[發(fā)明專利]一種基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011618212.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112834621A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06;G01N29/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法，其特征在于，包括以下步驟：

換能器發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)s表示為：

s(t,x,y,z)＝exp[j(2πf₀t+πγt²)] |t|≤T₀/2 (1)

其中，f₀表示超聲波頻率，γ為線性調(diào)頻率，T₀為脈沖寬度，x表示距離向，y表示方位向，z表示高度向。

2.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法，其特征在于，成像場(chǎng)景區(qū)域中各點(diǎn)目標(biāo)位置為K為采樣點(diǎn)數(shù)目，換能器坐標(biāo)為(x,y,z)，則換能器接收的回波數(shù)據(jù)s₁可以表示為：

其中σ_k是第k個(gè)散射點(diǎn)的后向散射系數(shù)，c是光速，R_k是換能器和成像區(qū)域中點(diǎn)目標(biāo)的斜距。

其中，

3.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法，其特征在于，回波數(shù)據(jù)s₁寫成：

經(jīng)過(guò)距離-方位向的二維聚焦后，換能器獲取的數(shù)據(jù)可以表示為：

其中，Δf_r表示距離向帶寬，Δf_y表示方位向帶寬，R_zk表示目標(biāo)與平臺(tái)斜距在x-z平面的投影。由上式可知，高度向的信息包含在相位中，因此層析成像處理可以分為二維SAR成像和高度向聚焦兩個(gè)步驟。

4.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法，其特征在于，固定方位向位置y＝y(tǒng)₀，上式亦可寫成：

根據(jù)BP成像原理，計(jì)算換能器到成像網(wǎng)格的斜距，進(jìn)而計(jì)算處雙程時(shí)延，在時(shí)域補(bǔ)償殘余相位后進(jìn)行相干累加，得到散射點(diǎn)的散射系數(shù)分布，實(shí)現(xiàn)三維成像。對(duì)應(yīng)的匹配濾波函數(shù)是G_f，表示為：

其中，f_c是超聲波頻率，f表示多普勒頻率。

5.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波技術(shù)的巖體裂隙三維重構(gòu)方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)匹配濾波處理后的信號(hào)表示為：

在高度向上進(jìn)行相干累加，得到某個(gè)方位向的圖像數(shù)據(jù)，即：

最后，對(duì)每個(gè)方位向上的數(shù)據(jù)進(jìn)行相干疊加，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的三維重現(xiàn)。