KJTD USG-X钢筋连接部检测仪：超声相控阵技术在结构健康监测中的应用-深圳市秋山贸易有限公司

技术文章ARTICLE

您当前的位置：首页 > 技术文章 > KJTD USG-X钢筋连接部检测仪：超声相控阵技术在结构健康监测中的应用

KJTD USG-X钢筋连接部检测仪：超声相控阵技术在结构健康监测中的应用

发布时间： 2026-01-07　　点击次数： 9次

　　一、引言

　　钢筋机械连接是现代装配式混凝土结构的关键传力节点，其质量直接决定结构整体安全与服役寿命。传统超声脉冲回波法虽能实现“非破损”抽检，但受限于单晶片声束固定、盲区大、分辨率低，难以在密布钢筋、复杂几何或深埋条件下给出可靠结论。KJTD 公司推出的 USG-X 便携式钢筋连接部检测仪，将相控阵(Phased Array, PA)超声架构微型化并移植到土木工程场景，实现了“单面扫查、全截面成像、定量评价”的突破，为结构健康监测(SHM)提供了全新的数据入口。

　　二、相控阵超声核心原理

　　电子偏转与动态聚焦

　　USG-X 采用 32～64 阵元的复合压电晶片线阵，通过纳秒级延时激励，在空间合成可控波阵面。利用“惠更斯-菲涅尔”干涉原理，可在 0°–70° 范围内连续偏转，并在 5–80 mm 深度处形成 0.3 mm 级聚焦光斑，兼顾近场盲区与远场分辨率。

　　多模式成像

　　系统支持 A-Scan、B-Scan、C-Scan、D-Scan(展开图)及 S-Scan(扇扫)五种显示模式。对于钢筋连接套筒，可实时生成“展开 360°”内壁图，将螺纹、灌浆缺陷、裂缝投影到二维平面，方便现场快速判读。

　　自适应材质校准

　　内置 Q-Beta 算法，可自动识别钢筋/灌浆料界面反射系数，修正声速(5900→6300 m/s)与衰减(1.2→3.8 dB/cm)，消除因灌浆饱满度差异导致的误判。

　　三、KJTD USG-X 系统架构

　　硬件

　　主机：ARM-FPGA 异构计算，12-bit 250 MHz 采样，重量 1.1 kg

　　阵列探头：5 MHz 32 晶片，接触面 10 × 18 mm，可进入 16 mm 密筋排距

　　楔块：小 footprint 60° 剪切波楔块，单面接触即可覆盖 12–40 mm 直径套筒

　　无线模块：Wi-Fi 6 实时投屏，支持 BIM 坐标自动关联

　　软件

　　钢筋连接专用向导：输入套筒型号→自动加载延时法则与判据曲线

　　AI-Assist 缺陷识别：基于 12 万组实验室与现场样本，裂缝、空洞、未灌满识别准确率 92.3%

　　SHM 数据接口：可输出 HDF5/JSON 格式，直接接入桥梁、地铁监测云平台

　　四、典型应用案例

　　高铁桥梁预制墩柱

　　环带套筒 Φ32 mm，灌浆后 24 h 内检测。USG-X 发现 6 点钟方向深度 28 mm 处存在 3.2 mm 连续未饱满区；经开孔验证，实际缺陷面积 32 mm²，相对误差 < 8%。

　　城市地铁车站装配顶板

　　双排 Φ25 mm 钢筋，净距 18 mm。传统单探头需 4 面 16 点扫查，耗时 25 min；USG-X 单面 2 次摆放，2 min 完成，且检出 0.5 mm 横向微裂，为后续碳纤维加固提供准确坐标。

　　跨海桥塔锚固区长期监测

　　在运营状态下，采用可拆卸阵列夹具，每季度对 120 个关键套筒实施跟踪检测。两年后数据对比发现，3 处原 0.3 mm 裂缝扩展至 0.8 mm，及时启动限载与注浆封闭，避免事态扩大。

　　五、与传统方法对比

　　检测效率：提升 8–10 倍

　　缺陷定位精度：±0.5 mm(传统 ±2 mm)

　　最小可检裂缝：0.2 mm(传统 0.5 mm)

　　数据可追溯：100% 原始 A-Scan 保存，满足 ISO 17640-2018 可追溯要求

　　六、技术挑战与展望

　　深层衰减

　　对于 C60 以上高强混凝土，声衰减 > 4 dB/cm，需开发 2.5 MHz 低频相控阵，兼顾穿透与分辨率。

　　钢筋影区

　　当套筒与主筋间距 < 8 mm 时，钢筋绕射波易掩盖缺陷回波。下一步引入 Full Matrix Capture(FMC)+ Total Focusing Method(TFM)，通过反向散射模型抑制伪影。

　　数字孪生融合

　　将 USG-X 获取的缺陷参数(位置、尺寸、取向)自动写入 BIM 构件属性，结合应变传感器数据，实现“缺陷-应力”耦合分析，为预测性维护提供闭环依据。

　　七、结论

　　KJTD USG-X 把相控阵超声从工业探伤级提升到土木工程现场级，其高分辨率成像、AI 辅助识别与 SHM 数据链能力，为钢筋连接部质量验收与运营期健康监测提供了可靠、高效、可追溯的解决方案。随着 FMC/TFM、数字孪生和 5G 云诊断技术的深入融合，相控阵超声将在装配式基础设施全生命周期管理中扮演愈发关键的角色。

下一篇：Kashiyama SDE 系列空冷干式涡旋泵：无油实现 10⁻² Pa 极限真空

上一篇：微米级镜面喷涂工艺：Fusoseiki MK-3 在精密光学涂层中的应用研究

产品中心 Products