| 2 測試原理
CT 檢測是根據聲波射線的幾何運動學原理，利
用聲波發射、接收系統在被檢測物體的一側發射，
在另一側接收，用聲波掃描被檢測物體(如圖1 所
示)[1]。用于現場的觀測系統為一發多收聲系，即在
一側單點發射，另一側作扇形排列接收，然后逐點
同步沿剖面線移動進行掃描觀測。
很好的一致性。文[7]利用超聲波層析對橋梁鉆孔灌
注樁進行檢測。文[8]利用地震波CT 技術對煤層上
覆巖層的破壞規律進行探測，研究表明CT 技術具
有經濟、直觀、高精度等特點。文[9] 將CT 技術應
用到大壩的隱患檢測中，取得良好的效果。文[10]
討論了地震波層析成像技術及現場觀測方法，采用
全方位觀測地震波層析成像技術，獲取了三峽工程
永久船閘邊坡大尺度巖體地質構造分布及整個區域
以細小單元形式給出的波速分布參數，為地質概化
模型分析、邊坡穩定性分析及變形計算首次提供了
完整的力學參數“體”數據。
CT 測試在許多領域都有著廣泛的應用，然而，
利用其對石質文物的風化程度進行檢測鮮有報道。
超聲波CT 測試具有檢測分辨率高，對被測物無損
傷等特點，使其可成為檢測石質文物風化程度的有
力手段。筆者曾應用超聲面波方法對故宮漢白玉欄
板的風化程度進行過測試評價，取得了較好的效
果[11，12] 。本文則從理論和方法上，對利用超聲透射
CT 檢測石質文物風化程度的方法進行探討，以期為
石質文物風化程度測試提供更多的手段。在現場，
利用超聲穿透波法測得被測文物材料的縱波速度；
在室內，對與被測文物材質一樣的新鮮巖樣進行測
試，也得到其縱波速度，將現場測得的風化材料的
縱波速度與室內測得的新鮮巖樣的縱波速度相比即
可得到被測文物材料的風化程度。此外，還可以對
現場采集的新鮮巖樣和風化巖樣進行力學試驗，得
到其主要的力學指標，并將這些力學指標分別與巖
樣的縱波波速進行擬合分析，得到被測文物材料的
力學指標與縱波波速之間的經驗關系，根據擬合出
來的經驗關系式和現場實測的文物材料的縱波波速
即可得到被測文物材料的力學指標分布現狀。利用
這套方法對浙江省義烏市南宋古橋——古月橋橋身
條石的風化程度進行測試，取得了較好的效果。
接收面
…
…
發射面
圖1 超聲透射CT 原理示意圖
Fig.1 Theoretic diagram for ultrasonic penetrating CT method
聲波在被檢測的物體中傳播時，縱波的走時是
速度v (x，y)和幾何路徑的函數，對于第i 條射線，
若射線的走時為ti，則有下列積分式：
1
ti =∫ds (i = 1，2，L ，n) (1)
Ri v(x，y)
式中：n 為射線的總條數，Ri 為第i 條射線的路徑。
如圖2 所示，將被檢測區域離散成一系列規則
的網格單元。由于劃分的單元較小，可將每個單元
中的縱波的速度vi (x，y) 看作常數，這樣就可以將
積分式(1)離散成線性方程組：
ti =Σ(m) dij
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石質文物風化程度的超聲波CT 檢測 另存為下載 文章應用本所DB系列
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