基于超声波的水泥浆密度监测分析方法研究

来源：振动与冲击杂志2025年第22期北京时间：

作者：李松辉，张洋铣，张龑zcy880，刘勋楠

单位：中国水利水电科学研究院流域水循环与水安全全国重点实验室，北京100038

摘要：为提高大坝灌浆密度的监测精度，提出了一种基于超声波时域与频域特征的水泥浆密度识别算法。首先，通过超声波透射法研究水泥浆中的传播特性，开展不同水灰比（5:1至2:1）试验，分析了超声波信号与水泥浆密度之间的映射关系。其次，通过分析信号时域特征、频域特征和时频域特征对于水泥浆密度的敏感性，提取时域最大幅值、声衰减系数、频域最大幅值、频域能量作为敏感参数。再次，通过分析敏感参数随水泥浆密度的变化规律，建立了水泥浆密度识别算法。最后，通过模型试验和现场原型试验对识别算法的有效性进行了验证。结果表明，该算法在试验密度范围1.0 g/cm³至1.2934 g/cm³内具有较高的准确性，识别精度为96.43%-99.99%，在试验密度范围内以及低于范围的密度，现场验证精度为95.68%–99.75%，对于超出范围的密度工况，准确率为88.76%-92.11%。该研究为水泥浆密度的精准测量提供了一种有效的超声波检测方法。<br>

关键词：水工结构；超声波透射法；水泥浆密度；时频分析；识别算法