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1.2 平测法中的修正距
当超声波采用平测法检测时，我国早在上世纪80年代已有定论：真实测距即不是两个换能器的内边缘间距，也不是两个换能器的中到中间距。平测法中超声波实际传播距离介于换能器的中~中与边~边二者距离之间，比两个换能器的中到中间距短、内边缘间距长。即在超声波平测法时超声测距中存在一个与换能器直径Ф相关的修正距a（0 < a < Ф）。在平测法检测时，如果测距不作修正，则取中~中时，计算的声速值偏大；边~边时，计算的声速值偏小，且测距越小、误差越大。每一对发射、接收换能器，修正距离a是一个小于换能器直径的定值^[2]。
1.3 对现行标准角测方法的探讨
众所周知，在超声波对测法中，测距非常明确，是2个换能器平行辐射面间相隔的距离。在超声波平测法中，真实的测距是2个换能器内边缘间距加修正距a。在超声波角测法中，其测距采用三角形的直角边（换能器与构件边缘的距离）通过勾股定理计算得出。由图1（CECS 02标准中的图B.1.1）超声波角测法示意图显而易见：超声波角测时，布置在直角边上的一对换能器的测距，可以视作为两换能器与构件边缘的距离构成的直角三角形的斜边。其问题是斜边计算取两个换能器的中心点距，还是取两个换能器的近边缘距（两换能器的最近点距）？显然，斜边计算值取近边缘距比取中心点距小；取远边缘距比取中心点距大。设换能器在构件直角边上对称布置，换能器的直径为38mm，当取近边缘距200mm~500mm时，中心点距与其的测距比值见表1。由表1可知，当近边缘距为200mm时，中心点距与近边缘距的比值最大，即产生的声速检测误差大；随近边缘距的增大，其比值逐渐降低；400mm以上时，两者的比值在10%以内。

在CECS 02标准中关于附录B.1超声波角测方法的编制说明中有如下一个叙述：“大量对比试验表明，可采用F、S换能器中心点与构件边缘的距离L1、L2 ，按几何学原理计算超声测距L；用此测距L与角测的声时值计算所得的声速值，与对测的声速值没有明显差异，不需作任何修正。”作者对此叙述存疑，并就CECS 02标准的附录B.1——关于超声波角测法的正确性进行了探讨性的研究。
 
1. 试验
2.1 采用均质材料试件
为了使检测数据具有可比性，应尽可能排除原材料的差异性对试验结果的影响。上海钧测检测技术服务有限公司采用C80灌浆料如图2成型了梯形试件，在尽可能试件为匀质体的基础上，按设计方案进行各项内容的超声波检测试验。

2.2 试验方案
1）超声对测：在梯形试件不同尺寸100mm、200mm、300mm、400mm方向以及旋转梯形试件后的150mm、250mm、350mm、500mm方向进行对测法试验。
2）超声角测法试验：利用上述100mm、150mm、、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、500mm等8处超声对测测点的声时值按“同声时等效测距法”进行角测法试验。
3）超声平测：在梯形试件上布置平测法测点，目的采用“时~距法”得到直线回归方程的截距a 。
2.3同声时等效测距法
为了定义超声波角测方法的准确测距，笔者提出了“同声时等效测距法”，即先采用对测法检测到匀质体梯形试件不同阶梯测距上的声时值后，再置换能器于超声角测试件丁角两个相邻表面上（利用已知阶梯测距上的对测声时值），且观察超声仪的示波屏、同步移动2个换能器至某一已知对测测距的声时值位置，根据勾股定理，尝试以已知阶梯测距作为直角三角形的斜边，反推出构件边缘至换能器直径内某点的直角边距A1；测量构件边缘至换能器的近边缘距A2，两数相减得到差值z。即z为超声角测法中真实测距与测量的构件边缘至换能器近边缘距的修正值。
现在的问题是z值如何确定？我们知道超声平测法中求真实测距是采用“时~距法”，取直线回归方程的截距为平测法的修正值a^[3]。因为平测法的修正值a是基于2个换能器之间的修正值，在超声角测法中，构件边缘至换能器近边缘距的修正值z仅是对1个换能器的修正值，所以拟考虑套用超声平测法中求真实测距的方法，采用在试件上先平测，尝试取 “时~距法”得到的直线回归方程截距a的二分之一作为超声角测法中一条直角边上的修正值z。
2.4检测数据
按照“同声时等效测距法”，采用常规换能器直径Ф38mm（频率f=50kHz、零读数t0=12.4μs）在匀质梯形试件不同阶梯测距的检测数据见表2。表2角测中的A、B、C栏分别表示构件边缘至换能器的中心距A0、近边缘距A2、按“同声时等效测距法”处理的修正距A1以及各按其2条直角边距计算的斜边距。（超声平测法的直线回归方程L=-12.2+4.379t；z简化取6mm）

表2所示了8个不同尺寸踏步面超声对测的距离、声时、声速数据以及角测的数据。超声角测采用丁角方法：在试件的2个直角面各置1个换能器。同步移动2个换能器时且分别利用（8个尺寸不同的踏步面）对测声时值，按照“同声时等效测距法”，一边移动一边观察超声仪屏至超声对测时的相同声时时停止，测量构件边缘至换能器的近边缘距A2（虽然同步移动，可能不一定对称，宜测量2个A2距）。根据2个A2距，进行z值修正后的A1距及其计算的角测法斜边距如C栏所列。
 
3. 检测数据分析
8个尺寸不同的踏步面对测的距离分别是98.5 mm、150 mm、200 mm、250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、500 mm，检测数据表明：
1）试验用频率50kHz、φ=38mm的常规直径换能器，无论是采用中心距还是内边缘距，其按勾股定理计算的斜边距与真实测距的误差很大，毫无疑问，采用中心距的A栏是正偏差、采用内边缘距的B栏是负偏差；
2）在短测距的场合，如98.5 mm、150 mm、200 mm的测距，虽然采用了“同声时等效测距法”，但其误差比较大，即角测法布置的超声测点A2不宜过小；
3）由表2试验数据分析，引起“角测~对测同声时等效距” 的试验误差，有一些是因在对测法检测中产生的：表2对测栏中，相对比较250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、500 mm 5个测距，其中300mm、400mm的声速分别是4.464 km/S、4.484 km/S，比250 mm、350 mm、500 mm测距的平均声速4.412 km/S偏大，即300mm、400mm测距的对测读数值67.2μs、89.2μs偏小，导致角测停止移动时采用的同声时值偏小，导致“角测~对测同声时等效距”偏小。
（超声仪的声速值的测试误差与测距测量、声时值读数有关。就声时值而言，智能型超声仪的声时读数与“采样周期”相关，其计数误差为2倍的采样周期，当按超声仪厂原始设置的采样周期为0.4微秒的场合，即误差为±0.8微秒。）
4）构件边缘至换能器的近边缘距A2应大于170 mm，经用平测法的直线方程回归系数a、取0.5倍截距修正后，当声通路斜边距为250mm以上时，同声时等效距接近对测的测距，2者偏差较小，表明“角测~对测同声时等效距”方法有效。
 
4. 超声角测法的声速代表值
CECS 02标准中采用超声角测法测量混凝土中声速，如图1所示每个测区应布置3个测点。在检测中可能会遇到一个表面较窄另一表面较宽的构件，所以布置测点时不要求2个构件边缘至换能器的近边缘距A2相等，但二者相差不宜大于2倍。
角测前要先进行超声平测：为消除钢筋影响，在构件丁角的任一表面与钢筋轴线成45角度画一条直线，以两个换能器内边缘间距L等于100 mm、150 mm、200 mm、250 mm……分别读取声时值t，用回归分析的方法求出测距与声时之间的回归直线方程：L=-a+bt。
布置角测法测点，构件边缘至换能器的近边缘距A2应大于170 mm，取0.5倍截距a修正A2后得到L1、L2。角测时超声测距仍然按公式(1)计算：但如前所述，本方法测距取值的L1、L2与现行CECS 02标准不同，不是换能器的中心距与构件边缘的距离，且每个测区混凝土中声速代表值v取3个测点声速的平均值。