[發明專利]鐵路道砟的介電常數測定方法和系統

在審

• 申請號: 201710574081.X
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107290596A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 秦懷兵;朱德兵;章游斌;周光建;陳斐;肖志宇;孔波
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;朔黃鐵路發展有限責任公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 金旭鵬,肖冰濱

技術領域

本發明涉及鐵路輔助設備，具體地涉及一種鐵路道砟的介電常數測定方法和系統。

背景技術

地質雷達探測具有快速無損特點，國內外廣泛將其應用于有砟鐵路道床與路基結構檢測評估。道床臟污率作為評定其臟污程度的重要指標，在道床維護規范中規定，當臟污率達到25％及以上時，必須對道砟進行清篩。但要利用地質雷達來快速獲取道砟臟污率相關指標，根據地質雷達探測原理，則需要對不同臟污率的道砟進行地質雷達探測相關參數的標定，其標定參數為不同臟污率道砟的介電常數。

現有介質結構介電常數的測定技術有相對反射系數標定法和固體介質介電常數絕對測量方法。前者測量相對介電常數，利用反射板作為標準雷達反射界面，分別測量雷達波在反射板和待測介質表面的反射系數，通過比值計算法來獲得被測介質的介電常數；后者利用電化學或物理化學原理直接測量介質表面或介質體內部的介電常數，包括微波測量、電橋測量等技術方法。

道砟或不同臟污率的道砟為粗細顆粒級配介質，一則介質表面凹凸不平，二則細顆粒或臟污顆粒往往在粗顆粒的縫隙中往下漸進沉積，屬于過渡型漸變介質結構，如上所述的現有測量手段，在介質表面測量或某一深度測量時，獲取的介電常數都不能真實反映道砟層介質的真實介電常數。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種鐵路道砟的介電常數測定方法和系統，該鐵路道砟的介電常數測定方法和系統操作計算簡便，精度高，使得介電常數的計算結果更加準確。

為了實現上述目的，本發明實施例提供一種鐵路道砟的介電常數測定方法，該方法包括：檢測第一反射板和第二反射板之間的距離D，其中所述第一反射板和第二反射板夾合待測道砟；確定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t，所述雷達波由同一位置發出；根據所述第一反射板和第二反射板之間的距離D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t以及真空中電磁波波速V₂計算所述待測道砟的介電常數ε。

優選地，所述確定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t包括：確定接收到第一反射板的雷達波反射波的時間T₁；確定接收到第二反射板的雷達波反射波的時間T₂；以及根據所述時間T₂和所述時間T₁，計算接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t。

優選地，所述根據所述第一反射板和第二反射板之間的距離D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t以及所述真空中電磁波波速V₂計算所述待測道砟的介電常數ε包括：根據所述第一反射板和第二反射板之間的距離D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t，計算雷達波在待測道砟介質層的波速V₁；根據所述雷達波在待測道砟介質層的波速V₁和所述真空中電磁波波速V₂計算所述待測道砟的介電常數ε。

優選地，所述第一反射板和第二反射板的雷達波反射時間差△t使用以下公式計算：Δt＝T₂-T₁，其中T₁為接收到所述第一反射板的雷達波反射波的時間，T₂為接收到所述第二反射板的雷達波反射波的時間。

優選地，所述雷達波在待測道砟介質層的波速V₁使用以下公式計算：其中D為所述第一反射板和第二反射板之間的距離，△t為接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差。

優選地，所述待測道砟的介電常數ε使用以下公式計算：其中所述V₂為真空中電磁波波速，V₁為所述雷達波在待測道砟介質層的波速。

優選地，所述確定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷達波反射波的時間差△t包括：確定所述第一反射板的雷達波反射波波形的預設位置對應的時刻t₁；確定所述第二反射板的雷達波反射波波形的預設位置對應的時刻t₂；計算所述時刻t₂和所述時刻t₁的差，以得到所述第一反射板和第二反射板的雷達波反射時間差△t，其中所述波形的預設位置為波峰和波谷中的至少一者。