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第2章　公路工程中雷达检测技术 2.1　雷达检测概述 2.2　公路工程雷达检测基本原理 2.1　雷达检测概述 雷达无损检测 起源：20世纪80年代（国外）；90年代初（国内） 实质：高频电磁波发射接收技术（射频，MHz-GHz） 分类：便携/车载； 对地/对空 用途：高等级公路路面厚度、路基空洞、缺损、路面含水量等。 特点：无损 、快速、简易、精度高 2.3　雷达路面快速测厚技术 　－折射波在　　介质中所行经的距离 　－两界面之间的垂直距离 　－脉冲电磁波在　　中与主法线的折射角 2.3　雷达路面快速测厚技术 　　　－入射角的正弦值 　　　－折射角的正弦值 　　　－波在　　中的速度 　　　－波在　　中的速度 2.3　雷达路面快速测厚技术 反射系数法 混凝土越密实（介电常数越大），电磁波在其中的 能量损失越大，反射系数越小。 反射系数法 当反射发生在混凝土材 料与空气界面时， * * 任课教师：郭晨 长安大学 信息工程学院 电子信息工程系 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 探地雷达系统 (Ground Penetrating Radar, GPR) 现代道路交通检测原理与应用 车载雷达 隧道探测 便携雷达 路基探测 原理：雷达发射机发出的高频（MHz-GHz)电磁波信号遇到路面路基等待测目标中的不同介质和分层后会产生不同的反射信号，这些反射信号由雷达接收机采集，再经过硬件、软件及图文显示系统得到对路面路基情况的检测结果。 雷达工作原理 现代道路交通检测原理与应用 2.2　公路工程雷达检测基本原理 空气 基层（混凝土、沥青等） 路基 b 图a中目标正上方的雷达信号 　雷达工作原理： c 雷达波形堆积图 a 雷达测量示意图 d 雷达彩色剖面图 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 固体腔 发射天线 数字处理 接收天线 信号处理 时窗 波形显示 磁盘存储 数字打印 λ0 λi —电磁脉冲在真空中的速度 —介电常数 —电磁波在同一材料介质中传播的速度 　雷达工作原理： Antenna Design Ultra wide bandwidth Low-cost Lightweight Low reflection Simple structure Easy to be made Transmitter Design Transmitter Design (Con.) Sampling Theory Real Time Sampling Equivalent Time Sampling Random Equivalent Time Sampling Sequential Equivalent Time Sampling Equivalent Sampling Random Equivalent Time Sampling Sequential Equivalent Time Sampling Sequential Sampling The Principle of the Operation 　雷达应用实例： 现代道路交通检测原理与应用 基于探地雷达技术的路基路面结构无损探测，以替代传统的钻芯取样，可大大提高病害自动检测的精度。 路面反射 沥青底面反射 路基反射 引桥延伸 用无线雷达测量路基及地下结构 　雷达应用实例： 混凝土排水管 埋有混凝土排水管的路面实测数据 现代道路交通检测原理与应用 左图：用400MHz无线雷达测试混凝土中埋深１米以下的PVC管道数据。 可准确测量出1米深处水泥管道的位置（竖线打标处）。 左图：用1GHz无线雷达测量钢筋水泥路面路基受损情况。 图中每个小红点表示一根钢筋。路基深0.5米，图中左边路基受损较为严重（竖线打标处）；竖线右边路面有两层钢筋；路基近１米深处有积水。 　雷达应用实例（续）： 现代道路交通检测原理与应用 埋深约0.6米混凝土水管路测数据 埋深分别为0.3米和0.87米混凝土水管 埋深分别为0.65与0.93米混凝土水管 　雷达应用实例（续）： 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 现代道路交通检测原理与应用 用测量介质波速的方法： 图2b为在一点目标正上方雷达接收天线所接收到的信号，从信号幅度上来看，由于直达波不经过地层介质的衰减过程，其幅度较高。将沿测线采集到的各个测量点上的数据依次堆积起来（如图2c所示），就形成了雷达波形堆积图。此图的横坐标代表测量点的位置；纵坐标为时间轴，反映了地下媒质结构的深度信息。将图2c中的波形在不同时间的值按照一定用