Механические колебания, частота которых превышает 20 кгц, называются ультразвуковыми.

В твердых телах могут распространяться продольные, поперечные (сдвиговые) и поверхностные волны в зависимости от расположения приборы.

Скорости продольных волн примерно вдвое больше скорости поперечных. Скорость поверхностных волн примерно на 10% меньше поперечных.

Между скоростью распространения ультразвука V (м/сек), длиной волны (м) и частотой f (гц) существует зависимость:

Скорость распространения ультразвука зависит от плотности и упругости среды:

- акустическая плотность среды:

- объемная масса материала.

g - ускорение силы тяжести.

Эта формула соответствует стержневым телам (призма, цилиндр) с соотношением размеров  и ( - длина стержня, d - диаметр).

Для типа (d < 2 ) скорость определяется по формуле:

M_g - динамический коэффициент Пуассона, определяемый отношением скоростей распространения продольных V_прод и поперечных V_поп волн:

В бетонных массивах при d £ 2  скорость распространения ультразвуковых поперечных волн равна:

В неоднородных телах при распространении ультразвуковых волн всех видов имеет место отражение, перелом и дифракция, законы которых аналогичны законам оптики.

Для получения ультразвука существует несколько способов, в том числе пьезоэлектрический. Он основан на способности некоторых кристаллов менять свои размеры под воздействием электрического тока. Такими свойствами обладает кварц, сегнетовая соль, титанат бария и т.д. это свойство обратимое (т.е. при деформировании таких веществ на них выделяется электрический заряд) и называется пьезоэффектом.

Высокочастотный электронный генератор 1 периодически посылает импульсы в излучатель (датчик) 2, в котором находится пьезоэлемент, преобразующий электроимпульсы в ультразвуковые. Пройдя исследуемый бетонный элемент 3 импульсы попадают на приемный щуп (датчик) 4, где они преобразуются в электрические импульсы. Пройдя через усилитель 5 сигнал попадает на экран осциллографа 6.

В момент попадания электрического импульса на щуп-излучатель на экране осциллографа появляется зубец "а", зубец "b" появится при поступлении на щуп-приемник ультразвуковой волны после прохождения ею материала. Специальный блок меток электронного времени показывает время прохождения: - метки. Умножая количество меток между зубцами на цену деления получим время t в микросекундах.

Первый прибор был изготовлен в МГУ в 1947 году. Сейчас имеются несколько типов приборов: УП-4; УКБ-1 и 1М; ДУК-20; Бетон-3М и др.

Определение прочности бетона ультразвуковым методом производят следующим способом:

1) Выбирается место "прозвучивания". Раковины и трещины заштукатуривают и затирают.

2) Железобетонные конструкции и изделия с большой площадью поверхности прозвучивают в точках, расстояние между которыми 1-2 м.

3) При испытании железобетонных конструкций направление движения ультразвуковой волны не должно совпадать с направлением арматуры.

4) В точках соприкосновения щупов и поверхности бетона покрывают акустической смазкой (машинное масло; жидкое мыло; солидол; технический вазелин). При серийном испытании конструкций контактная смазка должна быть одинаковой.

5) Схема измерения (расположения щупов) зависит от размеров элементов и доступности их поверхностей.

a) Сквозное прозвучивание - при доступности обоих поверхностей элемента при толщине бетонного массива до 15 см.

b) При невозможности установки щупов на одной прямой.

c) При доступности одной стороны.

d) Тоже взаимно перпендикулярных сторон.

Прочность бетона исследуемой конструкции определяют по тарировочной кривой, которую заранее строят для заданного состава бетона. Тарировочную кривую строят путем параллельных испытаний стандартных кубов 20х20х20 см в количестве 48 шт. производится сопоставления скорости прохождения ультразвука и предела прочности на сжатие на прессе.

Направление прозвучивания должно быть перпендикулярно бетонированию. Для прозвучивания выбирают 4 точки по углам куба и одну в середине. В этих точках измеряют базу прозвучивания (толщину куба).

А и в - эмпирические коэффициенты, определяемые по результатам обработки испытаний.

е - основание натурального логарифма.

 - плотность материала.

При отсутствии возможности построения тарировочной кривой ориентировочное значение прочности бетона можно определить по формуле:

R_c,v - среднее значение предела прочности по данным испытания контрольных кубов.

V_k - скорость распространения ультразвука в бетоне конструкции.

V - средняя скорость распространения ультразвука в контрольных кубах.