3. Выявление дефектных зон в материале строительных конструкций методом сквозного прозвучивания
3. Выявление дефектных зон в материале строительных
конструкций методом сквозного прозвучивания 
3.1. Для выявления дефектных зон в материале СК рекомендуется использовать метод сквозного прозвучивания, основанный на измерении скорости распространения в материале акустических волн: продольных или поперечных. Определение значений этих скоростей в различных точках конструкции позволяет выявить дефектные зоны и оценить упругие характеристики конструкции.
3.2. Для построения поля скоростей распространения волн в строительной конструкции используют программы томографической обработки результатов измерения времен пробега волны между ее источниками и приемниками.
3.3. Для построения скоростного разреза конструкции определяется база данных, которая представляет собой группу таблиц, содержащих координаты источников и приемников волны и времена пробега волны между ними.
3.4. Возбуждение и регистрация продольных или поперечных упругих волн может осуществляться с использованием любых средств, позволяющих с приемлемой точностью фиксировать время пробега волны:
источник должен обеспечивать короткий фронт волны (до 1 м/сек);
приемники (датчики) должны быть широкополосными (1 - 3000 Гц), чтобы измерить эту волну без динамических искажений.
3.5. Алгоритм расчета скоростного разреза конструкции рекомендуется организовать следующим образом:
вводятся таблицы времен пробега волны между всеми источниками и приемниками;
вводится исходная модель конструкции в виде слоистой среды: относительные толщины слоев, относительные скорости на границах слоев и угол наклона плоскости слоев к осям координат, при этом скорость по левой границе первого слоя V0 принимается равной единице;
вычисляются времена пробега волн по всем заданным лучам при заданной модели конструкции при скоростях волн, равных заданным относительным скоростям;
вычисляется скорость V0 как отношение сумм времен пробега волны по всем лучам;
вычисляется среднеквадратическое отклонение экспериментальных и расчетных времен пробега волн;
методом итераций определяется скоростной разрез конструкции, при котором среднеквадратическое отклонение экспериментальных и расчетных времен пробега волны достигает минимального значения;
для "оптимального скоростного разреза" вычисляются абсолютные значения скоростей на границах слоев, и строится график в координатах "расстояние (по оси, перпендикулярной плоскости слоев) - скорость распространения волны";
вычисляются траектории лучей, и строится ситуационный план, на который наносятся траектории лучей и изолинии скоростей распространения волны.
Пример 3. Расчет траекторий лучей
Для расчета траекторий лучей воспользуемся системой уравнений:
где
k - градиент скорости волны;
- угол между вектором градиента скорости волны и направлением распространения волны по лучу;
V - скорость распространения волны;
S - путь волны по лучу;
t - время пробега волны.
Для градиентного слоя, в котором градиент скорости волны постоянен по величине и направлению и направлен вдоль оси x система уравнений (8) приобретает вид:
где 
, V0, x0, y0 - значения соответствующих величин в начальной точке траектории луча в данном слое.
При этом градиент определяется как производная скорости распространения волны по оси x:
где
Vn, Vk - скорости распространения волны, соответственно, в начале и в конце слоя (по направлению оси x);
H - ширина слоя.
После интегрирования система уравнений (9) принимает вид:
С помощью системы уравнений (11) при заданных параметрах скоростного разреза, начальных значениях параметров лучей x0, y0, , времени t0 и конечной абсциссы луча xk, соответствующей границе слоя или абсциссе приемника волн, можно вычислить все параметры луча в конечной точке (yk, ) и время пробега волны от x0 до xk(t0).
При этом необходимо учитывать, что если в каком-либо слое < 90°, то траектория может иметь две ветви (прямую и обратную), если xk слоя больше
в этом случае траектория возвращается к началу слоя.
Расчет луча ведется с использованием системы уравнений (11) методом итераций. Сначала задается угол выхода луча из источника волны (возможен также счет от приемника к источнику, если в этом случае расчет упрощается), и строится траектория луча до x0 абсциссы приемника последовательно по каждому слою. При этом в каждом следующем слое начальные параметры луча принимаются равными конечным параметрам луча в предыдущем слое. Достроив луч до оси x0, сравнивают ординату луча yk с ординатой приемника y0. Затем изменяют на величину начального шага 
таким образом, чтобы уменьшить разность (yk - y), и снова рассчитывают траекторию луча. После смены знака разности yk и y0 уменьшают величину шага изменения , делают шаг в обратную сторону и так до тех пор, пока не будет выполнено условие:
Время пробега волны по вычисленной таким образом траектории для каждого луча вносится в таблицу.
