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【摘 要】超声波CT技术是最近几年新兴发展的检测技术，相对于以往的检测技术，超声波检测技术具有一系列的优点，例如操作程序相对简单，结果的可信度较高，同时也不会对桥梁的主体部分造成严重的影响。正因为这些特点，超声波检测技术正逐步推广到各项工程当中。本文将重点介绍超声波的工作原理以及在实际探测中的具体应用，，同时也对超声波CT技术的发展前景做大胆的预测。
【关键词】超声波CT技术；桥梁桩基；检测；应用
引言
在建设桥梁的过程当中，一般都采用钢筋砼灌柱桩基础，这样的结构往往由于施工出现瑕疵而影响这个桥梁的整体安全。因此，桥梁基础的质量安全问题也就成为检测环节当中的重中之重。然而以往的检测方法往往要求对桥梁的主体结构进行取样，这多少都会影响桥梁的整体性以及一致性。而超声波CT技术则完全不用担心影响桥梁的美观性，也不用通过对桥梁进行取样，简单的操作，高精度的测量，检测结果的清晰使现在我们对于桥梁的检验程度越来越高。
1 超声波CT技术的检测方法
超声波CT的检测主要是在桥梁桩基浇注的过程当中，检测人员会沿着桩轴的外侧放置一些用于检测数据的声测管，这种声测管可以对于桥梁桩基内部的缺陷进行探测，探测的方法主要有两种，分别为对测法和斜测法。当检测人员接收到声测管发出的信号之后，会根据这些信号编辑成衡量桩基构造的参数，然后根据这些参数的统计与分析，就可以确定缺陷发生的大致范围，最后通过精确的定位得出发生缺陷的具体位置。当然这种测试方法有一定的局限性，测试结果只能确定缺陷的大致范围，对于缺陷的具体情况比如缺陷的大小，分布范围无法做出精准的测算。这样的结果可能对于以后的检修工作产生一定的困难。因此，在运用超声波CT技术的同时会适当的加入一些成像无损技术，这样就可以解决上述未曾解决的对于缺陷大小，分布情况的问题了。这种高端的技术不仅可以得出精确的检测结果，同时对于桩基内部的情况也可以做出清晰的图像以供参考。
2 超声波成像技术应用桩基检测的原因
超声波CT技术原用于医院的诊断当中，而正是因为在医学诊断当中的广泛引用，提高了超声波CT技术的重视。这种技术是以提高射线理论的旅行实践来延迟借助古典Radon的变化实现反演。而后来又发展出通过波动方程为基础的层析成像方法，这种方法主要应用于固体介质的检测，目前针对煤炭资源的开采，石油的发掘以及对于各地地质的勘探，并且得到了广泛的应用。由于这种方法能够清晰的识别缺陷，同时还具备较高的分辨率，因此对于桥梁桩基的检测也有较高的效用。对于桩基的检测主要有桩基结构的稳定以及承载能力，同时还可以检测出疏密程度，空洞，夹泥等现象。
3 超声波CT技术的工作步骤
超声波CT技术主要包括对于数据的采集，对于数据的处理以及结果的研究这三个阶段。在这三个阶段当中，最关键的就是对数据的处理，数据处理主要包括以下步骤，第一进行模型的建立以及参数化，第二对数据进行正演计算，第三部进行反演以及图像的重建，第四步对反演的结果进行分析。而在这些步骤当中正演的计算以及对于反演图像的分析是最重要的。下面主要介绍其中最重要的正演计算过程。
根据弹性波波传播理论以及CT技术的不同，超声波技术可分为大致的两类，第一种就是波动方程层析，这种方法是在波动方程上将微分波场进行反投影，同时根据运动学的基本规律对层析成像的投影进行计算，这种方式计算的过程较为简单，操作方便，但是精度相对较低。第二种方法就是射线理论层析成像。这种方法忽略了地震波动力学的特征，是在射线路径上将桥梁的内部构造进行反投影，然后同样根据动力学的特征以及层析成像技术对结果进行计算。这种方式的操作较为繁琐，需要耗费大量的实践，但是精度较高。而对成像投影的计算方法还有很多种，例如打靶法，近似弯曲法以及弯曲法等等，这些方法也都在不断的探索当中，相信在逐渐的进展中会取得不错的效果。
4 对于成像结果的数据处理
超声波CT技术对桩基检测之后，仪器会显示多种图像的数据，这些数据能够真实的反映出砼结构内部的实际情况，要解读这些数据，一般要采用一个超声波层析成像软件的系统，这种系统是利用VB语言开发的，它的系统核心主要完成对图像的正反演数据的处理。在对正反演数据进行处理的过程当中，主要有四种层析反演方法，分别是最小二乘共轭梯度，代数重建方法，奇异值分解方法以及LSQR方法。使用该系统可以根据使用者所选的反演算法进行层析图像的数据处理。而这些选择只需要在系统的主界面上就可以输入。
5 超声波技术的发展前景
由于超声波技术在桥梁桩基的检测中不仅对桩基没有损伤，而且检测效率较高，方法较为简便，能够直观的看到检测结果，因此超声波检测技术在以后的检测技术手段中必然占有很高的地位。
首先超声波技术会逐步应用到三维层析成像。普通的层析成像是将立体的检测对象分解成为二维的薄片，然后对很多的二维薄片进行缺陷分析，这种方法不仅耗时耗力，同时检测结果容易出错。相反，三维层析成像不仅可以直观的反映出检测对象的缺陷分布，同时加入超声波技术，还可以极大的降低内存的消耗以及CPU的占用情况，同时三维层析成像加入超声技术，还可以降低正反演的计算过程，计算过程也降低了很多。因此，这种技术在以后的探测领域必将得到很好的发展前景。其次就是多参量层析成像方向。以往的声波层析技术知识根据单一的观测数据进行反演单一的物理量，同时各个物理量之间联系万千，如果想确定每个物理量的准确值，难度很大。而如果将多参数同步反演加入超声波的成像研究方法，就可以实现多种参数同时求解。而这种反演方法对于多参数的多分量的分析无疑是最佳的办法。最后就是基于波动方程的层析成像。基于射线理论，在桥梁桩基中的层析成像方法由于具有较高的信噪比，传播方式单一，具有一定的局限性，而如果波动方程的层析成像应用超声波技术，会克服以上的缺陷，同时超声波技术还可以提取桩基中的全部信息，这比仅仅利用射线跟踪层析成像更能直观的反映其中的结构内容，因此也必将成为未来层析成像的重点发展方向。
6 结语
通过上述的分析我们可以得知，超声波CT技术应用于桥梁桩基的检测，具有较高的分辨率，反映情况真实准确，并且具有很好的灵敏度，特别是对于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而这种方法也有它的缺点，成本高，一些小的工程很难想象应用这种检测方法，因此如何降低成本，更加完善超声波CT检测技术的系统功能成为我们需要开展的重要课题。
参考文献
[1]赵明杰，徐蓉，超声波CT成像技术以及其在大型桥梁桩基无损检测中的应用，[J]，重庆交通学院学报，2001，20（2）：73—86
[2]邓喜贵，李敬贵，朱子军，声波层析成像技术用于沙砾石层中灌浆成墙质量检测[J]，东北水利水电，2000，18（6）：50—51
[3]常旭，卢梦霞，刘一克，地震层析成像反演中3种广义解的误差分析与评价，[J]，地球物理学报，1999，42（5）：695—701
[4]杨文彩，肖建媛，层析成像新算法以及其在工程检测上的应用，[J]，地球物理学报，1994，33（2）：239—244
[5]黄亮，宇汪优，混凝土超声CT的反演算法研究，[A]，第八届全国建设工程无损检测技术学术会议论文，2004：142—147
【关键词】超声波CT技术；桥梁桩基；检测；应用
引言
在建设桥梁的过程当中，一般都采用钢筋砼灌柱桩基础，这样的结构往往由于施工出现瑕疵而影响这个桥梁的整体安全。因此，桥梁基础的质量安全问题也就成为检测环节当中的重中之重。然而以往的检测方法往往要求对桥梁的主体结构进行取样，这多少都会影响桥梁的整体性以及一致性。而超声波CT技术则完全不用担心影响桥梁的美观性，也不用通过对桥梁进行取样，简单的操作，高精度的测量，检测结果的清晰使现在我们对于桥梁的检验程度越来越高。
1 超声波CT技术的检测方法
超声波CT的检测主要是在桥梁桩基浇注的过程当中，检测人员会沿着桩轴的外侧放置一些用于检测数据的声测管，这种声测管可以对于桥梁桩基内部的缺陷进行探测，探测的方法主要有两种，分别为对测法和斜测法。当检测人员接收到声测管发出的信号之后，会根据这些信号编辑成衡量桩基构造的参数，然后根据这些参数的统计与分析，就可以确定缺陷发生的大致范围，最后通过精确的定位得出发生缺陷的具体位置。当然这种测试方法有一定的局限性，测试结果只能确定缺陷的大致范围，对于缺陷的具体情况比如缺陷的大小，分布范围无法做出精准的测算。这样的结果可能对于以后的检修工作产生一定的困难。因此，在运用超声波CT技术的同时会适当的加入一些成像无损技术，这样就可以解决上述未曾解决的对于缺陷大小，分布情况的问题了。这种高端的技术不仅可以得出精确的检测结果，同时对于桩基内部的情况也可以做出清晰的图像以供参考。
2 超声波成像技术应用桩基检测的原因
超声波CT技术原用于医院的诊断当中，而正是因为在医学诊断当中的广泛引用，提高了超声波CT技术的重视。这种技术是以提高射线理论的旅行实践来延迟借助古典Radon的变化实现反演。而后来又发展出通过波动方程为基础的层析成像方法，这种方法主要应用于固体介质的检测，目前针对煤炭资源的开采，石油的发掘以及对于各地地质的勘探，并且得到了广泛的应用。由于这种方法能够清晰的识别缺陷，同时还具备较高的分辨率，因此对于桥梁桩基的检测也有较高的效用。对于桩基的检测主要有桩基结构的稳定以及承载能力，同时还可以检测出疏密程度，空洞，夹泥等现象。
3 超声波CT技术的工作步骤
超声波CT技术主要包括对于数据的采集，对于数据的处理以及结果的研究这三个阶段。在这三个阶段当中，最关键的就是对数据的处理，数据处理主要包括以下步骤，第一进行模型的建立以及参数化，第二对数据进行正演计算，第三部进行反演以及图像的重建，第四步对反演的结果进行分析。而在这些步骤当中正演的计算以及对于反演图像的分析是最重要的。下面主要介绍其中最重要的正演计算过程。
根据弹性波波传播理论以及CT技术的不同，超声波技术可分为大致的两类，第一种就是波动方程层析，这种方法是在波动方程上将微分波场进行反投影，同时根据运动学的基本规律对层析成像的投影进行计算，这种方式计算的过程较为简单，操作方便，但是精度相对较低。第二种方法就是射线理论层析成像。这种方法忽略了地震波动力学的特征，是在射线路径上将桥梁的内部构造进行反投影，然后同样根据动力学的特征以及层析成像技术对结果进行计算。这种方式的操作较为繁琐，需要耗费大量的实践，但是精度较高。而对成像投影的计算方法还有很多种，例如打靶法，近似弯曲法以及弯曲法等等，这些方法也都在不断的探索当中，相信在逐渐的进展中会取得不错的效果。
4 对于成像结果的数据处理
超声波CT技术对桩基检测之后，仪器会显示多种图像的数据，这些数据能够真实的反映出砼结构内部的实际情况，要解读这些数据，一般要采用一个超声波层析成像软件的系统，这种系统是利用VB语言开发的，它的系统核心主要完成对图像的正反演数据的处理。在对正反演数据进行处理的过程当中，主要有四种层析反演方法，分别是最小二乘共轭梯度，代数重建方法，奇异值分解方法以及LSQR方法。使用该系统可以根据使用者所选的反演算法进行层析图像的数据处理。而这些选择只需要在系统的主界面上就可以输入。
5 超声波技术的发展前景
由于超声波技术在桥梁桩基的检测中不仅对桩基没有损伤，而且检测效率较高，方法较为简便，能够直观的看到检测结果，因此超声波检测技术在以后的检测技术手段中必然占有很高的地位。
首先超声波技术会逐步应用到三维层析成像。普通的层析成像是将立体的检测对象分解成为二维的薄片，然后对很多的二维薄片进行缺陷分析，这种方法不仅耗时耗力，同时检测结果容易出错。相反，三维层析成像不仅可以直观的反映出检测对象的缺陷分布，同时加入超声波技术，还可以极大的降低内存的消耗以及CPU的占用情况，同时三维层析成像加入超声技术，还可以降低正反演的计算过程，计算过程也降低了很多。因此，这种技术在以后的探测领域必将得到很好的发展前景。其次就是多参量层析成像方向。以往的声波层析技术知识根据单一的观测数据进行反演单一的物理量，同时各个物理量之间联系万千，如果想确定每个物理量的准确值，难度很大。而如果将多参数同步反演加入超声波的成像研究方法，就可以实现多种参数同时求解。而这种反演方法对于多参数的多分量的分析无疑是最佳的办法。最后就是基于波动方程的层析成像。基于射线理论，在桥梁桩基中的层析成像方法由于具有较高的信噪比，传播方式单一，具有一定的局限性，而如果波动方程的层析成像应用超声波技术，会克服以上的缺陷，同时超声波技术还可以提取桩基中的全部信息，这比仅仅利用射线跟踪层析成像更能直观的反映其中的结构内容，因此也必将成为未来层析成像的重点发展方向。
6 结语
通过上述的分析我们可以得知，超声波CT技术应用于桥梁桩基的检测，具有较高的分辨率，反映情况真实准确，并且具有很好的灵敏度，特别是对于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而这种方法也有它的缺点，成本高，一些小的工程很难想象应用这种检测方法，因此如何降低成本，更加完善超声波CT检测技术的系统功能成为我们需要开展的重要课题。
参考文献
[1]赵明杰，徐蓉，超声波CT成像技术以及其在大型桥梁桩基无损检测中的应用，[J]，重庆交通学院学报，2001，20（2）：73—86
[2]邓喜贵，李敬贵，朱子军，声波层析成像技术用于沙砾石层中灌浆成墙质量检测[J]，东北水利水电，2000，18（6）：50—51
[3]常旭，卢梦霞，刘一克，地震层析成像反演中3种广义解的误差分析与评价，[J]，地球物理学报，1999，42（5）：695—701
[4]杨文彩，肖建媛，层析成像新算法以及其在工程检测上的应用，[J]，地球物理学报，1994，33（2）：239—244
[5]黄亮，宇汪优，混凝土超声CT的反演算法研究，[A]，第八届全国建设工程无损检测技术学术会议论文，2004：142—147