1超声波的概念和原理

1.1超声波的概念

所谓超声波是人类听不见的机械波，其声波超过20kHz。在现阶段的超声波计分析中，主要应用于医学超声波检查、通信程。由于超声波具有特殊的穿透性、指向性功能，可以通过能量的集中降低对周围环境的影响，因此，该种技术可以实现隔空透视的目的，为行业的发展提供支持。在超声波检测中，各声频的使用范围存在一定差异。

1.2超声波检测原理

通过对超声波检测方法的分析，将其应用于水利工程质量检测，可以提高检测的准确性。在超声波检查中，超声波在混凝土中遇到缺陷，反射和折射的方法会改变传播的波形，通过这个原理的运用，可以检测出水利工程中混凝土的密度和结构状态等。在超声波的具体检查过程中，超声波结合混凝土弹性模量的特征和强度，建立声速传播途径，在评价混凝土强度的检查中遇到缺陷混凝土时，发出的声速值低于正常值2。

1.3超声波的传播特征

在水利工程项目施工中，混凝土作为复杂的混合材料，其内部存在分布复杂的现象，因此在混凝土的检查中，超声波的传播特征如下:第一，在水利工程中，混凝土内部存在的界面抵抗性比较大，而且超声波在混凝土内部传播时，采用高频率的声波，在混凝土的表面出现明显的传播现象第二，水利工程中混凝土内部结构复杂，检测中界面折射现象发生，声波和折射波重叠，漫射现象发生，超声波在混凝土内部发生指向性和差异问题。第三，在超声波脉冲法的使用中，在混凝土强度的检查中，通过超声波原理的运用，可以提高超声波的接收效果，而且在超声波检查中，通过不同的传播途径、位置的重叠等，得到的超声波波形变复杂3。

2影响超声波质量检测的相关因素

2.1设备因素

将超声波应用于水利工程检测，设备影响因素的发生影响水利工程质量检测的准确性。通常情况下，水利工程中影响超声检测结果的设备因素体现在以下几个方面：第一，超声音速度的影响。在超声波检查的过程中，系统的探针和被检查的结构呈相对运动状态，在混凝土检查的过程中，清扫过程不仅要满足超声波的摄取方向，还要保证混凝土检查区域有足够的声音。声束入射过程中，垂直状态是为了实现对混凝土内部缺陷的判断，保证水利工程检查的合理性，整个检查过程的速度不能过快，提高设备使用的整体价值。第二，在选择探头频率的过程中，通过使用超声波可以及时发现检查过程中的最小缺陷，在保证超声波穿透力检查的同时，选择频率高、发射功率大的探头，充分满足超声波检查的需求4。

2.2耦合因素

在水利工程的超声波检查中，检查的表现完全处于不规则状态，检查探针无法适应的现象，如果无法及时解决，会影响检查的整体效率。因此，为了提高检查的整体效果，消除检查中的间隙，应使用耦合剂提高检查的整体效率。在水利工程质量检测中，甘油、水玻璃、合成油等作为耦合剂的材料很多。应注意的是，在使用耦合剂的过程中，耦合层的厚度越薄，对检查的影响越小，为了保证检查的正确性，必须研磨检查物的表面，避免超声波检查中检查结果不合理的现象5。

2.3环境因素

通过对水利工程超声波检测情况的分析，环境因素的出现是影响超声波检测结果的重要内容，在整个检测过程中，如果检测环境温度过高或过低，则检测结果会发生微小差异的变化。在超声波检查过程中，检查结果受环境影响，严重会给水利工程相关设备带来化学反应和物理反应变化，最终无法检查。

2.4人为因素

超声波检查的手段和方法很多，检查员分析波形判断被检查的物品，其正确性人为因素占50%左右，检查员需要长期的专业实践经验。因此，为了提高检查的准确性，专业检查员的技能训练和长期实践训练也是必不可少的。

3在水利工程质量检测中的应用

3.1金属结构检测中的应用

由于超声波设备轻便，便于携带，对人体无伤害，安全性高，常用于水利工程金属结构的现场质量检测。由于金属结构工程中设备差异化大，焊接种类多，焊接结构和尺寸大小有差异，因此焊接受环境和外部因素的影响，不能科学检查处理，影响焊接连接的有效性，影响水利工程的整体质量。通过超声波检测方法的运用，在钢焊接检测过程中，根据焊接尺寸、材料声阻、部位、厚度等，可以用不同角度的换能器、声速、频率、幅度值和波长等手段分析，提高焊接检测的整体质量。在水利工程项目中，一些灌区管路、水电站、调水工程中压力管路运用钢质材料，长期性运用中，会遭受自然环境的侵蚀，管壁的有效厚度会随着锈蚀的深度慢慢减少，影响运作安全。此时使用超声法检测的优势就体现出来，可以无损害地测量钢管蚀余厚度，为水利工程运行安全提供可靠保障。

3.2混凝土工程检测中的应用

超声法检测在水利工程质量上得到了广泛的应用，结合混凝土建筑物的特点和检测对象，可使用超声脉冲波法进行检测;对混凝土内部裂缝长度、深度可使用斜测法、钻孔法来开展检测。在使用钻孔法检测时，要据换能器的尺寸在混凝土裂缝周围按一定的距离钻A、B、C等小孔，在孔中加入水作为换能器与混凝土的耦合剂，沉入探头进行检测(见图1、图2)。需要注意的是，采用斜测法时，由于混凝土中存在小砂砾，这些小砂砾夹杂在裂缝中，只采用单面斜测法检测裂缝深度，发射的超声波的一部分通过砂砾和裂缝，另一部分绕过未通过的裂缝达到接收器

采用双面斜测定方法，可直接平面斜测定裂缝，检定过程更直接、更准确。因此，在水利工程施工中，为了保证裂缝检测的整体质量，应使用超声波法进行合理的检测，提高水利工程质量检测的整体价值6。这种检测技术可以更直观地检测混凝土缺陷问题。但是，该技术的使用存在困难的问题，技术的研究空间也需要加强7。

3.3机械电气检测中的应用

泵站、水电站、排水站等水利工程的流量和流速可以用超声波法检测。由于超声波设备具有便携性和安全性的特点，安装简单，现场调试方便，测量快速准确。在渠道、输水管道特别是大型渠道、大口径管道的流量、流速的测量中，超声波检测法的优势得到了很大的体现。其主要优点如下:一是无需安装大量桨速计，提高了检测的经济性。二是不需要连接和铺设大量的测量电缆，不会造成过多的信号损失，提高了经济性、可靠性和准确性。三是大型测量框架不需要制作和安装，降低了测量中设备的运输、安装、拆卸和调试难度，大大降低了测量人员的安全风险，降低了劳动强度，大大提高了经济性。四是实现无损检测，无需在相应的管道开孔和渠道内大规模施工，无需进入管道内架设流速计，大幅度降低设备和人身安全风险。使用超声波法检测渠道流量时，应注意上下游两侧换能器对应的声路和水流方向的夹角在45°~60°范围内，提高精度的设置时最好辅助经纬仪的测量。

测量段路线底部平整，无大型石块、水草等阻碍声波收发的障碍物。安装渠道底部换能器时，请保持一点距离，以免声波从渠道底部传播。可根据渠道内水面高度，调整换能器探针的间隔，在流态变化的地方缩小间隔，保证测定流速的正确性。通过扩展多通道实现多层测量，提高测量精度。实施管道流速、流量检测时，可根据管道尺寸计算两个或两个换能器的角度和尺寸，无需拆卸管道，只需将换能器钳安装在管道两侧即可实现流速、流量的测量。需要注意的是，换能器的安装位置、管内介质的气泡含量、换能器钳的尺寸和角度等对超声波法检测的精度有很大影响。因此，为提高检测数据准确性，检测时管道内必须充满介质，测量宜在直管段进行。为防止扰流和气泡，选取上游直管段为10倍以上管径，下游为3倍以上管径的部位进行;最好采用双测量面的双声路法消除测量误差;钳装换能器声路与管道中心线的夹角应在45°～75°之间。对渠道及输水管道可采取如下所示方法进行安装和施测(见图3、图4)

4结语

在当前水利事业发展的背景下，为逐渐提升水利工程质量，水利工程项目检测人员应该认识到超声检测法的先进性，并掌握它的使用技术。通过检测技术的运用和分析，选择目标、适当的检测方法，有效提高水利工程质量检测过程中的便利性和准确性，提高水利工程项目检测的有效性，推进水利行业工程质量的稳步提高，满足现代水利行业稳步发展的需求。