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[發(fā)明專利]一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202010750771.8 申請(qǐng)日: 2020-07-30
公開(公告)號(hào): CN111751392B 公開(公告)日: 2022-11-29
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 劉海;鐘景陽;黃肇剛;史振獅;伍永靖邦;劉超;崔杰 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 廣州大學(xué)
主分類號(hào): G01N22/00 分類號(hào): G01N22/00;G01S13/88
代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245 代理人: 李斌
地址: 510006 廣東省*** 國(guó)省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 極化 雷達(dá) 鋼筋 銹蝕 檢測(cè) 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,利用水平和垂直兩個(gè)正交極化通道的鋼筋反射信號(hào)強(qiáng)度之比定性評(píng)估鋼筋銹蝕情況,具體包括下述步驟:

將所述雙極化探地雷達(dá)沿垂直于鋼筋走向的測(cè)線對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋進(jìn)行掃描,采集兩種正交極化通道鋼筋反射信號(hào);

利用高階自動(dòng)對(duì)焦算法獲取混凝土內(nèi)電磁波傳播速度;

對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行繞射疊加偏移,獲得準(zhǔn)確的鋼筋反射振幅;

計(jì)算水平和垂直兩個(gè)極化通道中鋼筋反射信號(hào)的振幅比,采用評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋銹蝕情況進(jìn)行定性評(píng)估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,所述雙極化探地雷達(dá)包括水平極化通道發(fā)射天線、水平極化通道接收天線、垂直極化通道發(fā)射天線和垂直極化通道接收天線,其中水平極化通道發(fā)射天線、水平極化通道接收天線沿鋼筋的橫向方向相對(duì)設(shè)置在混凝土的表面,垂直極化通道發(fā)射天線、垂直極化通道接收天線沿鋼筋的徑向方向相對(duì)設(shè)置在混凝土的表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,還包括零時(shí)刻的選定,把采集數(shù)據(jù)中直達(dá)波信號(hào)的第一個(gè)正峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間設(shè)為零時(shí)刻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,所述高階自動(dòng)對(duì)焦算法的公式為:

式中k介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),m表示雷達(dá)采樣道數(shù),n表示雷達(dá)采樣點(diǎn)數(shù),sij代表在第i道測(cè)線第j個(gè)采樣點(diǎn)記錄的雷達(dá)信號(hào)值,和分別為圖像中所有道記錄信號(hào)數(shù)值的平均值和方差,M為自動(dòng)對(duì)焦指標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,求解混凝土相對(duì)介電常數(shù)k在6~15范圍內(nèi)的M值,其中最大M值對(duì)應(yīng)的相對(duì)介電常數(shù)為最優(yōu)解,然后根據(jù)下式求得繞射疊加偏移所需的波速;

式中,v為電磁波在介質(zhì)中的波速,c為電磁波在真空中的傳播速度,即為光速c=3.0×108m/sεr為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,所述繞射疊加偏移通過下述方式計(jì)算:

式中,Ain為偏移前的探地雷達(dá)灰度圖幅值,A為偏移后的探地雷達(dá)灰度圖幅值,ti是第i道反射信號(hào)的采樣時(shí)間,z表示圖像中像素的垂直位置,xi為探地雷達(dá)發(fā)射天線的水平位置,x0為收發(fā)天線的間距,x表示成像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平位置,v是電磁波在混凝土中的傳播速度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,所述獲得準(zhǔn)確的鋼筋反射振幅,是在偏移處理的基礎(chǔ)上,得到鋼筋準(zhǔn)確位置,并從雷達(dá)灰度圖中提取鋼筋反射振幅。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,所述振幅比的計(jì)算方法為:

使用雙極化探地雷達(dá)數(shù)據(jù)中的兩個(gè)通道記錄的鋼筋反射振幅值,通過振幅比RA來量化鋼筋銹蝕情況,由此給出公式如下:

其中,AHH是記錄的探地雷達(dá)在HH水平極化通道下的鋼筋反射振幅值,AVV是記錄的探地雷達(dá)在VV垂直極化通道下的鋼筋反射振幅值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測(cè)方法,其特征在于,在采用評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋銹蝕情況進(jìn)行定性評(píng)估的步驟中,所述評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為:

在滿足以下評(píng)估對(duì)象及雷達(dá)要求下,通過評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)判斷鋼筋銹蝕:

(1)評(píng)估對(duì)象要求:

(101)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);

(102)鋼筋保護(hù)層厚小于6cm;

(103)單層或雙層鋼筋網(wǎng);

(2)用于檢測(cè)的雷達(dá)要求:

(201)能夠采集兩種極化通道的雷達(dá)信號(hào):水平極化HH,垂直極化VV;

(202)雷達(dá)中心頻率不小于1.6GHz;

(3)相對(duì)反射振幅RA評(píng)估標(biāo)準(zhǔn):

(301)當(dāng)RA≥2時(shí),鋼筋狀況良好;

(302)當(dāng)1.7<RA<2時(shí),鋼筋早期銹蝕;

(303)當(dāng)RA≤1.7時(shí),鋼筋嚴(yán)重銹蝕。

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