瑞典雷達(dá)在公路上的應(yīng)用

1、 瑞典雷達(dá)在公路檢測(cè)中的應(yīng)用 北京鑫衡運(yùn)公司 探地雷達(dá)在公路檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，它不僅能進(jìn)行路面分層（確定面層、墊層、基層等的厚度），而且可以查找路面下的缺陷（確定缺陷的位置和大?。Ｌ降乩走_(dá)進(jìn)行公路檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)速度快，瑞典雷達(dá)可以用汽車(chē)拖動(dòng)進(jìn)行高速探測(cè)；雷達(dá)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)精度高，對(duì)分層來(lái)說(shuō)它的探測(cè)精度可以達(dá)到毫米級(jí)。 一、 工作原理：探地雷達(dá)的基本原理是，由發(fā)射天線(xiàn)輻射一個(gè)電磁波，當(dāng)遇到介質(zhì)分界面或地下異常體時(shí)，該電磁波被反射回來(lái)，并被接收天線(xiàn)接收，該記錄信號(hào)形成一類(lèi)似于地震記錄信號(hào)的圖像。GPR系統(tǒng)的基本部分如下圖：探地雷達(dá)主要由監(jiān)視器（計(jì)算機(jī)）、控制單元、天線(xiàn)等組成，控制單

2、元是雷達(dá)的核心部分。對(duì)探地雷達(dá)來(lái)說(shuō)，它的剖面橫坐標(biāo)是距離，即探測(cè)剖面的地面位置；縱坐標(biāo)是電磁波在介質(zhì)中的雙程走時(shí)，是時(shí)間坐標(biāo)。 我們希望得到探測(cè)物體的深度，為此必須知道電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。 上述公式中，t是電磁波的傳播時(shí)間，Z是深度，V是電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。 V=光在空氣中速度（3×10m/s）圖1、雷達(dá)成圖原理上圖是雷達(dá)采集的典型圖像，圖中既有層位，又有孤立物體（如缺陷）。二、 采用的設(shè)備：對(duì)雷達(dá)來(lái)說(shuō)，要解決不同深度和分辨率的探測(cè)問(wèn)題，就要選擇不同頻率的天線(xiàn)。對(duì)于路面檢測(cè)，有兩種天線(xiàn)是最常用的，一種是1000兆的天線(xiàn)，它的探測(cè)深度約1米；另一種是500兆天線(xiàn)，它的探測(cè)深

3、度約34米。 主機(jī) 1000兆天線(xiàn) 500兆天線(xiàn)上圖是設(shè)備的主要構(gòu)成部分，雷達(dá)工作時(shí)，可以在地面拖動(dòng)天線(xiàn)來(lái)檢測(cè)，也可以用小推車(chē)推著天線(xiàn)來(lái)工作，還可以用專(zhuān)配拖車(chē)掛在汽車(chē)后面進(jìn)行檢測(cè)。其工作圖片見(jiàn)下圖： 在地面拖動(dòng)天線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè) 用小推車(chē)推動(dòng)天線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè) 用汽車(chē)拖動(dòng)天線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)三、 應(yīng)用實(shí)例： 1、2002年6月，北京鑫衡運(yùn)公司在河北省衡水市某二級(jí)公路做公路厚度檢測(cè) 這次檢測(cè)，采用的設(shè)備為瑞典MALA公司的RAMAC/GPR雷達(dá)，天線(xiàn)為1000兆屏蔽天線(xiàn)，用距離觸法測(cè)量輪來(lái)確定距離。 采集的原始數(shù)據(jù)如下： 用REFLEX軟件做處理，并做層位追蹤后，得到的圖像如下： 上圖為三層的厚度，第三層的深度在半

4、米左右。 另外，我們還在該處進(jìn)行缺陷檢測(cè)，采集的圖像如下： 上圖圈定的區(qū)域是路面損壞嚴(yán)重的地方。 上圖圈定的區(qū)域是層間脫空。 上圖圈定的區(qū)域是墊層嚴(yán)重?fù)p壞。2、瑞典探地雷達(dá)在嵩待高速公路上的應(yīng)用2003年11月，北京鑫衡運(yùn)公司和云南省公路科學(xué)技術(shù)研究所合作，在云南省的嵩待（嵩明待補(bǔ)）高速公路，用瑞典MALA公司的探地雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)和檢測(cè)。首先我們采用500兆和1000兆屏蔽天線(xiàn)在高速公路路面進(jìn)行檢測(cè)，采用的主機(jī)為CUII, 天線(xiàn)放在拖車(chē)上，用汽車(chē)拖動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。天線(xiàn)距地面10.5cm,汽車(chē)行駛速度為80公里/小時(shí)。 上圖：現(xiàn)場(chǎng)工作圖采用參數(shù)：500兆天線(xiàn)：道間距1米，采樣頻率6835MHz,樣點(diǎn)數(shù)

5、480。1000兆天線(xiàn)：道間距0.5米，采樣頻率18513MHz,樣點(diǎn)數(shù)480。 上圖為500兆天線(xiàn)采集的圖像，從圖中可以看到，面層，水穩(wěn)層，兩層墊層和底層界面清晰可見(jiàn)。 上圖為用1000兆天線(xiàn)采集的圖像，從圖中可以看到，面層，水穩(wěn)層，基層清晰可見(jiàn)。 上圖也是用500兆屏蔽天線(xiàn)采集的圖像，從圖中可以看出3.3米左右的層位，它的下部是原始層，上部是填充層。我們還用1000兆天線(xiàn)在隧道和橋面進(jìn)行鋼筋檢測(cè)，道間距為2厘米，采用測(cè)量輪觸發(fā)，采樣頻率為18513MHz,樣點(diǎn)數(shù)為480。 在橋面檢測(cè) 在隧道內(nèi)檢測(cè) 上圖為在橋面檢測(cè)的鋼筋圖像 上圖為在隧道拱腰處檢測(cè)的鋼筋網(wǎng)圖像3、用瑞典雷達(dá)做路面厚度檢測(cè)應(yīng)

6、河北交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院之邀，北京鑫衡運(yùn)公司在京石高速公路用瑞典的探地雷達(dá)做路面瀝青層厚度檢測(cè)。我們采用瑞典MALA公司生產(chǎn)的RAMAC/GPR主機(jī)，1000兆屏蔽天線(xiàn)，用測(cè)量輪來(lái)定距離。這次連續(xù)探測(cè)了2公里，探測(cè)結(jié)果見(jiàn)下面的圖像： 上面的圖像是用瑞典MALA雷達(dá)采集的原始數(shù)據(jù)，我們僅將其調(diào)入到REFLEX軟件中，沒(méi)有做任何處理。圖中的瀝青層非常清晰。 圖像的下半部分是用REFLEX軟件做層位自動(dòng)追蹤得到的結(jié)果，它顯示了整個(gè)剖面的厚度變化。 采用REFLEX軟件還可以自動(dòng)得到各點(diǎn)的厚度報(bào)告，當(dāng)我們輸入需要的距離參數(shù)時(shí)，它自動(dòng)將各點(diǎn)的厚度以報(bào)告形式顯示出來(lái)。下面是厚度報(bào)告：layer thicknes

7、ses and layer velocities to layer bounl1 output between 0.00 and 100.07 METER values with increment 5.00 METER average over 1 values. layer 1 Position thickness METER METER 5.00 0.158 10.00 0.154 15.00 0.158 20.00 0.172 25.00 0.176 30.00 0.172 35.00 0.172 40.00 0.176 45.00 0.185 50.00 0.172 55.00 0.181 60.00 0.176 65.00 0.158 70.00 0.154 75.00 0.149 80.00 0.140 85.00 0.145 90.00 0.149 95.00 0.140 在該處采集的數(shù)據(jù)，我們用處理軟件進(jìn)行處理后，得到的圖像如下： 從該圖中，我們可以清楚地看出路面各層。在圖像左邊，面層下的缺陷清晰可見(jiàn)。4、北京某小區(qū)路面厚度檢測(cè) 上圖是在小區(qū)路面進(jìn)行的路面檢測(cè)，最上面一層是面層，第二層是混凝土層，第三層是土壤。圖中24米位置處的拋物線(xiàn)是管線(xiàn)。采用1000兆天線(xiàn)。5、在瑞典做路面檢測(cè) 瑞典公路的90%的檢測(cè)任務(wù)是由MALA公司完成的，下面是幾個(gè)用雷達(dá)探