[發明專利]一種高精度無損檢測材料相對介電常數的計算方法及系統

在審

• 申請號: 201811034433.3
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN108802500A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 毛小松;徐志;楊曉靜
• 申請（專利權）人: 蘇州奇摩智能科技有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01V3/12;G01V3/38;G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種高精度無損檢測材料相對介電常數的計算方法及系統，其通過對入射角θ_i和/或測試距離L_r實時變化的測試結果進行優化從而高精度計算出待測材料的相對介電常數，包括如下步驟：a.獲取界面反射系數幅值Γ，并基于所述界面反射系數幅值Γ獲取待測試材料的第一相對介電常數ε_r1，通過測試距離優化結果、入射角度優化結果以及入射角度與測試距離同步優化結果等計算方式，極大的減少了相對介電常數的誤差，實現了無損檢測材料相對介電常數的高精度，本發明操作簡單，使用方便，實用性強，提供了一種高精度無損檢測材料相對介電常數的計算方法及系統，具有極高的檢測價值。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，特別涉及一種高精度無損檢測相對介電常數的計算方法及系統。

背景技術

發展快速、無損、高精度的施工質量檢測技術是施工智能化、施工質量大數據建設的重要基礎，如瀝青路面的壓實度(或密度)、瀝青攤鋪的厚度、路面瀝青厚度等指標對其施工質量和路用性能有著重要的影響。我國相關規范推薦采用鉆芯取樣法測量瀝青路面壓實度和攤鋪厚度，該方法具有便于操作、直觀準確的優勢，但需要破壞原有路面，獲得的數據點有限。

探地雷達具有檢測范圍廣、工作效率高和定位明確的特點，被廣泛應用于瀝青路面厚度檢測、壓實度預測和路面結構層空洞調查等領域。探地雷達由發射裝置以固定方式向被測物激發電磁波，通過層間反射獲得所需的信息。其中，該設備所能獲得的最關鍵指標即為結構物的相對介電常數，由于瀝青路面是由集料、瀝青膠漿和空氣組成的多相離散性材料，根據電磁混合理論，可以通過相對介電常數檢測瀝青路面厚度、預測其壓實度，相對介電常數的精確度直接關系到探地雷達的厚度檢測、施工質量檢測、病害檢測和脫空檢測等測量數據的準確性。因此，采用探地雷達對瀝青路面相對介電常數進行精確測量與評價成為國內外學者研究的熱點問題之一。

基于探地雷達的目前常用的瀝青路面相對介電常數計算方法為“振幅全反射法”。“振幅全反射法”是由Lahouar于2003年提出，該方法默認發射天線為垂直入射，即入射角θ＝0，公式如下：

具體測量步驟是先在瀝青路面上放置一個金屬板，收集探地雷達脈沖波的全反射信號，得到振幅A₀。其次，收集探地雷達脈沖波發射入瀝青路面并通過結構層界面產生反射，到達路表面的振幅A_r，并由上述公式計算瀝青路面相對介電常數，如圖5所示。

但在實際工程應用中，探地雷達隨著機械振動、路面起伏等因素會造成測試距離和入射角的實時變化，進而顯著影響相對介電常數的測試結果，入射角對相對介電常數測試的影響如：在其他條件不變的情況下，入射角越大，待測目標相對介電常數越大，其按照“振幅全反射法”計算所引入的相對介電常數測試誤差越大。以中心頻率1GHz的雙基型探地雷達為例，收發天線間距需要一個波長(30cm)以上，這對于通常距離目標50cm左右的空氣耦合探地雷達而言，其入射角已達到17°，基于振幅全反射法計算出來的理論相對介電常數值為5.5，誤差值約為7％，因此，入射角對相對介電常數的影響不可忽略。

同時，雙基型探地雷達在測試相對介電常數的過程中，由于機械振動、路面起伏也會引入測試距離的實時變化。測試距離引入的測試誤差主要由工程測試現場只在校準過程中進行金屬板全反射校準，而在行進測試過程中只檢測待測目標反射幅值引起的。測試距離對相對介電常數測試誤差影響較大，±3％測試距離誤差，約導致±15％的相對介電常數的測試誤差。

而目前，市場上并沒有一種能夠有效減小誤差的計算方法及系統，特別是一種高精度無損檢測材料相對介電常數的計算方法及系統。

發明內容