[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

• 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

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)，s_ij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/sε_r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，A_in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，t_i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，x_i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，A_HH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，A_VV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。