非破壞檢測儀器設備

第三節 非破壞檢測儀器設備

本節簡介國內外常用之透地雷達、敲擊回音法等檢測儀器設 備，並比較各廠牌設備之優缺點，以供參考。

一、 透地雷達

因透地雷達應用範圍廣泛且原理簡單，故檢測設備之研發較為 普及，近年來歐美及亞洲地區均有成熟商業產品問世。以下簡述目 前世界上儀器發展現況。

1、美國 GSSI 公司（Geophysical Survey Systems Inc.）係為專 業透地雷達設備廠商，硬體設備研發具 30 年經驗，除研製一 般透地雷達主機、天線、資料處理軟體等通用設備外（系統名 稱為 SIR），並因應各種探查目的發展出特定探查設備，包含 StructureScan 、 UtilityScan 、 RoadScan 、 BridgeScan 、 HandyScan 及孔內探查天線（borehole antenna）等。應用範 圍包含地質探查、管線調查、結構物檢測、古蹟遺址探查及地 層污染範圍探查等。由於該硬體設備設計完善，可提供即時資 料供現場研判，且具多種商用天線可供選用，頻率自 16MHz 至 1500MHz 間，探測深度最大可達 35m，故大量用於工址探 查。本設備於民國八十年間引進國內，目前包含工研院能資 所、中興社、台灣大學、成功大學、海洋大學、嘉義大學、台 電公司、中油公司、史前博物館、台灣高鐵公司及多所民間單 位均使用作為研發、檢測及探查等用途。

照片 2-1 GSSI 透地雷達系統

2、瑞典 MALA 公司發展雷達探查設備的歷史較為特別，首先於 1980 年開始研製孔內雷達探查設備，然後 1994 年才進入透地 雷達硬體系統研發領域，目前系統名稱為 RAMAC。應用範圍 包含地質探查、管線調查、結構物檢測、古蹟遺址探查及地層 污染範圍探查等。該硬體設備較為特殊設計在於可提供多頻道 應用，最多可使用 16 頻道記錄，大幅縮短現地探查時間，且 具多種商用天線可供選用，頻率自 100MHz 至 1600MHz 間，

大量用於工址探查。國內自民國八十年間引進首套設備，目前 包含台北科技大學、中正理工學院、中華大學、朝楊科技大學、

成功大學、中興大學、高雄大學、華梵大學、水利署、港灣技 術研究所、核能研究所及多所民間單位均使用作為研發、檢測 及探查等用途。

照片 2-2 MALA 透地雷達系統

3、加拿大 Sensors & Software 公司於 1988 年開始研製透地雷達 探查設備（EKKO），並因應各種探查目的發展出特定探查設 備，包含 Archaeo-forensic System、Pipes & Cables System、

Road & Bridge System 及 Shallow Structure Inspection System 等。該硬體設備較為特殊之設計在於發射與接收天線 可獨立分開使用，故可採多種排列方式進行研究或探查工作，

增加應用範圍。其商用天線亦有多種頻率可供選用，頻率自 110MHz 至 1200MHz 間。國內自民國八十年間引進首套設 備，目前包含中央大學、清雲科技大學、中正大學、台北市政 府養工處、科學博物館及南區水資源局等多所單位均使用作為 研發、檢測及探查等用途。

照片 2-3 EKKO 透地雷達系統

二、敲擊回音法

因敲擊回音法應用範圍廣泛且原理簡單，故檢測設備之研發較 為普及，近年來歐美及亞洲地區均有成熟商業產品問世。

1、美國 IEI 公司的敲擊回音檢測系統（Impact-Echo Instrument），

係由美國康乃爾大學教授提供設計及技術支援，因其發展較早，

世界各地均有使用者，國內亦有學術單位及民間公司應用於混凝 土結構瑕疵及裂縫深度等研究發展及非破壞檢測工作。照片 2-4 為檢測儀外觀。系統組成單元為資料擷取器、筆記型電腦、位移 訊號接收器、鋼珠敲擊器及訊號線等，應用時需較多連接線串聯 各單元，且接收器體積龐大，系統總重量約為 13.6 公斤，故攜 帶及操作均較為不便。

照片 2-4 IEI 檢測儀

2、丹麥 Germann 公司為專業儀器製造商，儀器種類繁多，應用 範圍包含混凝土材料及結構完整性檢測。其中 DOCter 檢測系 統，係採敲擊回音方法，專門應用於混凝土內部瑕疵及版厚等檢 測。本系統組成方式與上述系統相似，需搭配筆記型電腦使用。

唯一不同處在於本系統使用 PCMCIA 資料擷取卡，可裝設於筆 記型電腦上，總重量僅為 4.5 公斤，故攜帶及操作較為方便，照 片 2-5 為檢測系統外觀。

照片 2-5 DOCter 檢測系統

3、加拿大 Tekron 公司係為專業檢監測服務廠商，服務範圍包含 以透地雷達及敲擊回音法進行結構物檢測。該公司發展的敲擊回 音檢測系統（PIES），見照片 2-6，係採 PDA 取代筆記型電腦，

可大幅減輕系統重量，且特別設計的工作背心，使得各單元可儲 藏於背心口袋內，增加檢測人員移動便利性，但亦因系統單元分 散，現地應用時需進行組裝，較為繁瑣。目前國內尚無此系統使 用經驗。

照片 2-6 PIES 檢測系統

4、美國 OLSON 儀器公司為專業儀器製造商，其發展的 CGT 系 列檢測儀，見照片 2-7，專門用於混凝土內部瑕疵檢測。該檢測 儀優點在於主機體積小（相當於 PDA 尺寸），不需組裝，且具 應力波自動敲擊設備，總重量僅為 2 公斤，故現地攜帶及操作 方便，曾應用於國內高鐵混凝土帽梁施工品質檢測。且因資料分 析軟體功能強，可進行各種濾波處理，提高資料可讀性。缺點在 於檢測儀本身無法處理資料，必須將資料上傳至 PC 後，在 PC

上執行分析程式，故無法獲得即時檢測結果。

照片 2-7 OLSON 檢測系統

5、德國 develogic 公司發展的 introsonic 檢測系統採防水防震、

觸控式螢幕、單一機體設計及自動敲擊裝置，使得現地試驗工 作更為簡便，且該資料分析軟體功能強大，可將大量探查結果 以平面或三維方式表現，照片 2-8 為檢測系統。本設備相當新 穎，目前國內尚無此系統使用經驗。

照片 2-8 introsonic 檢測系統

6、日本 OEC 工程顧問公司 iTECS 彈性波檢測系統於 2001 年發 展完成，曾於 2003 年年底來台展示及現地示範操作。該系統 優點在於整合硬體設備成為單一機體，現地工作時無需再進行 單元組裝；且資料分析軟體功能強大，可即時完成資料處理，

提供檢測結果。該系統較為特殊處在於進行混凝土結構物表面 裂縫深度檢測時，並未遵循傳統之繞射時間檢測法，而係採用 相位法，故仍可以單一接收器進行檢測應用。照片 2-9 為檢測 系統各單元。

照片 2-9 iTECS 彈性波檢測系統

7、中興工程顧問社於 2003 年研製國內第一套敲擊回音檢測系統 SINO-NDT-IE 檢測儀，並經過不斷的應用及改進，目前已完成 第二代產品。本系統優點在於使用專利產品-可感測鋼珠敲擊 器，使得傳統儀器採用的雙接收器配置減少一個，大幅降低儀器 成本，且採用國內自製接收器，其尺寸遠小於進口設備，目前系 統尺寸僅為 30x20x9cm，重量為 3.6kg。上述有利因素使得單 人操作成為可行，大幅降低檢測成本。照片 2-10 為檢測儀。本 檢測儀曾應用於國內水庫、隧道等安全檢查工作，包含巨積混凝

土裂縫檢測、內部破損檢測及襯砌混凝土裂縫檢測等。

照片 2-10 SINO-NDT-IE 檢測儀