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预应力管道注浆检测仪


利用弹性波(超声波)的传播机理和超磁致弹性波震源的特性,用超磁致弹性震源从预应力锚索的一端输入弹性波(超声波)信号,在锚索的另一端接收此弹性信号,根据弹性波的入射信号和传播输出信号,再利用弹性波在此预应力锚索不同结构传播的传导函数来计算分析桥梁预应力锚索的注浆。
二、超声波传播的基本原理
波分为机械波和电磁波两大类,超声波是机械波的一种,是机械振动在连续介质(气体、液体、固体)中的传播过程,所以,机械振动是超声波产生的根源。波是振动的传播过程,当振动在弹性介质(气体、液体、固体)中传播时便产生波叫做弹性波,声波、超声波属于弹性波,本节重点讨论弹性波的性质和传播规律,先由弹性介质中的波动方程出发。
(一)弹性介质中的波动方程及其解
当波在*限大各向同性弹性介质中沿χ方向传播时,遵从下面的波动方程
                         d2ξ/dt2=c2d2ξ/dχ2              (2-1)
其中ξ为介质质点振动位移,c为与介质有关的常数。
    在不考虑介质吸收的情况下,方程(2-1)的解为
                            ξ(χ,t)=Amcosω(t-χ/t)        (2-2)                
其中Am为振幅,ω为角频率,方程(2-2)表示在波的传播方向上距离原点为χ的质点在时刻t的瞬时位移,其中c代表波的传播速度。波在一周期时间T内所传播的路程叫做波长,以λ表示。若波的频率为f,则λ,f,c,T之间的关系为
                                        λ=c/f=cT     (2-3)
令k=ω/c=2π/λ,叫做波数,则(2-2)也可写为
                ξ(χ,t)=Amcos(ωt-kχ)    (2-4)               
(二)波的传播特性
波在传播过程中有其本身的特性,如遇到障碍物时会发生衍射,几个波地同一介质中相遇时会出现干涉和叠加现象。
1.波的衍射
当波在弹性介质中传播时,波前在介质中达到的每一点**以看作新的振源,这叫做惠*斯原理,当一个**形状的波的传播遇到带有小孔a的障碍物A时,若小孔a将成为在障碍物另一方传播着的振动之源。半圆形的波B由小孔向前进行,它与传来的波的形状*关,小孔好象一个新的振动中心,振动从这里向另一方传播。
2.波的叠加和干涉
在弹性介质中,如果由不同波源发出的两个不同波系,在某一区域内重叠,而后又分离开,则此后每一波系的传播情形就和它自己的路程上未曾与另一波系相遇一样。这种波的传播互不相干的现象叫做叠加。向水中投两个石块,在两石落下处的周围都发射以石块落点为圆心的圆形波群,在传播中两个圆形波群相遇后彼此相穿,而后分离开又成为相互*立的圆形波群。这便是水波的叠加现象。
在波重叠的区域,振动相互重叠,发生波的合成,结果在某些地方振动较强,而在另外一些地方振动较弱,在此情形下,介质中每一点的合振动将为达到这一点的**振动之和。
当振源的振动有相同的频率,相同的振动方向和相同的相位(或**的相差)时,这样的振源叫相干振源,这时将发生相干振源的干涉现象。

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