CN111579646B - 石质文物裂隙的原位、无损检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，包括将待检测石质文物划分网格；测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t和直线距离x，作t‑x图；在几何图中分别用直线将发射网格发射面的中心点与两个接收网格接收面的中心点连接，在几何图中得到多个相交的区域，连接由两条或多条边界线相交构成的交点，该连线即为裂隙。本发明提供一种适用于检测石质文物裂隙长度和倾斜角度的方法，用以解决现有的石质文物裂隙检测困难的问题，由作图即可确定裂纹的长度和倾斜角度，操作方便，应用广泛，无污染。

Description

石质文物裂隙的原位、无损检测方法

技术领域

本发明涉及石质文物的检测领域，尤其涉及一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，用于检测石质文物内部裂隙的长度和倾斜角度。

背景技术

我国是一个拥有几千年文明历史的文明古国，在我国众多的石质文物保护中，检测出石质文物的裂隙深度和倾斜的角度，对分析石质文物的物理和力学性质、判断石质文物劣化程度和制定保护对策起着基础性的作用，对科学地保护石质文物具有重要意义。

由于石质文物的不可再生性和珍贵性，对石质文物的裂隙检测要求不能对文物产生破坏，即检测应该是无损的。当前，针对文物裂隙深度和倾斜角度的无损检测主要有CT扫描和X射线探伤等方法。CT扫描和X射线探伤方法可以精确地得到裂隙的深度，分布和形态等特征，但是受限于X射线对石质文物等高密度材料的穿透能力，通常只能检测小于十几、二十厘米尺寸级别的物体。另外，CT扫描和X射线探伤辐射较大，危害检测人员的身心健康，并且CT一般不能在原位对石质文物进行检测。CT扫描和X射线探伤的方法检测尺度有限、检测仪器昂贵且有放射性，难以实现广泛的运用。

得益于超声波技术对被检测物体无损伤，对检测人员安全和检测设备可移动等特点，目前基于超声波的技术已经广泛用于石质文物的检测和评价。然而，目前基于超声波的检测方法大多用于对石质文物的风化程度进行定性或半定量地分类，比如，国家文物局发布的《WW/T 0063-2015石质文物保护工程勘察规范》建议以超声波速来评价石质文物的风化程度。马涛等人于2002年在《文物保护与考古科学》发表了《乾陵石刻内部裂隙的超声波探测研究》论文提出了网格法和层析法；然而，该方法只能根据由超声波通过裂隙岩的时间和通过同样长度无裂隙岩的时间的比值建立的“表面法”公式对裂隙深度进行估算，该方法能够估计内部裂隙发育区域，但是准确度有一定局限，难以对裂隙的长度和倾斜角度进行准确检测；同时该方法对被检测物体的几何形状有要求，一般被检测剖面需要为圆形，椭圆形，正方形，或长方形。马宏林等2015年在《文博文保科技》发表《超声波速分析及首波幅度分析方法在石质文物裂隙检测中的应用》，根据波速分析和首波幅度估计裂隙位置；这种分析方法依赖主观经验，只能得到裂隙大致分布。张中俭等于2014年在《工程勘察》发表的《基于超声波法的石质文物表面裂隙深度测量》的论文，提出了通过测量纵波波速计算出垂直于文物表面裂隙深度，或者通过测量纵波波速和三维扫描相结合计算出斜交于文物表面的裂隙深度。然而，该方法有如下不足：(1)在实际运用中每次测量裂隙均需要求解繁琐的三角方程组，(2)需要假定裂隙的倾斜角度为90°，或者用罗盘测量或三维激光扫描仪测点计算倾斜角度后，通过纵波波速的数据来计算石质文物表面裂隙的深度，(3)该方法不能测量文物内部的裂隙和孔洞的深度或倾斜方向，(4)该方法需要假定石质文物的纵波波速值为一个定值，然而由于石质文物岩石材料的不均一性质，不同部位石质文物的纵波波速是不相同的，即不是一个定值。

还有学者提出利用横波方法检测裂隙特征，然而目前横波换能器昂贵、横波耦合剂对石质文物有污染，同时横波的测试条件要求较高，比如需要给予被测对象一定的压力以达到较好的耦合效果。另外，横波的滤波和读数过程由于受纵波反射波等叠加影响，确定横波的首波比较困难，甚至不同检测人员会得出不同的结果。所以，横波方法不适合石质文物裂隙特征的检测。

因此，亟需发明一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，能够安全、方便、广泛地测量石质文物内部和表面的裂隙长度及倾斜角度。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于基于纵波探测技术和文物几何形貌，提供一种适用于检测石质文物裂隙长度和倾斜角度的方法，用以解决现有的石质文物裂隙检测困难的问题。该方法基于目前成熟的纵波波速探测技术、被检测物体的几何形貌和表面网格划分，通过确定t-x图中的偏离点和回归点所对应的网格，由作图即可确定裂纹的长度和倾斜角度。

为实现上述目的，本发明采用了如下检测原理:

当使用纵波检测时，发射探头所发射的纵波沿着最短距离到达接收探头所用的时间最短。对于含有裂隙的石质文物，接收探头所接收的第一个纵波是经过岩石固体最短路径到达的波，这个原理记做“最短路径传播原理”。

根据最短路径传播原理，说明该方法的技术方案如下：

本发明的技术方案如下：

一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，包括如下步骤：

步骤1，测量待检测石质文物的几何形状和尺寸，绘制石质文物的几何图，初始划分网格；

步骤2，根据步骤1所得到的几何图，测量待检测石质文物外观无裂隙且表面相对平整的部位的纵波波速，具体为任意选取不同的位置，分别测量纵波传播时间t和对应的直线距离x，得到一组数据点(t,x)，作t-x图，拟合得到一条直线；

步骤3，测量待检测石质文物可能存在裂隙的部位的纵波波速，具体为在石质文物可能含有裂隙的部位意选定一个网格作为发射网格，其他网格分别作为接收网格，测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t，同时测量发射网格发射面的中心点与接收网格接收面的中心点之间的直线距离x，得到一组数据点(t,x)，作t-x图；

步骤4，在步骤3所述的t-x图中找出偏离步骤2所述直线前的最后一个直线点和回归所述直线后的第一个直线点，得到该两个直线点所对应的两个接收网格，在步骤1所述的几何图中分别用直线将发射网格发射面的中心点与该两个接收网格接收面的中心点连接，得到两条边界线，两条边界线与石质文物轮廓线构成第一区域；

步骤5，对于出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取一个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，在所述几何图中得到第二区域，第一区域与第二区域相交，连接由两条边界线相交构成的交点和裂隙出露点，该连线即为裂隙；

对于未出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取两个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，在所述几何图中得到第二区域和第三区域，第一区域、第二区域以及第三区域相交，连接各由三条边界线相交构成的2个交点，该连线即为裂隙；

步骤6，在几何图中测量所得裂隙的长度，以及测量裂隙与选定表面的夹角得到裂隙倾斜角度。

进一步地，步骤1中，将网格按顺序编号，步骤3中将各个接收网格测量得到的纵波传播时间t、直线距离x建立表格，使得“网格号-时间t-距离x”三者一一对应，用表中的时间t和距离x数据点(t,x)绘制t-x图。

进一步地，步骤4中，在步骤3所述的t-x图中找出偏离所述直线前的最后一个直线点和回归所述直线后的第一个直线点的坐标，通过坐标找出对应的网格编号，在步骤1所述的几何图中标出相应的网格，分别用直线将发射网格发射面的中心点与两个接收网格接收面的中心点连接，得到两条边界线，两条边界线与石质文物轮廓线构成一个区域。

进一步地，步骤1中，对于规则石质文物，用钢尺测量其几何形状和尺寸；对于不规则石质文物，利用三维激光扫描仪进行测量，或者利用等比例拍照投影的方法进行测量。

进一步地，步骤2、步骤3和步骤5中，利用声波测试仪测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t，并且在发射换能器、接收换能器与被测石质文物之间涂抹无污染、易去除的耦合剂。

进一步地，步骤4中，首先在t-x图中找出偏离直线后的第一个偏离点和回归直线前的最后一个偏离点，以偏离直线后的第一个偏离点确定偏离直线前的最后一个直线点，以回归直线前的最后一个偏离点确定回归直线后的第一个直线点。

进一步地，在t-x图中判断坐标点是否为偏离点时，根据石材种类选择坐标点1～2倍方差作为判断的临界点。

进一步地，步骤5中，另取发射网格时，前后两个发射网格的距离为步骤1所述几何图中待检测石质文物剖面周长的三分之一到五分之一。

进一步地，步骤5中，采用逐步加密法提高精度，即在按照初始网格测量得到裂隙后，加密步骤5两个区域或三个区域的各自边界线所属接收网格两侧各2至3个网格，将待加密网格沿着测量剖面方向把每个网格二等分，重复步骤3和步骤4，直到检测的裂隙长度和倾斜角度精度达到要求。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提供一种适用于检测石质文物裂隙长度和倾斜角度的方法，用以解决现有的石质文物裂隙检测困难的问题，由作图即可确定裂纹的长度和倾斜角度，操作方便，应用广泛，无污染。具体而言，本发明至少具有如下实际效果：

(1)本发明基于目前成熟的纵波波速探测技术以及被检测物体的几何形貌和表面网格划分，对文物无损，对被检测物体几何形状无限制。

(2)本发明所述方法既能在实验室条件下检测又能在原位进行检测，且可以根据实际需要调节精度。

(3)本发明所述方法可适用的被检测物体尺寸跨度广，可检测的文物尺度从数十厘米至数米。

(4)本发明所述方法可以检测垂直于表面的裂隙长度，也可以检测斜交于表面的裂隙长度和倾斜角度，还可以检测石质文物内部裂隙的长度和倾斜角度，这是已存在的超声波方法不具有的一个优势。

(5)本方法利用纵波波速进行石质文物裂隙特征的检测，由于纵波传播最快，在波形图上首先出现，读数准确性和可靠性高；同时本发明检测裂隙不依赖于纵波首波波形，结果客观可重复性更强。

(6)本发明没有假设裂隙特征参数，确定裂隙过程中数据没有采用近似变换处理，结果可靠性更高，同时本发明通过图解法确定裂隙特征，所述方法方便简单，仅需作图就可求出裂隙深度和倾斜角度，无需利用公式进行计算。

(7)相比于X射线的方法，本发明检测仪器无辐射，对检测人员安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一个实施例石质文物含有表面裂隙的检测原理图；

图2为图1的t-x图；

图3为本发明一个实施例石质文物含有一般内部裂隙的检测原理图；

图4为图3的t-x图；

图5为本发明一个实施例石质文物的网格划分立体示意图；

图6为本发明一个实施例石质文物的网格划分及预制裂隙平面示意图(如细实线段pq 所示)；

图7为本发明一个实施例石质文物无裂隙部位所测数据的t-x图和回归直线图；

图8为本发明一个实施例石质文物检测数据的t-x图，其中图8a为B发射沿路径B-C-D 接收的数据图，图8b为C发射沿路径C-B-A接收的数据图；

图9为本发明一个实施例石质文物检测得到的裂隙示意图(如粗实线段PQ所示)；

图10为本发明逐步加密法中对区域边界线所对应网格两侧网格的加密示意图。

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

其中附图标记说明：

100-待测样品，200-网格面中心点，300-发射换能器或，400-接收换能器，500-预制裂隙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照附图对本发明的技术方案进行具体阐述。

对于含有裂隙的石材，当纵波发射探头与接收探头的直线传输路径被裂隙切断时，接收探头接收的第一个波沿着绕过裂纹的最短路径传播，在t-x图中会产生一个偏离点，即跳跃点；当绕过裂纹后，在t-x图中的点回归到上段直线上，如图2、图4所示，在t-x 图中，a点为偏离直线前的最后一个直线点，b点为偏离直线后的第一个偏离点，c点为回归直线前的最后一个偏离点，d点为回归直线后的第一个直线点，根据t-x图中偏离直线后和回归直线前的两个偏离点，结合石材的几何特征和网格，可以得到一个裂隙存在的可能区域，例如，图3中的OABO，O₁A₁B₁O₁，O₂A₂B₂O₂。

根据纵波沿着最短路径传播的原理，对于存在出露裂隙的石质文物，即裂隙延伸至石质文物的表面，可以看作是无裂隙出露情况的一个简化情况，当在裂隙出露左右两侧两个不同位置选取发射点(分别为点O和O₁)时，裂纹分布只能够是两个可能区域(OCD和O₁C₁D₁) 相重叠部分的重叠线，连接两条边界线相交的一个点和裂隙出露点得到裂隙，如图1的pq 线所示，即可测量裂隙的长度和倾斜角度。

对于存在未出露裂隙的石质文物，当在石材两个不同位置选取发射点时，裂纹分布只能够是两个可能区域相重叠部分所构成四边形的两组对角线连线之一，即OABO和O₁A₁B₁O₁重叠部分所构成四边形的两条对角线之一。

当在石材另一不同位置选取第三个发射点，则落在第三个可能区域(即O₂A₂B₂O₂)中的对角线即为该截面上的裂隙，如图3的mn线所示，该对角线的长度和倾斜角度即为该截面上裂隙的长度和倾斜角度。

本发明的检测方法所得到的裂隙长度和倾斜角度的精确性主要由网格划分的精度来控制，网格划分越精细，在t-x图中得到的点就越密集，找到的偏离点位置越精确，得到的结果也因此越准确。一般采取的是逐步加密法,先采取较粗略的初始网格划分，确定较粗糙的裂隙可能范围；在按照初始网格测量得到裂隙后，再在此范围内加密网格，使得结果更精确。

在此基础上，本发明一个实施例提供一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，本实施例所检测对象为有出露的裂隙长度和倾斜角度，如图1所示。测试的石材为北京房山大理岩，该材料广泛用于包括故宫和天坛在内的石质文物。待测样品100尺寸为 15×15×30cm，用直尺划分网格，网格长度为3cm。人工切割而成的预制裂隙500出露于石材顶面，裂隙深度为6.8cm，裂隙与顶面夹角为90°，如图5所示。测量按照下述步骤进行：

步骤1，根据大理石的几何形状和尺寸绘制出被检测物体的几何图并划分网格。在本具体实施方式中，选择平行于正面的一个剖面(即图5中的ABCD面)为测量剖面实施测量，为方便叙述，绘制此剖面的二维图像，如图6所示，图6中的线段pq代表人工切割的预制裂隙500。

本步骤中，对于规则石质文物，用钢尺测量其几何形状和尺寸；对于不规则石质文物，利用三维激光扫描仪进行测量，或者利用等比例拍照投影的方法进行测量。

作为本发明一个具体实施例，可以对所划分的网格按顺序编号，如图6所示，正体数字代表以B为发射点时接收换能器400的布置次序，斜体数字代表以C为发射点时接收换能器的布置次序，本图中正体数字标记的网格与三维图(图5)中标注正体数字的网格一一对应，同时标记正体数字与斜体数字的网格为同一网格。

步骤2，根据步骤1所得到的几何图，寻找待检测石质文物外观无裂隙且表面相对平整的面，当纵波穿过没有宏观裂隙的部分时，穿过相距任意距离x所需要的时间t组成的坐标点(x,t)在图7中始终在直线上或直线周围。于是选择不同的间距，在涂抹耦合剂之后，分别测量纵波传播时间t和直线距离x，作t-x图，利用最小二乘法回归成一条直线，如图7所示，得到该直线即得到这种石材材料的纵波传播判断基准，在接下来的测量中，如果得到的新的(x,t)点不在直线上或者不在直线周围，那么就代表此次测量中纵波的传播路径是经过裂隙的。

在本步骤中，纵波波速测量所使用的仪器为瑞士产的PunditPL-200PE超声检测仪，换能器的频率选择250kHz。耦合剂选择医用水基超声波耦合剂。将耦合剂均匀地涂抹于发射换能器300和接收换能器400上，换能器与大理岩试块的测试面接触，测试其传播时间。

步骤3，测量待检测石质文物可能存在裂隙的部位的纵波波速，具体为在石质文物可能含有裂隙的部位意选定一个网格作为发射网格，其他网格分别作为接收网格，测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t，根据网格边长计算出发射和接收换能器圆心间的直线距离为x。

在本步骤中，使用和步骤2相同的仪器。采取图5和图6所示的由点B发射沿着B-C-D方向依次在网格面中心点200接收和由C点发射沿着C-B-A方向依次在网格面中心点接收的方式，发射和接收换能器圆心均对准网格面中心点。

具体的，如图6所示，在涂抹耦合剂之后，首先将发射换能器放置于B处(即正体数字1所代表网格面中心点)，然后将接收换能器依次沿网格2、3、4、......、15(正体数字标注)面的中心点测量纵波传播时间t，同时测量对应网格面中心点间距x。

作为本发明一个具体实施例，根据测量数据制作“网格号-t-x”表格(表1，B发射B-C-D接收)，并根据表1画出t-x图(图8a)。

表1试验数据记录表

步骤4，在步骤3所述的t-x图中找出偏离步骤2所述直线前的最后一个直线点a和回归所述直线后的第一个直线点d，得到该两个直线点所对应的两个接收网格，在步骤1 所述的几何图中分别用直线将发射网格发射面的中心点与两个接收网格接收面的中心点连接，得到两条边界线，两条边界线与石质文物轮廓线构成第一区域。

在本步骤中，图8a中圆圈图标代表偏离直线前的最后一个直线点a和回归直线后的第一个直线点d，菱形图标代表偏离直线后的第一个偏离点b和回归直线前的最后一个偏离点c。首先在t-x图中找出偏离直线后的第一个偏离b点和回归直线前的最后一个偏离点c，以偏离直线后的第一个偏离点b确定偏离直线前的最后一个直线点a，以回归直线前的最后一个偏离点c确定回归直线后的第一个直线点d。通过坐标找出对应的网格编号， a、b、c、d四个坐标点分别对应表1中“B发射B-C-D接收”的网格5、网格6、网格13、网格14。

本步骤中，在t-x图中判断坐标点是否为偏离点时，根据石材种类选择坐标点1～2倍方差作为判断的临界点。

步骤5，对于出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取一个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，本实施例将发射换能器放置于C处(即斜体数字1所代表网格面中心点)，然后将接收换能器依次沿网格2、3、4、......、15(斜体数字标注)面的中心点测量纵波传播时间。测量结果见表1(C发射C-B-A接收)和图8b。图8b中圆圈图标与菱形图标所代表的含义与图8a相同，a、b、c、d四个坐标点分别对应表1中“C发射C-B-A 接收”的网格5、网格6、网格13、网格14。

在几何图中得到第二区域，第一区域与第二区域相交，连接2条边界相交的1个点和裂隙出露点所得到的线段，该连线即为裂隙。

对于未出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取两个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，在所述几何图中得到第二区域和第三区域，第一区域、第二区域以及第三区域相交，连接各由三条边界线相交构成的2个交点，该连线即为裂隙。

另取发射网格时，所选取的三个发射网格的相互间距应该尽量大，在本步骤中，各个发射网格的距离为步骤1所述几何图中待检测石质文物剖面周长的三分之一到五分之一为佳，目的是为了使不同区域的边界线尽量以大角度相交，减小作图过程中产生的误差。

步骤6，如图9，根据图纸的比例尺，测量图上的长度和角度，得到的测量结果(粗实线段PQ)与实际结果(细实线段pq)比较，所测得的裂隙与顶面垂直，与实际一致，裂隙长度为6.0cm，与实际情况相差11.8％。

由于本实施例中所选被测物体尺寸较小，加密网格测量步骤省略，没有再加密网格测量，所得检测结果误差稍大。针对具体结构尺寸，需要提高测量精度时，本发明可以加密步骤5两个区域或三个区域的各自边界线所属接收网格两侧各2至3个网格，将待加密网格沿着测量剖面方向每个网格二等分，重复步骤3和步骤4，直到检测的裂隙长度和倾斜角度精度达到要求。具体加密方法如图10所示，图10示出一单位网格宽度的剖面，黑色粗实线和粗虚线为初始网格，在从E点发射得到区域边界线所属网格F和G后，在网格F 和G两侧选取各2至3个网格，沿着测量方向在细虚线处二等分原来网格进行加密。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种石质文物裂隙的原位、无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，测量待检测石质文物的几何形状和尺寸，绘制石质文物的几何图，初始划分网格；

步骤2，根据步骤1所得到的几何图，测量待检测石质文物外观无裂隙且表面相对平整的部位的纵波波速，具体为任意选取不同的位置，分别测量纵波传播时间t和对应的直线距离x，得到一组数据点(t,x)，作t-x图，拟合得到一条直线；

步骤3，测量待检测石质文物可能存在裂隙的部位的纵波波速，具体为在石质文物可能含有裂隙的部位意选定一个网格作为发射网格，其他网格分别作为接收网格，测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t，同时测量发射网格发射面的中心点与接收网格接收面的中心点之间的直线距离x，得到一组数据点(t,x)，作t-x图；

步骤4，在步骤3所述的t-x图中找出偏离步骤2所述直线前的最后一个直线点和回归所述直线后的第一个直线点的坐标，通过坐标找出对应的网格编号，在步骤1所述的几何图中标出相应的网格，得到该两个直线点所对应的两个接收网格，在步骤1所述的几何图中分别用直线将发射网格发射面的中心点与该两个接收网格接收面的中心点连接，得到两条边界线，两条边界线与石质文物轮廓线构成第一区域；

步骤5，对于出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取一个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，在所述几何图中得到第二区域，第一区域与第二区域相交，连接由两条边界线相交构成的交点和裂隙出露点，该连线即为裂隙；对于未出露裂隙，在石质文物可能含有裂隙的部位另取两个网格作为发射网格，重复步骤3和步骤4，在所述几何图中得到第二区域和第三区域，第一区域、第二区域以及第三区域相交，连接各由三条边界线相交构成的2个交点，该连线即为裂隙；

步骤6，在几何图中测量所得裂隙的长度，以及测量裂隙与选定表面的夹角得到裂隙倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1中，将网格按顺序编号，步骤3中将各个接收网格测量得到的纵波传播时间t、直线距离x建立表格，使得“网格号-时间t-距离x”三者一一对应，用表中的时间t和距离x数据点(t,x)绘制t-x图。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1中，对于规则石质文物，用钢尺测量其几何形状和尺寸；对于不规则石质文物，利用三维激光扫描仪进行测量，或者利用等比例拍照投影的方法进行测量。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤2、步骤3和步骤5中，利用声波测试仪测量纵波在发射网格和接收网格间的传播时间t，并且在发射换能器、接收换能器与被测石质文物之间涂抹无污染、易去除的耦合剂。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤4中，首先在t-x图中找出偏离直线后的第一个偏离点和回归直线前的最后一个偏离点，以偏离直线后的第一个偏离点确定偏离直线前的最后一个直线点，以回归直线前的最后一个偏离点确定回归直线后的第一个直线点。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在t-x图中判断坐标点是否为偏离点时，根据石材种类选择坐标点1～2倍方差作为判断的临界点。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤5中，另取发射网格时，前后两个发射网格的距离为步骤1所述几何图中待检测石质文物剖面周长的三分之一到五分之一。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤5中，采用逐步加密法提高精度，即在按照初始网格测量得到裂隙后，加密步骤5两个区域或三个区域的各自边界线所属接收网格两侧各2至3个网格，将待加密网格沿着测量剖面方向把每个网格二等分，重复步骤3和步骤4，直到检测的裂隙长度和倾斜角度精度达到要求。

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