混凝土多功能无损测试仪
混凝土多功能无损测试仪该仪器可对从10cm的混凝土试样，到长达100m的桥梁、大坝等结构进行多种测试，如混凝土材质（弹性模量、强度）、结构尺寸、缺陷（内部空洞、剥离、表面劣化）、裂缝的位置、深度等。同时，具备丰富的图形处理机能（如弹性波雷达扫描EWR、计算机层析CT、快速平面成像QPG）和自动快速处理机能。
该仪器主要元器件均由日美等国家进口，基于冲击弹性波理论，测试精度高，是超声波、回弹仪的换代技术，裂缝深度检测技术已被列为日本土木学会推荐方法。混凝土多功能无损测试仪
测试原理
裂缝深度
1、相位反转法
利用衍射角与裂缝深度的相互关系，可简单推算裂缝深度；
受裂缝面的接触、钢筋以及水分的影响大，适合测试较浅的裂缝（<20cm）。
（1） 弹性技术
冲击弹性波技术与超声波技术，亦可作为有效的混凝土结构物的无损检测。
冲击弹性波（超声波法为其一特例）作为能够直接反映材料力学特性的媒介，长期以来得到了广泛的注目。其中，广为人知的当为PIT（基桩完整性测试）方法。
近年来，将其推广到混凝土结构物的材质（强度、模量）、缺陷（裂缝、剥离、内部空洞、蜂窝等）以及几何尺寸（厚度、埋深等）无损检测和评价不仅是非常热门的研究方向，而且逐步进入工程实际应用。
（2） 技术的优势
· 与混凝土非金属超声波相比
弹性波在测试对象中传播时衰减较小，激振能力可调并可调节激振频率，适用面广，测试范围大。目前仪器不仅可针对大体积混凝土结构物进行有效的测试（可穿透厚达60m的测试对象），也可以适用于15cm的标准立方形实验块。
目前可对大体积混凝土结构物进行CT扫描以检测缺陷；
可对高性能混凝土结构物实现强度、模量双指标控制；
· 可对管道压浆密实度质量进行测试
采用方法“表面波法”（已被日本土木学会推荐为标准方法），测试的裂缝深度精度高、受钢筋、水分影响小、深度范围可达到2米；
受钢筋影响小并可修正。
测试精度更高（采用多种频谱分析方法和智能机制，自动搜寻优结果）。
测试范围更广（不仅可测试混凝土面板、还可测试深达数米的基础埋深、挡土墙厚度等）。
可对管道压浆密实度质量进行测试。
缺陷可以用雷达扫描方式显示成果。
· 增强机能
（打球）可快速、**测试评价混凝土结构物表面的均匀性、损失等。
（打声）利用波的振动、频响、持续时间等混凝土表面缺陷、材质进行测试。
· 规范
非破坏检查协会、弹性波法无损检测研究小委员技术资料
（1） 测试混凝土结构物无损检测项目与方法
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测试项目
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测试方法
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力学特性
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强度
（测试波速）
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透过法
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重复反射
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瑞利波法
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弹性模量
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透过法（与测试强度的透过法一致）
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混凝土缺陷
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表层缺陷
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振动法（表层剥离、脱空）
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打声法（表层剥离、松动）
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打球法（表层刚性）
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裂缝深度
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表面波法（能量衰减）
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传播时间差法
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相位反转法
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内部缺陷
（不密实）
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弹性波层析扫描（CT）法
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弹性波雷达法
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厚度及尺寸
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冲击回波重复反射法（薄壁）
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信号直接识别、相关频谱分析（厚壁）
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（2） 高性能预应力结构物的无损检测技术与方法
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测试项目
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测试方法
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高性能预应力混凝土
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锚杆张力
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等效质量法
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锚杆充填度
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能量衰减法
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等效波速法
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弹性模量
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透过法（与测试强度的透过法一致）
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（3） 混凝土结构物的力学特性测试
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测试混凝土结构物的力学特性
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强度
（测试波速）
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透过法
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重复反射
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瑞利波法
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弹性模量
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透过法（与测试内部强度的透过法方法一致）
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（4） 测试混凝土结构物力学特性测试方法的比较
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测试方法
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透过法
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重复反射法
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瑞利波法
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测试面
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两个
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一个
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一个
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传感器
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2个
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1个
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2个
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结构物厚度
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需要明确传感器之间距离
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需要明确测结构物厚度
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不需要量测结构物厚度
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测试的范围
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的测试范围可达60m
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其它
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传感器之间距离要求大于0.15m
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测试对象的形状要求比较简单
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不适宜一般的薄板、梁等结构
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适用对象
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箱梁、柱等
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隧洞衬砌、大坝面板等
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隧洞衬砌、大坝面板等
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· 透过法
通过两个传感器进行测量：一个传感器用于记录发振，一个传感器用于接收信号。因此通过量测两个传感器之间的距离并结合信号在两个传感器之间的传播时间，即可计算弹性波（主要是P波）在测试对象内的传播速度，进而根据P波的测强曲线换算出测试对象的内部强度。
混凝土多功能无损测试仪
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透过法（对测）测试混凝土强度
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透过法（斜测）测试混凝土强度
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测试波形图
· 重复反射法
重复反射法使用一个传感器进行测量，其测试原理在于：对于结构厚度不是特别大的测试对象，信号会在测试对象的不同介质分界上发生反射，从而使传感器接收到多次反射信号。通过频谱分析算法（FFT、MEM）分析测试信号在结构物的分界面上反射信号的反射频率，并结合测试对象的壁厚，即可计算弹性波在测试对象内的P波的传播速度，进而换算出测试对象的内部强度。
重复反射法测试混凝土强度
测试波形图
频谱分析（FFT频率）
· 瑞利波法
瑞利波也即表面波，利用表面波法单面测试。通过测试激振信号达到2个传感器的时间差来推算R波波速。
瑞利波（R波）法测试混凝土强度
测试要点：
1） 由于瑞利波的特点，要求激振点到触发传感器之间的距离大于2倍激振波长，目的是让瑞利波充分的产生，不然波的模式不明。
2） 瑞利波测试混凝土强度的有效深度一般为激振波长的0.5倍，激振波长取决激振锤（可采用多规格的激振锤）。
3） 激励波长不能大于测试对象的壁厚（若波长大于壁厚会使相位波速降低
测试结果图
测试结果一览
（5） 混凝土结构物缺陷测试
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混凝土缺陷
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表层缺陷
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振动法（表层剥离、脱空）
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打声法（表层剥离、松动）
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打球法（表层刚性）
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裂缝深度
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表面波法（能量衰减）
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传播时间差法
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相位反转法
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内部缺陷
（不密实）
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弹性波层析扫描（CT）法
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弹性波雷达法
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表格 1配置清单
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序号
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产品名称
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规格型号
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数量
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一、仪器主体
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1
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仪器主机
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456mm×372mm×185mm
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1台
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2
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前置放大器
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372mm×266.5mm×134.5mm
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2套
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3
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笔记本电脑
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1台
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二、工具
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1
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传感器
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1.1
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加速度传感器
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LC0408T
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1只
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1.2
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加速度传感器
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S31SC
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2只
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1.4
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示波器
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DSO-5200A
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1个
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2
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电缆
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2.1
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电荷电缆
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3m
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2根
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2.2
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电压电缆
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30m
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2根
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3
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激振系统
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3.1
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冲击锤
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各种型号
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1套
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4
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工具
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1套
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三、软件系统
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1
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数据采集系统
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Cpc_PccSts、Sce_PccSts
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1套
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2
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数据分析系统
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Cra_sants、Con_sants、Tra_sants
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1套
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四、附件：安装光盘、使用说明书、保修卡、产品合格证
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表格 2 主要技术指标
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环境温度
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-10℃~50℃
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相对湿度
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30%RH~85%RH
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通道数
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2
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双模采集
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采集频率
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100MHz
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分辨率
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16Bit
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采集点数
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20,000个
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噪声处理
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平滑、LPF、BPF、HPF、积分、相关、积算、信号抽出、合成增幅等
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频谱分析
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FFT/MEM/相关分析
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图像处理
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雷达、CT、等值线
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穿透测试对象厚度
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可达60米
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测试裂缝深度
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可达2米
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测试精度
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表面缺陷
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采用打球法测试精度：统计意义上讲，测试误差小于10%；测试深度为表层下5cm；采用振动法和打声法可检知出3cm×3cm左右面积的剥离（对于检测深度范围内的连通性剥离，检出概率大于95%），测试深度为表层下10cm
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内部缺陷
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采用雷达法，在厚度测试范围内，宽度50mm以上及宽深比大于0.5的缺陷，检出概率大于85%；采用CT法测试精度（统计概率）大于95%
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裂缝深度
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实际裂缝深度的2％~20％以内
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结构物的厚度
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精度为±5%以内
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测试的波速（强度）
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±3%以内
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