准差通过贝塞尔公式计算，见式⑹:则，主频的类标准不确定的分量见式（）A7考虑仪器设备在频域曲线中对主频读数的分辨力为5=O.lkHz,区间半宽为考虑均分分布，查标准得，

0.05kHz,JJF

1059.1—2012攵仪器分辨力引起的不确定度分量见式（）=6,8-58〃婚=—^=

0.2B2V3贝主频测量的标准不确定分量可按式或式IJ,9表达10履/=力72+%729当犯时,可直接取u f=u f本次试验主频测7%710B量值见表3表主频工量值3SI kHzi12345678910力

4.

804.

764.

694.

774.

834.

854.

864.

764.

814.77D400403409403398396395403399403i一〃in/=—Z/=

4.79kHz,s/=

0.05kHz,i/=一〃iO=—401mmH/=

1、仪器期间核查3冲击回波仪可采用留样再测的方式进行期间核查,通过归一化偏差值来衡量仪器所保持的状态，见式（）E1111式中，修——仪器校准初期测得的被测对象的量值（）mm,x-----------------核查时测得的被测对象的量值（mm）,2的——仪器校准初期测得的被测对象的量值的标准不确定度（）u——核查时测得的被测对象的量值的标准不确定mm,2度（）mm若纥（表明该核查仪器的检定/校准状态得到保持，测

0.7,量结果稳定；＜纥＜表明被核查设备仪器的检定或校准状

0.71,态接近临界状态，应查找原因并采取相关预防措施，如提交期间核查的频次，缩短检定或校准周期等也如冲击回波仪核查初期测得的Xi=401mm,Wi=7mm;核查时测得工那么2=48mm,w=8mm;2网=H,aE=n06607说明冲击回波仪保持了良好的状态结语1本文通过具体算例对冲击回波法检测水工混凝土结构厚度的不确定度进行分析，详尽阐述了该方法不确定的评定过程2在实验室间比对，仪器设备期间核查及实验室能力验证过程中都要求给出测量方法的不确定度，因而，对不同方法不确定评定的方法进行研究推广极其必要，也能更好地适应水工主管部门对现场检测越来越高的要求。