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  • 改良式敲擊回音法檢測原理(時間域Time Domain)

    改良式敲擊回音法以小直徑的鋼珠當為敲擊源,在表面敲擊後所產生的P-波(壓力波)及S-波(剪力波)向物體內部傳動(如下圖所示)

    NDT_wave

    由於P-波波速較快,所以P-波之波前(Wavefront)先遇到裂縫之尖端,而剪力波S-波則跟隨在後,入射P-波在裂縫尖端處將產生繞射波,如同在裂縫尖端處形成一個波源,以球狀波形方式向四面八方傳動出去,當繞射波傳回至敲擊表面時將會產生擾動,(如下圖右所示)

    impactEcho

    為能記錄應力波從敲擊源出發,經由裂縫尖端繞射在抵達裂縫另一側表面的歷時,故在裂縫兩邊各配置一個接收器,與敲擊源同側之接收器稱為第一接收器,其與敲擊源之距離為H0,敲擊源與裂縫之距離為H1;第二接收器配置於裂縫之另一側,與裂縫之距離為H2。

    impactEcho

    當第一接收器收到由波源產生表面波訊號時,整個系統啟動擷取裂縫繞射波訊號,圖為第一接收器與第二接收器記錄到之數位化位移波形。與敲擊點同側之接收器(Receiver 1)監測所得之位移波形是因R-波(表面波)的首先到達而造成一較大的向下位移,隨後的波形則是由反射波與繞射波到達產生擾動所致,另外與敲擊點不同側之接收器(Receiver 2)監測得之起始擾動訊號,為P-波繞過裂縫尖端到達所引起,此乃因為表面開裂裂縫阻絕或延遲R-波之到達所致,之後所測得的位移波形則為後續反彈波及繞射波到達所引起。

    假設表面波到達時間為t1,繞射波到達時間為t2,所以從系統啟動到繞射波訊號到達的時間為t2-t1,但是敲擊乃發生在監測系統啟動之前的某一時間,這個時間恰好是R-波由敲擊源傳動至第一接收器所需時間,亦即是H1除以R-波的波速Cr,於是P-波由敲擊源至第二接收器所經歷的總時間Δt可依下列公式計算而得:

    Δt=t2-t1+H0/Cr

    總時間得到後,P-波所走的總路徑則等於P-波波速CP乘與總時間,因此表面開裂縫之深度(C)可依下列公式計算得到:

    impactEcho

    縱波波速(Cp)及表面波波速(CR)可由波傳動至兩固定距離之接收器所經歷之時間差計算而得。

    時間域之改良式敲擊回音法之應用為 :

    1. 以改良式敲擊回音法進行表面裂縫深度檢測。

    2. 以敲擊回音法及改良式敲擊回音法檢測混凝土因鋼筋腐蝕造成之破壞狀況。

    3. 以改良式敲擊回音法搭配時頻分析進行表面裂縫Epoxy修補品質檢測。

    4. 以改良式敲擊回音法搭配Morlet小波轉換進行混凝土表層劣化深度檢測,火害深度檢測。

    5.其他混凝土結構非破壞檢測............