[發明專利]一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法

有效

• 申請號: 202010750771.8
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111751392B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 劉海;鐘景陽;黃肇剛;史振獅;伍永靖邦;劉超;崔杰
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01S13/88
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，利用水平和垂直兩個正交極化通道的鋼筋反射信號強度之比定性評估鋼筋銹蝕情況，具體包括下述步驟：

將所述雙極化探地雷達沿垂直于鋼筋走向的測線對混凝土結構中鋼筋進行掃描，采集兩種正交極化通道鋼筋反射信號；

利用高階自動對焦算法獲取混凝土內電磁波傳播速度；

對反射信號進行繞射疊加偏移，獲得準確的鋼筋反射振幅；

計算水平和垂直兩個極化通道中鋼筋反射信號的振幅比，采用評估標準對鋼筋銹蝕情況進行定性評估。

2.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，所述雙極化探地雷達包括水平極化通道發射天線、水平極化通道接收天線、垂直極化通道發射天線和垂直極化通道接收天線，其中水平極化通道發射天線、水平極化通道接收天線沿鋼筋的橫向方向相對設置在混凝土的表面，垂直極化通道發射天線、垂直極化通道接收天線沿鋼筋的徑向方向相對設置在混凝土的表面。

3.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，還包括零時刻的選定，把采集數據中直達波信號的第一個正峰值對應的時間設為零時刻。

4.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，所述高階自動對焦算法的公式為：

式中k介質的相對介電常數，m表示雷達采樣道數，n表示雷達采樣點數，s_ij代表在第i道測線第j個采樣點記錄的雷達信號值，和分別為圖像中所有道記錄信號數值的平均值和方差，M為自動對焦指標。

5.根據權利要求4所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，求解混凝土相對介電常數k在6～15范圍內的M值，其中最大M值對應的相對介電常數為最優解，然后根據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為介質的相對介電常數。

6.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，所述繞射疊加偏移通過下述方式計算：

式中，A_in為偏移前的探地雷達灰度圖幅值，A為偏移后的探地雷達灰度圖幅值，t_i是第i道反射信號的采樣時間，z表示圖像中像素的垂直位置，x_i為探地雷達發射天線的水平位置，x₀為收發天線的間距，x表示成像點對應的水平位置，v是電磁波在混凝土中的傳播速度。

7.根據權利要求6所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，所述獲得準確的鋼筋反射振幅，是在偏移處理的基礎上，得到鋼筋準確位置，并從雷達灰度圖中提取鋼筋反射振幅。

8.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，所述振幅比的計算方法為：

使用雙極化探地雷達數據中的兩個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是記錄的探地雷達在VV垂直極化通道下的鋼筋反射振幅值。

9.根據權利要求1所述一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，其特征在于，在采用評估標準對鋼筋銹蝕情況進行定性評估的步驟中，所述評估標準為：

在滿足以下評估對象及雷達要求下，通過評估標準判斷鋼筋銹蝕：

(1)評估對象要求：

(101)鋼筋混凝土結構；

(102)鋼筋保護層厚小于6cm；

(103)單層或雙層鋼筋網；

(2)用于檢測的雷達要求：

(201)能夠采集兩種極化通道的雷達信號：水平極化HH，垂直極化VV；

(202)雷達中心頻率不小于1.6GHz；

(3)相對反射振幅RA評估標準：

(301)當RA≥2時，鋼筋狀況良好；

(302)當1.7＜RA＜2時，鋼筋早期銹蝕；

(303)當RA≤1.7時，鋼筋嚴重銹蝕。