[發(fā)明專利]一種基于雷達無損檢測的路面空洞含水率計算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011215397.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112363163B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅蓉;束裕;程博文;于曉賀;李沖;汪彪
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01N27/22
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 丁倩

本發(fā)明涉及一種基于雷達無損檢測的路面空洞含水率計算方法，包括以下步驟：設(shè)置正演過程的激勵源，建立正演過程的電磁波在路面混合料中傳播的三維有限元方程；采集待測路面的各結(jié)構(gòu)層的厚度參數(shù)，獲取待測路面的混合料的相對介電常數(shù)，結(jié)合所述厚度參數(shù)以及相對介電常數(shù)構(gòu)建三維道路模型；基于所述三維道路模型建立不同含水率的三維空洞模型；基于所述激勵源、三維有限元方程對各所述三維空洞模型進行正演模擬，得到不同含水率的三維空洞模型對應(yīng)的單道反射波形圖；根據(jù)不同含水率三維空洞模型對應(yīng)的單道反射波形圖，建立含水率與反射波形之間的關(guān)聯(lián)模型；根據(jù)所述關(guān)聯(lián)模型對待測路面進行含水率的計算。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)路面空洞含水率定量分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雷達無損檢測的路面空洞含水率計算方法、裝置及計算機存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

自上個世紀80年代起步以來，伴隨本國經(jīng)濟的增長，公路干線網(wǎng)迅速發(fā)展升級。隨著公路總里程的增加，道路在表面以及內(nèi)部都將出現(xiàn)不同形式的損傷，如表面裂縫、車轍、基層反射裂縫以及空洞等病害。但相比較來說，路表病害比路面內(nèi)部病害更容易被檢測出來，其主要原因有：(1)暴露在路表結(jié)構(gòu)的典型病害容易被發(fā)現(xiàn)；(2)我國對公路中路表的典型病害檢測研究較多，已擁有較成熟的手段來進行檢測路表病害。

探地雷達(Ground Penetrating Radar，簡稱GPR)檢測是一項用于淺層地質(zhì)探測的新技術(shù)，又稱為地質(zhì)雷達，具有高效、簡便、分辨率高、無損的特點。由于道路結(jié)構(gòu)層有不同材料的物質(zhì)構(gòu)成，且路面含水空洞與正常道路瀝青混合料的相對介電常數(shù)相差較大，探地雷達發(fā)射的高頻電磁波遇到不同介電特性的道路面層、基層、路基時以及道路下存在的空洞時，電磁波發(fā)生發(fā)射、折射以及衍射，因此從理論上可以定位、判斷并分析路面內(nèi)部含水空洞，在公路檢測方面得到了廣泛應(yīng)用，越來越受到人們的重視。

然而在實際使用效果上來看，通過雷達檢測圖像對路面含水空洞病害進行定位后，要準確分析其內(nèi)部的含水率的大小較為困難，因此難以達到理想的效果。目前對于路面空洞檢測大多停留在空洞是否存在、空洞的類型判斷上，要實現(xiàn)準確無損的確定含水空洞的含水率比較困難。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種基于雷達無損檢測的路面空洞含水率計算方法及裝置，用以解決雷達檢測難以定量分析含水率的問題。

本發(fā)明提供一種基于雷達無損檢測的路面空洞含水率計算方法，包括以下步驟：

設(shè)置正演過程的激勵源，建立正演過程的電磁波在路面混合料中傳播的三維有限元方程；

采集待測路面的各結(jié)構(gòu)層的厚度參數(shù)，獲取待測路面的混合料的相對介電常數(shù)，結(jié)合所述厚度參數(shù)以及相對介電常數(shù)構(gòu)建三維道路模型；

基于所述三維道路模型建立不同含水率的三維空洞模型；

基于所述激勵源、三維有限元方程對各所述三維空洞模型進行正演模擬，得到不同含水率的三維空洞模型對應(yīng)的單道反射波形圖；

根據(jù)不同含水率三維空洞模型對應(yīng)的單道反射波形圖，建立含水率與反射波形之間的關(guān)聯(lián)模型；

根據(jù)所述關(guān)聯(lián)模型對待測路面進行含水率的計算。

進一步的，設(shè)置正演過程的激勵源，具體為：

選取雷克子波作為正演過程的激勵源，在時域中保持所述雷克子波的頻譜不變，通過移動所述雷克子波使得所述雷克子波的初始值為0，得到所述激勵源。

進一步的，建立正演過程的電磁波在路面混合料中傳播的三維有限元方程，具體為：

選取單行波算子的吸收邊界條件作為正演的邊界條件，采用伽遼金建立所述三維有限元方程。

進一步的，采集待測路面的各結(jié)構(gòu)層的厚度參數(shù)，具體為：

采集待測路面多個芯樣的厚度參數(shù)；