一种耐高温宽波束喇叭天线设计

本文介绍了一种喇叭天线,通过减小H面口径宽度,增大了H面的波束宽度;为了增大天线的带宽,采用脊波导的形式并在天线开口端加脊;同时在天线口面加陶瓷介质材料天线罩以达到耐高温的性能。由于天线罩的反射,对天线驻波等性能有很大影响,通过HFSS软件仿真优化,天线增益达到9dB以上,H面-3dB波束宽度达到60度,在10%带宽内匹配良好。     

探地雷达在路基病害探测中的正演模拟及瞬时属性分析

在路基病害探测中,探地雷达具有高效、无损、高分辨率的特点。文中基于时域有限差分(FDTD)正演模拟了非充填空洞和充填空洞的雷达信号,利用Hilbert变换提取瞬时相位和瞬时振幅。通过分析路基病害的瞬时相位特征和瞬时振幅特征,可大大提高定位异常的准确性。对模拟雷达信号和实测雷达信号的瞬时振幅和瞬时相位进行综合对比分析,可提高病害识别能力,有效降低多解性。     

探地雷达检测路基压实质量现场应用可行性研究

本文通过理论推导和现场试验,对路基材料的介电常数与压实度、含水量等压实指标间的相关关系进行研究。在此基础上,结合实际工程,尝试将探地雷达无损检测技术应用到路基施工过程控制中,开拓了探地雷达的应用领域和范围,为探地雷达无损检测技术在路基上的应用做了良好的铺垫。     

基于分时复用原理的多通道探地雷达时序控制模块设计及应用

为实现对隧道衬砌空洞和地质病害的无损、高效检测，基于分时复用原理，通过FPGA编程和时序电路设计实现一种瞬态脉冲型多通道探地雷达时序控制模块，并应用于多频多通道隧道病害检测探地雷达系统。该时序控制模块可以产生多路同频等相位差时钟，分时触发各个通道脉冲信号的单次收发，从时间上分离通道间串扰信号和有效雷达回波，实现探地雷达多频段多通道的高效工作。试验测试和实地验证结果表明： 该时序控制模块在脉冲重复频率为500 kHz时，能实现8通道雷达测试系统相邻通道间240 ns左右的触发时差，并在触发时差范围内保证观察时窗内雷达回波信号的稳定性； 同时，该模块也能应用于3频段6通道隧道病害检测探地雷达系统，并在距离介质分界面65 cm时反映出实际隧道预埋病害的深度和尺寸信息。     

基于探地雷达结构层厚度测量的钢桥沥青路面车辙评价

高温车辙是钢桥沥青路面的主要病害之一，可使用钻芯进行室内试验和现场测试表征；但钻芯取样采集的路面信息极其有限，现场车辙尺和激光剖面仪无法评价由于铺装层内部变形导致的车辙。基于探地雷达的沥青路面结构层厚度测量可进行车辙评价，但车辙导致的层间压缩会因有限的信号分辨率产生测量误差。钢桥面板的金属强反射和天线制式等影响因素尚未得到系统研究，缺乏控制试验验证。探讨了探地雷达在钢桥沥青路面车辙评价的可行性。基于室内加速加载试验条件建立沥青路面和空气耦合天线的数值模型，结果表明2 GHz空气耦合天线净空不超过50 cm可获得最佳测量速度和精度。采集室内加速加载设备不同荷载作用次数下的路面探地雷达电磁波信号，比较数值模拟探地雷达信号与室内实测信号，分析空气耦合天线探地雷达在钢桥面沥青路面反射信号中的特征。针对层间信号重叠，提出了信号重构和自动化厚度测量的非线性梯度下降算法；针对路面不平整度导致的振动效应，使用经验模式分解法进行信号降噪，钻芯取样验证算法的厚度测量精度。结果表明：在室内试验条件下，车辙宽度预测误差为4.9%,SMA层和MA层平均厚度预测误差分别为2.3%和3.8%,上面层SMA层变形大于...     

地质雷达超前预报正演模拟及应用

地质雷达超前预报往往受环境、操作、数据处理和图像解释等因素影响,使得预报结果有一定的误差。文中针对各向同性均匀介质和典型不良地质情况进行建模,利用时域有限差分法对地质雷达探测进行正演模拟,通过分析雷达剖面图、时域波形图和频谱图,总结出典型不良地质体的地质雷达解释准则,电导率越大,波的振幅吸收越明显;相邻界面相对介电常数的差值越大,反射波振幅越大;在非色散介质中,雷达信号具有较好的保真性能,色散介质对信号吸收更强,保真性较差。并结合工程实例验证了地质雷达探测正演模拟和解释准则的可靠性。     

路用探地雷达反褶积法应用研究

从路用探地雷达资料中提取路面各层的目标信号特征是路面检测的关键要素.但雷达接收信号往往受干扰因素影响,严重模糊目标信号特征.该文提出了先应用小波多尺度去噪方法进行降噪处理,然后采用反褶积和局部异常识别相结合的方法增强雷达目标信号.该方法在实际道路现场检测中的应用结果表明:处理后的雷达剖面分辨率和可异值分解性得到提高,目标信号特征明显加强.     

探地雷达在公路建设中的应用研究

近年来,我国公路建设发展迅速。探地雷达作为一种新型的高分辨无损探(检)测工具,在公路工程中的应用日趋广泛。文中论述了探地雷达技术的基本原理和测试方法,并结合工程实例,阐述了探地雷达在公路路面厚度检测及其质量评价、路基下采空区等病害隐患探测,路基填土质量评价,以及公路隧道衬砌和挡土墙质量检测等方面的应用情况。实践表明,应用探地雷达技术,可以高效、准确地确定工程隐患位置及大小,定量评价工程质量,为公路工程设计施工和工程质量验收提供科学依据。     

探地雷达对路面板脱空现象检测时的信号分析与处理

基于探地雷达对水泥混凝土路面板探测原理,推导出当路面板下出现脱空时反射波传播发生变化的时差公式。分析路用探地雷达检测时的回波信号,针对由于噪声而出现的各种杂波信号,提出滤波处理方法,保留有用的回波信号。利用小波分析方法,对山东烟台—威海高速公路试验段探地雷达实地检测所得信号进行分析,剔除各种误差,以准确测得脱空厚度。结果表明,采用探地雷达方法具有快速、无损、精度高等优点。     

城市道路土基病害核匹配追踪识别算法

为准确识别道路土基病害以避免路面塌陷事故的发生,采用探地雷达对城市道路进行检测。针对城市非硬化道路和硬化道路土基病害出现的一般规律,首先通过维纳滤波器对探地雷达图像进行一维滤波,在滤波过程中,对增益函数进行倒谱域内的平滑处理,进而得到增强的雷达图像;然后,采用傅里叶变换、小波变换等信号处理方法,得到探地雷达图像在不同变换域的结果,并通过构建傅里叶核函数、多项式核函数、克罗内克核函数等不同的核函数字典,对探地雷达图像在不同变换域的结果进行匹配追踪,比较在不同核函数下的核匹配追踪序列;最后,通过比较不同核匹配追踪序列的差异,分别找出对道路土基水害和空洞病害类型敏感的核匹配追踪序列,通过该序列识别城市道路土基病害的类型。利用基于相关系数的病害度量算法比较核匹配追踪序列,判断城市道路土基病害发生的区域,并通过算法识别非硬化道路与硬化道路的地下病害。结果表明:病害类型及范围与实际情况相符,水害和空洞均能得到有效识别;通过5组城市道路探地雷达探测数据集验证了算法的有效性,识别准确率达到了99%以上;利用核匹配追踪算法处理探地雷达图像有助于城市道路土基病害识别,可减少路面塌陷事故的发生。     

DM-FMCW车载雷达通信一体化系统设计

结合常用的车载调频连续波（FMCW）雷达和扩频通信技术,针对通信与目标探测相结合的综合波形设计、硬件实现等问题,研究了基于直接调制的调频连续波（DM-FMCW）的一体化系统,通过仿真结合理论推导验证信号合成方案的可行性,搭建一体化测试系统。结果表明：利用正交相移键控（QPSK）调制通信信号并不会影响雷达性能;一体化信号的通信误码率与QPSK信号相同,雷达速度分辨率为0.1 m/s,距离分辨率为1 m。     

探地雷达技术在桥梁结构无损检测中的应用研究

探地雷达在公路桥梁无损检测中得到广泛的应用,在阐述探地雷达无损检测技术的原理和方法的基础上,结合工程实例说明了高精度探地雷达在公路桥梁无损检测中的应用及其无损、简易、效率高、精度高、抗干扰能力强的优点。     

探地雷达在公路隧道质量检测中的应用研究

随着公路事业的发展,隧道工程在山区和丘陵地区公路建设中所占的比重越来越大,隧道工程质量安全问题愈来愈受到人们的重视。本文在简述探地雷达工作原理的基础上,详细讨论了探地雷达检测隧道质量时的数据采集方法、信号处理技术以及典型目标体雷达波组特征,分析了钢拱架在各种影响因素下的雷达波组特征,以及采用小波多尺度变换图像增强技术对雷达信号进行信噪分离,放大显示衬砌内部细节结构,识别衬砌内部的不密实区域、裂缝和钢筋等的雷达波组特征。     

刚性路面脱空尺寸对探地雷达反射信号影响分析

根据雷达电磁波在路面结构中的传播特性,建立了雷达电磁波在脱空刚性路面结构层中的传播模型,并基于此模型模拟了矩形、十字形及圆形脱空形态下雷达电磁波的反射信号,研究了脱空尺寸对雷达反射信号的影响。结果表明:脱空水平尺寸主要影响脱空上下界面反射波幅的大小,竖向尺寸主要影响脱空下界面反射波峰出现的时延。研究成果探索了探地雷达识别刚性路面板下脱空大小的可行性,也为实际应用提供了重要的技术支持。     

本刊特稿

<正>探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)测试技术是利用高频电磁脉冲波在不同电磁性介质中的传播规律,达到探测地下目标体分布形态及特征的一种方法。探地雷达有许多名称,如地面探测雷达、地下雷达、地质雷达、脉冲雷达、表面穿透雷达等,是指利用宽带电磁波以脉冲形式来探测地表之下或不可视物体的内部结构。探地雷达是一种较新的地球物理方     

探地雷达在穿路顶管及路基扰动检测中的应用

探地雷达技术具有整体性、连续性、直观性、快速性、简便性等特点,高速公路的道路结构分层和金属管道性质及其电磁参数差异为探地雷达检测提供了基本物理前提。通过浙江一天然气管道顶管穿越高速公路段的探测实例表明,探地雷达技术可有效地用于顶管穿越高速公路时的顶管及其对路基土体扰动异常范围的检测。     

基于小波提升格式理论的隧道衬砌缺陷定量识别分析

为提高探地雷达信号分析中小波基函数选取或构造的针对性和适应性，降低构造计算复杂性，并使所构造的小波基能更准确提取隧道衬砌结构背后空洞检测信号特征点信息，提出一种根据提升格式小波理论和目标信号波形特征来构造匹配小波的方法，并将所构造的小波基应用于空洞检测信号特征点的识别中。该方法以完全重构滤波器条件和提升格式小波为理论基础，首先选择一个简单而一般的初始双正交滤波器组，通过对初始双正交滤波器进行提升和对偶提升，获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而得到更新后含自由变量的高阶滤波器组函数表达；其次，依据探地雷达信号的固有特点，对新滤波器组中重构端小波函数中的自由参数进行优化，并对新小波基与实际探地雷达信号的相似度进行计算和检验，最终构造出既满足线性相位、紧支撑性，又具有与探地雷达信号匹配度高等优势的新双正交小波基。将新小波基应用于室内空腔检测试验及实际工程中空洞缺陷的定量分析中，结果表明，同其他类型小波相比，用提升方法构造的小波能更准确地识别空洞缺陷信号突变点发生的时刻和位置，能更准确地实现隧道工程中空洞缺陷的位置和垂直尺寸的定量分析，从而大大提高探地雷达对缺陷探测的可靠度和准确度。     

探地雷达电磁波正演模拟研究

利用探地雷达技术对路面结构层进行检测时,根据探测要求而采用不同频率的天线,尝试建立了雷达电磁波在结构层中传播的正演模型,通过得到的合成波模拟了其在结构层中传播的规律。根据经典电磁理论,利用傅立叶积分变换,通过典型激励和实测雷达入射波模拟了雷达电磁波在结构层中的传播情况,得到了合成的反射波,并与实际结构层测试雷达波做了比较。结果表明:频率低的情况下,雷达的分辨率较低,结构分层不明显;随着频率的增大,可以清晰区分出结构分层,但只有在高频率的条件下,结构厚度分层的反射信号才是合理的,能比较真实地反映实际情况。     

探地雷达检测技术在工程勘察中的应用

探地雷达是一种重要的浅层地球物理勘察工具,文中从探地雷达的地球物理应用前提出发,阐述了探地雷达实测中的测量方式、天线频率、采样率及时窗等工作参数的选取;总结了雷达波的反射规律;分析了可能导致雷达资料误解释的绕射波及解决方案;并以工程实例说明了探地雷达的勘察效果.     

汽车ACC雷达姿态控制的尺寸分析及优化

随着汽车技术的快速发展,ACC自适应巡航雷达在汽车上得到了越来越广泛的应用。为保证ACC雷达功能的实现,ACC雷达对装车后的照射角度控制有很严格的要求,如果尺寸链太长,照射角度控制不当,往往容易造成雷达误报警或不报警等功能问题,同时也给制造工厂雷达标定工作带来很大困扰。文章运用3DCS软件对ACC雷达照射角度控制在整车状态下进行了三维尺寸链分析建模,并对影响ACC雷达照射角度的关键因素进行了分析,同时对ACC雷达的定位方案和装配工艺进行了优化以满足ACC雷达的照射角度控制要求,对以后车型各种雷达系统、前视系统等的设计布置有一定的指导意义。