观测方案是关系桥梁CT结果可靠性的关键因素,观测方案必须满足下列三项要求,否则难以保证检测结果的可靠性。
(1) 射线密度的要求:射线密度足够大。通过每个单元体的射线数目称为射线密度,射线密度大,速度分析精度高,反之精度降低。从工程应用实践角度要求射线密度数大于40条。
(2)射线正交性的要求:观测射线孔径大。通过单元体的各射线之间的最大孔径称为射线正交性,是保证分辨率的重要指标。射线孔径大,交角近乎垂直,分辨率高;射线交角小,射线近乎平行,横向分辨率降低。工程应用中要求通过同一单元体的射线之间的最大交角不小于60º。
(3) 射线数与单元体数的要求:射线数目应大于单元数。观测系统网格划分的单元体数目决定了CT系统的变量数,观测系统的射线数决定了CT系统可利用的独立方程数。只有在方程数大于变量数时,走时方程为超定方程组,存在最优解,而且解是唯一的,满足工程CT的应用目的;如果单元数大于射线数,走时方程就变成了欠定方程组,此时不存在最优解,方程具有多解性,失去了工程可靠性,不能应用。
根据上述三条原则,对于长方形梁体CT截面,检测系统最好设计为L形观测系统。将检波器布置在长方形一侧长边及相邻一短边,成L形;激发点布置在另一长边和短边,形成另一L形,两L形构成封闭长方形。检波器间距、激发点间距、单元网格间距相等。此观测系统效率高,同时满足射线密度、正交性和射线条数大于单元数这三项要求。
对于常见的30m长,2m高的梁板,采用64道BCT仪器系统,观测系统做如下设计。检波器间距、激发点间距在长边设计为50cm、高度方向加密为25cm,剖面单元划分为50cm×25cm(图1)。图1 CT截面观测系统布置图
桥梁CT检测中北京同度工程物探技术有限公司选用64道桥梁CT系统。如下图:
系统指标:采样率5微秒,64道,记录长度120KB,分辨率24位,工作温度:-30°C—+80°C。能满足工程质量控制、危旧桥诊断、治理效果评价等工程需要。