[发明专利]定向超宽带磁偶极天线的探地雷达路面垂向裂缝检测方法

说明书

定向超宽带磁偶极天线及探地雷达路面垂向裂缝检测方法，涉及道路及工程质量检测技术，解决现有检测方法存在对路面造成损伤，不利于路面维护，以采用电偶极子天线限制了辐射方向和通过电流大小而难以获得有效的垂向裂缝产生的异常信号等问题，所述磁偶极天线为圆环天线，所述圆环天线由环氧玻璃布层覆铜箔层压板组成，所述压板的正面覆有带电阻的圆环状金属铜贴片，所述电阻均匀地分布在所述金属铜贴片上，馈电点位于圆环状金属铜贴片圆心的正下方。本发明一方面在裂缝发育面有较大的辐射范围，反射信号强，另一方面，超宽带磁偶极子天线具有较大的频带宽度，对于细小裂缝检测分辨率更高。

技术领域

本发明技术涉及道路及工程质量检测技术，主要针对基于探地雷达的大倾角或近似直立裂缝宽度及延伸情况检测。

背景技术

公路在使用过程中出现病灾害是不可避免的。公路病害中如基层破碎、面层开裂、垫层沉陷等多因为面层之下的基层开裂。垂向裂缝通常出现在公路通车运营三五年之后，多发生于行车道、超车道，硬路肩亦有发生。垂向裂缝发生区域垂直形变明显，起伏凹陷，走向比较规则，呈现粗而疏的大裂缝，有些断断续续可以延伸几百米长。对于垂直方向或大角度隐含在基层的垂向裂缝，垫层材料如粗砂、矿渣等会逐渐充填裂缝，导致垫层材料缺失，形成层间脱空；在面层开裂后，因挤压而上涌至路面的填充物易导致公路的抗滑性与平整度等各项技术指标显著下降，导致行车安全、道路维修等各种隐患的出现。

常规水平方向的公路病害，表现为层间脱空，属于层内发育很少，在平面方向展布较大，使用常规探地雷达可进行快速检测，例如加载了喇叭形空气耦合天线的车载探地雷达。在垂向裂缝检测方法中，钻孔取芯等有损检测方法会对路面造成损伤，不利于路面维护；常规探地雷达可以达到无损探伤，但由于其加载的电偶极子天线在结构上限制了辐射方向以及通过电流小而难以获得有效的垂向裂缝产生的异常信号。基于上述问题，本发明提出加载圆极化定向超宽带磁偶极子探地雷达的纵向裂缝检测技术，用以上述垂向或大角度隐含裂缝的无损检测。

国内外大多数单位使用探地雷达进行道路检测，其应用方向主要集中在路面结构层后的检测上，而对压实度、脱空识别、路基缺陷、含水量、路表裂纹等方面的理论研究与可行性是当前主流研究方向。目前高精度纵向裂缝探测尚未有令人满意的方法。

发明内容

本发明为解决现有检测方法存在对路面造成损伤，不利于路面维护，以采用电偶极子天线限制了辐射方向和通过电流大小而难以获得有效的垂向裂缝产生的异常信号等问题，提供一种基于定向超宽带磁偶极天线及检测方法。

定向超宽带磁偶极天线，所述磁偶极天线为圆环天线，所述圆环天线由环氧玻璃布层覆铜箔层压板组成，所述压板的正面覆有带电阻的圆环状金属铜贴片，所述电阻均匀地分布在所述金属铜贴片上，馈电点位于圆环状金属铜贴片圆心的正下方。

定向超宽带磁偶极天线的探地雷达路面垂向裂缝检测方法，该方法具体为：

步骤一、基于目标体与周围介质之间的电性差异，发射天线向地下发射高频短脉冲电磁波，电磁波在传播过程中遇到地层分界面发生反射和透射，接收天线获得反射波并通过采样模块转化为回波电信号，上位机记录回波电信号并进行预处理，所述回波电信号包括信号振幅强度及时间变化特征；

步骤二、上位机根据预处理的结果及根据路面各层的电性特征获得裂缝的空间位置、形态和埋深，实现对路面垂向裂缝的检测。

本发明的有益效果：本发明采用定向超宽带磁偶极子天线探地雷达系统实现纵向裂缝的高分辨率检测。其主要技术要点是结合水平定向和超宽带磁偶极子的天线设计方式，一方面在裂缝发育面有较大的辐射范围，反射信号强，另一方面，超宽带磁偶极子天线具有较大的频带宽度，对于细小裂缝检测分辨率更高。基于圆极化定向超宽带探地雷达的纵向裂缝检测技术，以解决上述垂向或大角度隐含裂缝的空间位置、延伸范围和裂缝形状等参数。

附图说明

图1为本发明所述的定向超宽带磁偶极天线的结构图；