[發(fā)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

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• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111751392B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開了一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，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(jié)構(gòu)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(nèi)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。本發(fā)明可在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表面裂縫前對其內(nèi)部鋼筋的早期銹蝕程度進行評估，所用設(shè)備便攜、易于操作，實際應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程檢測的技術(shù)領(lǐng)域，涉及混凝土中鋼筋銹蝕檢測方法，尤其涉及一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法。

背景技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕檢測是一項具有挑戰(zhàn)性的研究，眾多的科學技術(shù)致力于解決這個問題。目前的鋼筋銹蝕檢測方法，多以半電池電位法作為混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的檢測方法，這種方法檢測效率低、準確率不高且不能夠?qū)μ幱谠缙陔A段鋼筋銹蝕狀況準確判斷。

探地雷達是一種新型的無損檢測技術(shù)，由于其具有實時成像、高精度、高分辨率等特點，已經(jīng)發(fā)展成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測重要的技術(shù)手段。中國專利CN102768176A公開了一種應(yīng)用透地雷達檢測鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋腐蝕度的方法，方法為利用透地雷達電磁波物理特性，因此可由透地雷達電磁反射波所激發(fā)的鋼筋界面反射電壓與鋼筋界面對應(yīng)特征電流的差異所造成的電壓與電流改變量，因此，可以利用此電壓與電流改變量來解析判定鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)的腐蝕程度。但是該方法計算電壓與電流改變量的過程中，由于檢測數(shù)據(jù)單一且存在各種干擾，實際的檢測數(shù)據(jù)不能真正的反應(yīng)鋼筋的銹蝕程度，因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種更加精確的檢測方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研發(fā)方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供了一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，通過不同極化方向的天線組合對目標進行測量，以獲取多極化分量的雷達數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)更加精確。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種基于雙極化探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法，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(jié)構(gòu)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(nèi)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。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述雙極化探地雷達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設(shè)置在混凝土的表面。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括零時刻的選定，把采集數(shù)據(jù)中直達波信號的第一個正峰值對應(yīng)的時間設(shè)為零時刻。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高階自動對焦算法的公式為：

式中k介質(zhì)的相對介電常數(shù)，m表示雷達采樣道數(shù)，n表示雷達采樣點數(shù)，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(shù)值的平均值和方差，M為自動對焦指標。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，求解混凝土相對介電常數(shù)k在6～15范圍內(nèi)的M值，其中最大M值對應(yīng)的相對介電常數(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；