基于随机介质的高速公路探地雷达检测.pdf

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1、◇科技论坛◇科技一向导2014年26期基于随机介质的高速公路探地雷达检测张丽娟(河南交通职业技术学院河南郑州45oooq)【摘要】探地雷达作为一种快速的无损检测技术正广泛应用于公路工程的检测中，沥青混凝土的组成物质和空气介电常数存在很大的随机性，在对探地雷达理论介绍的基础上，研究了沥青混合料中各种材料介电常数的测量方法，并在随机介质基础上分析了常见公路病害的探地雷达波场特征。【关键词】探地雷达；高速公路；检测；介电常数0．引言介质的介电参数有介电常数、电导率和磁导率．沥青混凝土的组高速公路是我国重要的基础设施．高速公路

2、修建过程中为了保证成材料不具备磁性特征．所以可以忽略磁导率的影响电磁波的衰减施工质量，要不断的进行施工质量检测，而传统的检测方法．例如钻孑L特性是由电导率决定的。影响了探地雷达的检测深度．电测波和介质取芯效率低．随机性大．检测过程还会对高速公路路面造成一定程度之间的相互作用。场变量的变化是由介电常数决定．影响了电磁波在的破坏，所以目前需要发展效率高。无损的检测技术。探地雷达是近年介质中的传播速度。介电常数的确定可以通过介电常数测试仪直接测来发展较为迅速的技术之一。能够连续、无损的工作，成功运用于高速量．或者首先确定结构

3、层厚度，然后根据厚度、速度和介电常数的关系公路路面结构层的厚度检测．能够探查出路面下裂缝、脱空和不均匀间接推算得到介电常数沉降等问题．还广泛应用于桥梁和隧道的质量检测。2．2沥青混凝土路面材料介电常数的确定1．探地雷达理论基础沥青相对介电常数的测量．测量方法有频域测量法和时域测量法1．1探地雷达的组成和工作原理两种．介质任一点的介电常数都会受到周围介质的影响．所以在测量探地雷达会发射高频电磁波．传播到地下公路介质中．反射回来时是取一定体积范围内介质，测量其等效介电常数。的信号会被天线记录．形成反射图像．对图像处理后可以

4、获取想要的沥青胶的介电常数估算，沥青胶分布零散．且含量较少．无法采用到的信息。探地雷达在公路工程中运用通常是1m以内的浅层介质．直接测量的方式．可以利用复折射率模型来进行估算．原理为根据混对于深层介质由于形成时间长．在长期的压实作用下，可以认为是层合物中各组成部分的体积百分比来估算介电常数。状介质。公路工程采用的材料和空气中的介电特性有一定的不同．在沥青混凝土的取芯测量．要研究沥青混凝土路面各结构层的介电空间上体积不等．形状各异，呈随机分布，相对于高频电磁波来说，物常数和空间分布特征．就要取样得到各结构层的切片．通过对

5、切片分性参数变化较大．不能用均匀介质来准确完整的描述。析可以得到介电常数的分布是随机的另外探地雷达电磁波在介电特性空间随机分布的双相介质中传2．3沥青混凝土介质类型估算播时．会有大量的不相干波干扰．导致接收波形也具有随机性，传统的沥青混凝土介电常数呈随机性分布．所以不能采用确定的数学函基于均匀介质和层状介质理论的工程探地雷达检测放弃了大量有价数来进行描述和估算，可以采用统计的方式来分析其随机特征。自相值的、潜在的信息．得到的结果并不符合实际工程状况，所以建立基于关函数能够描述介质中随机位置的介电常数．描述其存在的内在联

6、随机介质的模型参数能够和雷达波场特征相适应．能够有效的定量评系。根据沥青混凝土的二维切片相对介电常数分布．通过二维的傅里估公路工程介质材料叶逆变换得到自相关函数．以及不同方向上自相关长度和自相关角1．2电磁波的辐射和散射度。探地雷达是由发射天线、接收天线系统、控制单元和计算机系统自相关长度和自相关角度是构造随机介质模型的重要参数．描述组成．发射机产生的高压脉冲信号能够转换为电磁波向地下介质辐了随机介质的非均匀性平均尺度．在此基础上能够计算出各个单元中射．但在地下传播过程中如果遇到电性差异较大的界面．电磁波就骨料、沥青胶

7、和空气的百分比含量．从而得出一定结论。沥青混凝土的会发生发射和散射．返回到地面后被接收天线接收，转化为信号显切片计算单元的自相关函数图像与椭圆类似．孔隙率的变化会导致沥示在计算机中．所以根据电磁波的振幅、波形等能够判断地下介质青混凝土介电常数自相关长度的显著变化．这是因为空气的相对介电常数和沥青混合料中的介电常数差异性较大的状况。电磁波辐射的产生是时变电荷源和电流源激发的电磁场相互转3．公路典型缺陷的探地雷达波场特征换实现的．电磁波的辐射需要具备时变的激励源和开放的波源电路两3．1裂缝的探地雷达波场个条件才能实现。天线

8、系统保证辐射能够在周围介质中传播的装置，裂缝是公路工程中最为常见的病害之一．其发展规律一般为从无发射天线和接收天线分别完成高频电磁波的发射和接收，保证高频电到有．从窄到宽．呈垂直分布，由于在探地雷达中裂缝的双相离散随机流和电磁波之间的变换。探地雷达是蝶形天线，根据距天线举例的不介质处发生散射．较窄的裂缝波形并不明显．宽度较大裂缝会