[發明專利]定向超寬帶磁偶極天線的探地雷達路面垂向裂縫檢測方法

有效

• 申請號: 201711476651.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108232440B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 徐晨陽;曾昭發;李靜;槐楠;張領;張建民;賈卓
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;G01V3/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 陶尊新

定向超寬帶磁偶極天線及探地雷達路面垂向裂縫檢測方法，涉及道路及工程質量檢測技術，解決現有檢測方法存在對路面造成損傷，不利于路面維護，以采用電偶極子天線限制了輻射方向和通過電流大小而難以獲得有效的垂向裂縫產生的異常信號等問題，所述磁偶極天線為圓環天線，所述圓環天線由環氧玻璃布層覆銅箔層壓板組成，所述壓板的正面覆有帶電阻的圓環狀金屬銅貼片，所述電阻均勻地分布在所述金屬銅貼片上，饋電點位于圓環狀金屬銅貼片圓心的正下方。本發明一方面在裂縫發育面有較大的輻射范圍，反射信號強，另一方面，超寬帶磁偶極子天線具有較大的頻帶寬度，對于細小裂縫檢測分辨率更高。

技術領域

本發明技術涉及道路及工程質量檢測技術，主要針對基于探地雷達的大傾角或近似直立裂縫寬度及延伸情況檢測。

背景技術

公路在使用過程中出現病災害是不可避免的。公路病害中如基層破碎、面層開裂、墊層沉陷等多因為面層之下的基層開裂。垂向裂縫通常出現在公路通車運營三五年之后，多發生于行車道、超車道，硬路肩亦有發生。垂向裂縫發生區域垂直形變明顯，起伏凹陷，走向比較規則，呈現粗而疏的大裂縫，有些斷斷續續可以延伸幾百米長。對于垂直方向或大角度隱含在基層的垂向裂縫，墊層材料如粗砂、礦渣等會逐漸充填裂縫，導致墊層材料缺失，形成層間脫空；在面層開裂后，因擠壓而上涌至路面的填充物易導致公路的抗滑性與平整度等各項技術指標顯著下降，導致行車安全、道路維修等各種隱患的出現。

常規水平方向的公路病害，表現為層間脫空，屬于層內發育很少，在平面方向展布較大，使用常規探地雷達可進行快速檢測，例如加載了喇叭形空氣耦合天線的車載探地雷達。在垂向裂縫檢測方法中，鉆孔取芯等有損檢測方法會對路面造成損傷，不利于路面維護；常規探地雷達可以達到無損探傷，但由于其加載的電偶極子天線在結構上限制了輻射方向以及通過電流小而難以獲得有效的垂向裂縫產生的異常信號?；谏鲜鰡栴}，本發明提出加載圓極化定向超寬帶磁偶極子探地雷達的縱向裂縫檢測技術，用以上述垂向或大角度隱含裂縫的無損檢測。

國內外大多數單位使用探地雷達進行道路檢測，其應用方向主要集中在路面結構層后的檢測上，而對壓實度、脫空識別、路基缺陷、含水量、路表裂紋等方面的理論研究與可行性是當前主流研究方向。目前高精度縱向裂縫探測尚未有令人滿意的方法。

發明內容

本發明為解決現有檢測方法存在對路面造成損傷，不利于路面維護，以采用電偶極子天線限制了輻射方向和通過電流大小而難以獲得有效的垂向裂縫產生的異常信號等問題，提供一種基于定向超寬帶磁偶極天線及檢測方法。

定向超寬帶磁偶極天線，所述磁偶極天線為圓環天線，所述圓環天線由環氧玻璃布層覆銅箔層壓板組成，所述壓板的正面覆有帶電阻的圓環狀金屬銅貼片，所述電阻均勻地分布在所述金屬銅貼片上，饋電點位于圓環狀金屬銅貼片圓心的正下方。

定向超寬帶磁偶極天線的探地雷達路面垂向裂縫檢測方法，該方法具體為：

步驟一、基于目標體與周圍介質之間的電性差異，發射天線向地下發射高頻短脈沖電磁波，電磁波在傳播過程中遇到地層分界面發生反射和透射，接收天線獲得反射波并通過采樣模塊轉化為回波電信號，上位機記錄回波電信號并進行預處理，所述回波電信號包括信號振幅強度及時間變化特征；

步驟二、上位機根據預處理的結果及根據路面各層的電性特征獲得裂縫的空間位置、形態和埋深，實現對路面垂向裂縫的檢測。

本發明的有益效果：本發明采用定向超寬帶磁偶極子天線探地雷達系統實現縱向裂縫的高分辨率檢測。其主要技術要點是結合水平定向和超寬帶磁偶極子的天線設計方式，一方面在裂縫發育面有較大的輻射范圍，反射信號強，另一方面，超寬帶磁偶極子天線具有較大的頻帶寬度，對于細小裂縫檢測分辨率更高?；趫A極化定向超寬帶探地雷達的縱向裂縫檢測技術，以解決上述垂向或大角度隱含裂縫的空間位置、延伸范圍和裂縫形狀等參數。

附圖說明

圖1為本發明所述的定向超寬帶磁偶極天線的結構圖；