在實際混凝土結構系統上進行非破壞檢測評估是一項頗有難度 的工作。其中必是遭遇鋼筋與管線錯綜影響的問題。本研究即透過數 值模擬與實驗驗證鋼筋與多重缺陷對影像掃瞄之影響研究。本研究所 使用的掃瞄方法是以敲擊回音法獲得受測物之反應訊號後，再以合成 聚焦法進行訊號之處理與分析，最後以影像的方式具體呈現出來可能 缺陷之幾何資料。以下簡述本研究之幾點結論：
1. 鋼筋效應是存在的。數值模擬中，無論是時域訊號或影像中缺陷 特徵皆明顯，然而實驗檢測卻證實其該結果過於理想，數值模式 低估了穿透鋼筋層所耗之能量。鋼筋效應造成之缺陷殘像是受鋼 筋干擾之週期性波峰，以致於殘像之強度躍升形成額外的缺陷影 像。受限於應力波特性本法無法掃瞄出缺陷下之異質反應，因此 可斷定該現象為鋼筋存在下所特有之情況。
2. 鋼筋數目與層數是鋼筋效應影響之主因。本文曾透過數值方式模 擬兩層鋼筋不同排列方式下所得之結果，說明鋼筋排列方式、多 寡以及疏密，具有決定影像結果成敗的影響力。鋼筋排列密度高 則異質介面範圍將大幅增加而使得彈性波在鋼筋與受測頂部或 鋼筋層與層之間來回反射，將增加接收訊號之複雜度。屆時，影 像內部異質特徵之判斷將因訊號干擾而加大困難度。
3. 不同尺寸之鋼珠掃瞄結果，由於鋼珠敲擊之接觸時間直接影響其 所導入之應力波波長，即會相當程度地影響檢測之有效範圍，在 進行檢測之工作前可依檢測範圍與標的物大小評估適宜之應力 波入射源，方可獲得適宜的空間解析與異質特徵之判別。
4. 合成聚焦法具有缺陷鑑別的能力。而此鑑別成敗之關鍵在於波
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長、缺陷間距以及距邊界之距離。前二者明顯牽涉異質特徵之描 述，後者則因為本研究之實驗試體橫向尺度不足，在側向皆有邊 界反射的影響下，以致橫向解析結果不盡理想。
5. 依據不同波長在鋼筋與多重缺陷之關係提出以下建議，由於鋼筋 存在牽涉缺陷反射之能量耗損，因此建議使用相對消散較慢的長 波長，殘像也就較不明顯。多缺陷部分則應評估缺陷間之間距。
整體而言空間解析度需依待測標的做調整，一方面可免高頻干 擾，也不失去缺陷的鑑別能力。
6. 相關函數之校正是成功的。而後缺陷影像因彈性波波長較長，導 致缺陷位置偏移的現象已因相關函數校正獲改善。本研究依照不 同的施力與原始訊號進行互相關計算便可從中修正其時域偏。實 驗發現8mm、10mm、12.7mm 鋼珠結果中因彈性波波長較短而不 明顯，無須修正其缺陷仍於缺陷範圍內，而15.9mm、19.1mm 則 必需經互相關函數處理才可獲得可靠結果。
7. 濾除多餘訊號與避免非缺陷之反射行為，對影像結果是正面的。
多餘的訊號指的是往返多次的訊號疊加，在缺陷首達波後所獲之 訊號屬於複雜的反射條件交互作用與疊加，應視為影像品質與鑑 別上之負擔。事實證明訊號擷取對聚焦結果扮演關鍵角色。
8. 鋼筋是當今混凝土非破壞檢測所必然遭遇之對象。而非破壞檢測 上常應用之透地雷達雖然在鋼筋檢測上游刃有餘，但鋼筋層下之 缺陷之偵測則礙於電磁波遭受干擾而稍嫌不足。同樣傳統超音波 也存在功率的限制，檢測上本法可與前者作為不同縱深上之互 補，達到待測目標全域受測之目標。
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根據以上研究成果與結論，本文提出以下幾點建議與展望。
1. 檢討缺陷效應之結果，源自於人因及材料性質差異造成顯像上的 排擠，徜若亮弧得以縮小，情況就應可改善。本文建議影像輸出 可依亮弧之平均值為門檻，低於門檻者即賦予背景值之強度，如 此二次處理應可獲得更清晰、客觀之影像結果。
2. 混凝土構件中常見管線、預鑄結構之套管以及巨積混凝土之非破 壞檢測等，皆可應用本法對內部異質進行掃瞄。現實考量下本研 究僅對規則矩形缺陷進行探討。但實際上，管線形式不一具有反 射條件，建議未來可朝不同幾何形狀、更多層鋼筋與排列方式探 討與研究。
3. 本方法發展至此已具有相當之可靠度。未來應朝檢測技術層面進 行突破與精進。其中，資料擷取自動化為首要目標。其次為即時、
動態影像輸出，相信可讓本方法更具有競爭力。
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參考文獻
1. 童建樺, 2001, “彈性波混凝土品質檢測系統之研製與應用,” 博士 論文, 國立台灣大學應用力學研究所。
2. 鄭明遠, 2004, “合成聚焦影像掃瞄於混凝土結構缺陷檢測之初步 研究,” 碩士論文, 中華大學土木工程研究所。
3. Burch, S.F., Burton, J.F., 1984, “Ultrasonic Synthetic Aper- ture Focusing Using Planar Pulse-Echo Transducer,”
Ultrasonic, pp.275-281。
4. Thomson, R.N., 1984, “Transverse and longitudinal Resolution of the Synthetic Aperture Focusing Technique,” Ultrasonic, pp.9-15 5. 童建樺, 2004, “暫態彈性波人工聚焦技術運用於混凝土內部缺陷
之成像,” 第十二屆 (2004)非破壞檢測技術研討會論文集, 財團 法人非破壞檢測研討會, 上冊 pp.229~235。
6. 林朝慶, 2005, “合成聚焦影像掃瞄於混凝土結構缺陷檢測之三維 數值模式與實驗研究,” 碩士論文, 中華大學土木工程研究所。
7. 邱進隆, 2007, “以應力波與合成聚焦影像掃瞄於混凝土缺陷之骨 材與邊界效應的數值模擬與實驗驗證,” 碩士論文, 中華大學土木 與工程資訊研究所。
8. Achenbach, J. D. 1973, “ Wave Propagation in Elastic Solids” .
9. Liao, S.T., 1994, “Nondestructive Testing of Piles,” Ph. D.
Dissertation, The University of Texas at Austin.
10. Timoshenko, S.P and Goodier J.N., 1979, Theory of Elasticity, 3rd ed., McGraw-Hill, Inc。
11. Carino, N. J. , 2001 ,“The Impact-echo method: An Overview”, Proceedings of the 2001 Structures Congress & Exposition,