超声波测距在控制现浇混凝土楼板厚度中的研究

超声波测距在控制现浇混凝土楼板厚度中的研究

李永乐

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摘要：为了保证建筑工程的质量和提高创精品工程的意识，在现浇混凝土楼板施工过程中，需要对现浇混凝土的厚度进行检测，主要目的是控制混凝土楼板厚度；超声波测距是一种快捷、精准的测量技术，可帮助施工人员快速确认现浇混凝土楼板厚度。

关键词：超声波测距、混凝土现浇楼板、板厚控制

现浇混凝土楼板是建筑工程环境中常见的材料类型，现浇楼板主要组成物有混凝土、钢筋。在房屋建筑的环境中，现浇混凝土楼板的厚度控制要求较为严格，如果施工人员水平较低，或没有按照技术标准进行施工，则极有可能造成楼板厚度出现质量问题。 现浇混凝土楼板常见的质量缺陷为：楼板实际厚度超过设计值或实际楼板厚度小于设计厚度，形成的原因可能如下；1.施工不规范（未按照结构标高控制线施工、施工过程中未检测楼板厚度、未按图纸施工等）2.标高控制线存在误差（仪器误差、标高点误差等）3.人工误差（度数不精准、其他可能存在的人为因素等）。混凝土楼板厚度出现质量缺陷，将会带来严重的质量问题；如实际楼板厚度低于设计值，将会不满足设计要求，可能出现楼板露筋、楼板开裂等情况。如实际楼板厚度大于设计值，可能会引起楼板承载力相应减少，以及对后续造成一定影响。

超声波测距属于较为新型的检测技术，超声波具有良好的的方向性，具有穿透能力强的特点，易于获得较集中的声能，同时超声波传播距离远且易操作和控制，所以超声波被广泛应用用于测距、测速、工业中。通过超声波测距技术对现浇混凝土楼板的厚度进行检测，可以精准的控制混凝土现浇楼板的厚度，保证工程一次成优率

1.超声波技术背景

根据超声波测距公式L=C×T，式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。通过公示可得；超声波进行测距的误差主要是由超声波的传播速度和测量距离传播的时间误差引起的。

在现浇混凝土楼板厚度的检测中，超声波测距的精准度需要达到毫米级的精度，但是目前国内的超声波测距专用集成电路都是只有厘米级的测量精度。通过分析超声波测距误差产生的原因，提高测量时间差到微秒级，以及用LM92温度传感器进行声波传播速度的补偿后，设计的高精度超声波测距仪能达到毫米级的测量精度。

在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。当前研究所使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，从而超声波测距仪的误差也会控制在1mm的误差内。同时我国的科研人员在超声波回波信号处理方法、新型超声波换能器研发、超声波发射脉冲选取等方面进行了大量理论分析与研究，并针对超声测距的常见影响因素提出温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。这又进一步的减小了超声波测距技术的误差。

2.超声波测距技术测量现浇混凝土板厚的基本原理

在现浇混凝土楼板的施工过程中，施工人员使用声波发射器向垂于直楼板的方向发射超声波，在超声波发射时刻的同时开始计时，超声波将会在空气中传播，途中碰到现浇混凝土楼板后，声波会立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。根据时间差和超声波的速度可以计算出发射位置到混凝土楼板的距离，记为H1,施工人员使用同样的方式将声波发射器打向施工中的现浇混凝土，超声波碰到混凝土表面后立即返回，同理可以得到声波发射位置到现浇混凝土表面的距离H2,两次距离只差为现浇混凝土当前厚度，厚度为H2-H1。通过这样的超声波测量技术，测量的距离可精准度至1mm内，同时计算出现浇混凝土楼板的厚度可以通过电子屏实时显示。

3.应用优势

利用超声波的测距技术进行现浇混凝土楼板厚度的检测，具有以下应用优势；（1）对楼板厚度控制更精确；（2）可检测大厚度的楼板和异形构件；（3）检测速度加快，操作十分方便；（4）质量问题可实时显示、实时定位，操作界面简洁直观。

4.主要功能

现今在各领域，超声波测距技术广泛应用的依据的是超声波检测的时间差法，将其应用在现浇混凝土楼板的施工过程中，可快捷、精准的进行楼板的厚度检测，对存在质量问题的部位进行快速定位。该检测技术的应用，可以减少施工人员的劳动强度，简化施工过程，高效完成工作任务。同时，这种检测技术本身还具有极高的灵活性、适用性，在实际的施工过程中可以完成对其他施工质量的检测，能够实现一台检测仪器完成多种施工质量检测要求。通过超声波计算出的距离可以调整现浇混凝土厚度，使其满足设计要求和施工规范。

超声波测距检测技术在现场施工的应用中，主要可以检测出现浇混凝土楼板厚度质量缺陷问题；当现浇混凝土楼板厚度不符合要求时，通过检测仪器的屏幕显示测量数值，可准确展现出现浇混凝土楼板厚度数值，通过检测仪器的指示灯和蜂鸣装置，向施工人员提供警报和质量缺陷的准确位置。方便施工人员及时对质量部位进行施工调整。因此该技术的使用过程中，施工人员需要注意仪器的指示灯和仪器发出的警报声，结合仪器屏幕显示的数值变化判断当前楼板测试点是否存在质量缺陷。

5.发展趋势

随着人们对工程质量要求的提高、质量意识的加强，施工过程不再是单纯的建设，更多的是用鲁班精神-造优质品牌工程。加上信息化、数字化的发展，在这种大环境下，建筑业需要做好数字转型，同时扭转传统的施工思维，做好建设的同时，还要进行创造和更新。利用程序、数据，建造出良好的工程质量，利用数据的反馈与施工建设联系更加紧密，增加企业实力。跟随时代的发展，各国科学水平不断提高，超声波测距的检测技术也在逐步完善，超声波测距在建筑行业的应用价值也在不断提高。如今在建筑业对超声波的测距技术越来越广泛，结合计算机技术、可视化技术、数值化技术和新的理论知识，可有效的在建筑行业中积极应用，随着社会的快速发展，超声波测距的技术会变得更完善、更方便、更精准，其自动化、智能化的水平会更高，从而可促进各个领域的发展。

6.结束语

超声波测距技术在控制现浇混凝土楼板厚度中的应用具有良好的社会效益和环境效益，该技术的应用可以促进建筑行业的数字化发展，可提高检测工作效率和质量，值得推广！

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