[發明專利]一種確定探地雷達最佳檢測高度的方法

在審

• 申請號: 201810174107.6
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108549075A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 顧興宇;章天杰;董僑;劉勇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/40
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明公開了一種確定探地雷達最佳檢測高度的方法。本發明包括（1）準備一塊鋼板，并將鋼板水平放置；（2）計算探地雷達所用天線發射的電磁波的波長；（3）將探地雷達天線緊貼鋼板表面中心進行全反射波的獲??；（4）逐漸將探地雷達天線從緊貼鋼板表面沿豎直向鋼板正上方移動，直至移至探地雷達天線所發射的電磁波的1.5倍波長處；（5）繪制整個過程中天線獲取的所有全反射波；（6）不受天線自身末端反射波影響的全反射中振幅達到最大的點所在的高度，即為最佳檢測高度。本發明能有效地提高探地雷達所測得的介電常數的準確性，從而進一步地提高探地雷達測厚的準確性。

技術領域：

本發明涉及一種道路無損檢測技術，具體涉及一種確定探地雷達最佳檢測高度的方法，屬于交通運輸學科技術領域。

背景技術：

探地雷達(Ground Penetrating Radar，簡稱GPR)是一項基于電磁波傳播原理的無損檢測技術。由于能對路面進行快速、無損的檢測，且能采集連續的數據點優于傳統檢測方法的離散取點，探地雷達已經越來越受到路面養護相關領域的重視。

天線作為探地雷達中的關鍵部件之一，其性能優劣會直接影響探地雷達對路面的探測深度和分辨率。根據天線所發射電磁波對空氣的電離程度，探地雷達所用的天線一般被分為地耦合天線和空氣耦合天線。探地雷達一般采用超寬帶短脈沖信號，因而天線也應具有一定的帶寬和方向性。一般帶寬天線在其末端處由于阻抗不連續，往往會形成一定的反射從而引起波形的失真。使用探地雷達分析數據時，一般采用反射系數法來計算介電常數，其基于以下公式：

其中，ε為介電常數，A0為電磁波在空氣與路面層間反射時的振幅，Am為全反射振幅。

因此，只要能準確地讀出相應反射波的振幅，就能準確地計算相應物質的介電常數，以進行相應的分析。但是如果天線離被檢測路面過近，天線自身的阻抗產生的反射波會與地面反射波重合而導致無法正確讀取地面反射波的振幅；如果天線離被測路面過遠，天線所發射的電磁波則會迅速衰減，也會導致無法讀取準確的路面反射波振幅。因此，確定雷達檢測時的檢測高度對于準確分析雷達數據以用于路面檢測至關重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種確定探地雷達最佳檢測高度的方法，為公路無損檢測提供重要依據。

上述的目的通過以下技術方案實現：

一種確定探地雷達最佳檢測高度的方法，該方法包括如下步驟：

(1)準備一塊鋼板，并將鋼板水平放置；

(2)計算探地雷達所用天線發射的電磁波的波長；

(3)將探地雷達天線緊貼鋼板表面中心進行全反射波的獲取；

(4)逐漸將探地雷達天線從緊貼鋼板表面沿豎直向鋼板正上方移動，直至移至探地雷達天線所發射的電磁波的1.5倍波長處；

(5)繪制整個過程中天線獲取的所有全反射波；

(6)不受天線自身末端反射波影響的全反射中振幅達到最大的點所在的高度，即為最佳檢測高度。

作為優選，所述步驟(1)中，鋼板的邊長要滿足不使探地雷達出現邊緣效應，所謂邊緣效應即因鋼板尺寸過小導致探地雷達接收天線無法接收到完全的電磁波全反射波。

作為優選，所述步驟(2)中，通過以下公式計算得到該天線所發射電磁波的波長，

C＝λ×f

其中，C為光在空氣中的傳播速度，λ為天線發射的電磁波波長，f為天線發射的電磁波頻率。

作為優選，所述步驟(3)中，由于金屬能將電磁波屏蔽，電磁波無法穿透金屬而發生全部反射，接收天線收到的反射波即為全反射波。