破壞與非破壞性檢測之儀器校正

(1) 荷重元(Load cell)校正

為確保於單壓試驗中所量測數據之正確性，本研究針對荷重元進 行校正，採用由 WAZAU 廠商製造之環式動力計，並送至國家度量衡 中心進行軸壓的校驗，報告編號 N160010A，將其安置於本研究之加 載系統上(圖 3. 25)，進行加壓並讀取其壓力表，比較壓力表上讀數對 應之荷重標準值，再對應本研究加載系統之力量值，即完成校驗，校 正成果如表 3. 2 所示。

圖 3. 25 荷重元校正試驗 (資料來源：本研究整理)

圖 3. 26 系統位移校正 (資料來源：本研究整理)

表 3. 2 荷重元校正紀錄表 transformer, LVDT)對 MTS 位移量測數據進行校驗，如圖 3. 26 所示。

於下部承壓平台垂直放置線性位移感測器，當下方之承壓平台上升，

(3) 軸向與環向位移校正

本研究之位移計委託由國科企業有限公司進行校正，附有校正報 告，其將位移計架設於位移校正計上 (型號 650.03)，並旋轉調整軸 以比對 MTS 上之位移數據，校正佈設如圖 3. 28 所示，其二位移計之 誤差效於 1 %，如表 3. 3 所示。

表 3. 3 軸向與環向位移校正讀數

位移計讀數 軸向位移計訊號 位移計讀數 環向位移計訊號

% % mm mm

0 0 0 0.004

0.5 0.503 2.5 2.503

1 1.002 5 7.506

1.5 1.502 7.5 10.006

2 2.001 10 10.006

2.5 2.499 12.5 12.504

(a) (b)

圖 3. 28 (a)軸向與 (b)環向位移計校正架設 (資料來源：本研究整理)

第二項 超音波脈衝

為確立實驗中量測之波速的正確性，本研究使用壓克力校正塊 (圖 3. 29)進行波速的確認，其中壓克力校正塊由萬匠企業協助製造，

附有校正報告，針對校正塊進行三個方向的剪、壓波速量測；本研究 之超音波量測儀即透過已知剪、壓波速之材料，來確認量測之正確性。

其中，於開始量測前，須對探頭進行時間延遲的校正，將發射與接收 探頭相互靠緊，則其理論上波傳之時間為零，本研究透過儀器中之延 遲校正，將其探頭互靠之波傳時間調整為零(圖 3. 30)；後量測其壓克 力校正塊，可確保其波速量測之正確性，根據探頭之延遲校正，其中 壓力波探頭之延遲校正為 3.5 μs (圖 3. 31)，而剪力波探頭則為 3.6 μs (圖 3. 32)，而壓克力校正塊之量測成果如表 3. 4 所示，其效度為 4 % 以內，可證明本研究波速量測之正確性。

圖 3. 29 壓克力校正塊 (資料來源：本研究整理)

圖 3. 30 探頭互靠調整延時 (資料來源：本研究整理)

圖 3. 31 壓力波探頭之延遲校正 (資料來源：本研究整理)

圖 3. 32 剪力波探頭之延遲校正 (資料來源：本研究整理)

表 3. 4 壓克力校正塊直接量測波速與報告波速之比較表

能量，如圖 3. 33。

依據聲射能量公式式(3. 1)，並以自行撰寫 Matlab 計算程式將所 記錄到之不同距離微裂縫之波傳訊號進行能量計算，並將其能量與距 離之關係繪製於。

1 2

0 t

E = ∫ V dt

混凝土材料之聲射訊號能量衰減結果得知(圖 3. 34)，當切斷點與 聲射感測元件距離超過 35 mm 時，則其能量衰減將趨近於零，因此，

由聲射訊號能量校正之結果，於本計畫計畫之混凝土材料之聲射感測 元件設置位置，應設置在由力學機制研判之破壞位置周圍 30 mm（混 凝土材料）半徑範圍內，得到最大可擷取材料內部微裂縫訊號之區域，

超過此範圍，則將造成聲射訊號被視為雜訊被濾除或是定位不精確。

圖 3. 33 混凝土材料之能量距離衰減校正設置 (資料來源：本研究整理)

圖 3. 34 混凝土材料之能量距離衰減關係 (資料來源：本研究整理)

第四項 筆芯斷裂法之反射定位校正

本研究使用筆芯定位校正確認微裂之定位效果，於已知座標軸的 試體上，貼覆聲射感應器，使用 ASTM E976-05 規範之筆芯折斷法，

將筆芯折斷於已知座標，作為人造震源的聲射事件激發，於程式進行 到達時間法演算與統計分析，求得筆芯折斷的位置，並比較其演算位 置與折斷位置差異，如圖 3. 36 所示。本研究使用壓克力材料，於其 佈上 8 個 AE 感應器(圖 3. 36)，在放大倍率 40 dB 與門檻值 7 mV 之 進行校驗，其校正成果如表 3. 5 所示，其三維平均之距離差約為 2~8 mm。

LENGTH 3mm DIA. .5mm HARD. 2H

PENCIL GUIDE RING

GUIDE TUBE LEAD

(a) Nielsen Shoe on Hsu Pencil Source

(b) Nielsen Shoe

GUIDE RING

TEFLON

DIMENSIONS GIVEN IN mm TOLERANCES ±0.1 mm (unless otherwise noted)

7.0

2.0

0.5 GT

4.0

Diameter GT (+/-0.05mm)

.3 mm .84 mm

.5 mm .92 mm

圖 3. 35 筆芯折斷法製造 人工聲射源以提供校正之用 (資料來源：ASTM E976-80, 2000)

圖 3. 36 筆芯定位

第五項 光學校正

雷射光束於空間中傳播時，需確認光束是否保持水平，本研究使 用針孔進行水平度校正，首先於雷射光口佈設針孔並確認其光束能完 全通過，再拿另一同高之針孔佈設於光束另一端，確認二同高之針孔 可同時讓光束通過，即完成雷射光之水平校正，如圖 3. 37 所示。

圖 3. 37 雷射光束水平校正試驗佈設 (資料來源：本研究整理)