第三章 非破壞檢測方法驗證
第四節 敲擊回音法試驗
INTENSITY (voltage)
-200 0 200 400 600
INTENSITY (voltage)
μ
μ
T1
T2
圖 3-33 為相位法量測資料，圖中共有四筆記錄，其接收器與
d=2.5cm d=5cm
-200 0 200 400
圖 3-34 為繞射時間法量測資料，圖中縱軸為繞射波走時，橫 軸為接收器與裂縫開口處距離（offset），圖中共有四筆走時資料，
其接收器與裂縫開口處距離分別為 2.5、5、7.5 與 10cm，繞射波 走時分別為 49、54、66 及 77μs。公式 3-6 中，假設波速與裂縫 深度均為未知數，故可由最小平方差法，根據上述四筆資料，計算 獲得波速與裂縫，分別為 3212m/sec 與 7.5cm，檢測誤差約為 11.8%，圖中以實線表示。
圖 3-34 裂縫檢測資料（繞射時間法）
0 2 4 6 8 10
offset (cm)
80
檢測。根據 ASTM C 1383 建議，混凝土版厚檢測工作分為兩步驟，
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
t1
t2
試驗位置係位於模型表面，中間偏右側位置，大約位於塑膠網 右側上方，故試驗點正下方之混凝土內部完整，並無任何預埋缺 陷。試驗過程分別以 5、7 及 9mm 不同尺寸鋼珠分別進行敲擊及 資料蒐集，以了解儀器適用性。累經數次資料後發現：以 9mm 鋼 珠可得較明顯且可信度高之反射波資料。模型表面相當平坦，無須 再經任何拋光處理，訊號接收器偶合狀況相當良好，試驗過程相當 順利且快速。
圖 3-36 為檢測資料，上方為波形歷時記錄，下方為頻譜。波 形歷時記錄顯示在直達波訊之後，反射波強度衰減極為迅速，且無 持續高頻反射波出現，代表淺層混凝土極為均勻，並無空洞等缺陷 存在。頻譜資料中大部分顯著振幅集中在低頻部分，亦表示淺層反 射訊號較少，亦無明顯表層鋼筋反射訊號。頻譜圖中僅顯示一處較 為明顯的波峰，該頻率約為 6.4KHz。因本試驗位置混凝土內部並 無任何缺陷，故該訊號代表暫態應力波在版厚間的重複反射波，該 頻率稱為版厚特徵頻率。除此之外，圖中其餘並無較為明顯振幅，
顯示混凝土內部無明顯缺陷存在。該特徵頻率以波速 3748m/sec 進行計算，可得相對厚度為 28.1cm，與實際模型厚度 30cm 相較，
誤差僅 6%。
圖 3-36 A 模型頻譜資料（版厚）
1000 2000 3000 4000 5000 6000
TIME (υS)
INTENSITY (V)
0 10 20 30 40 50 60
FREQUENCY (KHz) 0
NORMALIZED AMPLITUDE
peak at 6.4KHz
圖 3-37 為模型 A 混凝土內部瑕疵試驗資料，上方為反射波歷 時記錄，下方為相對應頻譜。試驗點係位於模型表面中心點附近，
恰位於塑膠網上方，該塑膠網埋設深度約為 15cm。頻譜資料中主 要頻率為 12.4KHz（標示為 B 者），應為埋設深度特徵頻率，其 餘頻率振幅大多在 0.4 以下，顯示大部分反射波能量來自於該深 度。以波速 3748m/sec 進行計算，可得該深度約為 14.5cm，誤差 僅 3%。至於版厚特徵頻率出現在 6.1KHz 左右（標示為 A 者），
檢測厚度為 28.1cm，誤差僅 6%。
圖 3-37 A 模型頻譜資料（內部瑕疵）
1000 2000 3000 4000 5000 6000
TIME (υS)
INTENSITY (V)
0 10 20 30 40 50 60
FREQUENCY (KHz) 0
NORMALIZED AMPLITUDE
A peak at 6.1 KHz 波速約為 3748m/sec。圖中接收記錄在直達波到達時間之前雖未 歸零，但並不影響判讀結果。
圖 3-38 B 模型表面波速波形資料
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
t1
t2
圖 3-39 為模型 B 版厚反射波量測資料，上方為反射波歷時記 錄，下方為相對應頻譜。試驗點係位於模型表面中心點位置，且內 部並無任何預埋缺陷。頻譜資料中主要頻率為 6.1KHz，應為版厚 特徵頻率。以波速 3748m/sec 進行計算，可得厚度為 29.5cm，與 實際模型厚度 30cm 相較，誤差僅 1.6%。
鋼筋排列較為緊密，混凝土澆置時搗實不易，故推估上述微弱訊號 因係由於鋼筋與混凝土間微小空洞造成。
圖 3-39 B 模型頻譜資料
1000 2000 3000 4000 5000 6000
TIME (υS)
INTENSITY (V)
0 10 20 30 40 50 60
FREQUENCY (KHz) 0
NORMALIZED AMPLITUDE
peak at 6.1KHz
3.模型 C 試驗結果
圖 3-40 為模型 C 表面波速量測資料，本試驗方式亦採表面波 速量測方式，直達波走時為 13.3μs，直達波距離為 5cm，故 P 波
波速約為 3748m/sec。
圖 3-40 C 模型表面波速波形資料
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
t1
約 7.5KHz 附近，該振幅與 B 訊號相當，推估可能為混凝土蜂窩底 端，該深度約為 23.9cm。
圖 3-41 C 模型頻譜資料
1000 2000 3000 4000 5000 6000
TIME (υS)
INTENSITY (V)
0 10 20 30 40 50 60
FREQUENCY (KHz) 0
NORMALIZED AMPLITUDE
A peak at 3.8 KHz
波速約為 3748m/sec。
圖 3-42 D 模型表面波速波形資料
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
100 200 300 400 500 600
TIME (μS)
INTENSITY (V)
t1 號，頻譜資料中顯示該頻率為 13.7KHz，應為保力龍深度特徵頻 率，以波速 3748m/sec 進行計算，可得該厚度為 13.1cm，與實際 模型厚度 12cm 相較，誤差僅 9.2%。低頻訊號較不明顯，其中相 對較突出之頻率約為 3.8KHz，應為版厚特徵頻率，相當於厚度
47.3cm，與實際模型厚度 50cm 相較，誤差僅 5.4%。
本模型內部尚預埋有鋼筋，埋設深度約為 10cm，根據公式
（3-5），鋼筋深度特徵頻率約為 18KHz。上述探查位置係位於鋼 筋正上方，但在圖 3-43 頻譜圖中，並無局部尖峰振幅出現位於 18KHz 附近。根據前人研究顯示：若鋼筋直徑（D）與鋼筋埋設深 度（t）比值小於 0.3 時，則無法獲得鋼筋深度特徵頻率。本鋼筋 混凝土模型 D/t 比值約為 0.1，故無法行鋼筋深度探查。
圖 3-43 D 模型頻譜資料
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
TIME (υS)
INTENSITY (V)
0 10 20 30 40 50 60
FREQUENCY (KHz) 0
NORMALIZED AMPLITUDE
peak at 3.8KHz
peak at 13.7KHz