[发明专利]一种确定探地雷达最佳检测高度的方法

说明书

本发明公开了一种确定探地雷达最佳检测高度的方法。本发明包括（1）准备一块钢板，并将钢板水平放置；（2）计算探地雷达所用天线发射的电磁波的波长；（3）将探地雷达天线紧贴钢板表面中心进行全反射波的获取；（4）逐渐将探地雷达天线从紧贴钢板表面沿竖直向钢板正上方移动，直至移至探地雷达天线所发射的电磁波的1.5倍波长处；（5）绘制整个过程中天线获取的所有全反射波；（6）不受天线自身末端反射波影响的全反射中振幅达到最大的点所在的高度，即为最佳检测高度。本发明能有效地提高探地雷达所测得的介电常数的准确性，从而进一步地提高探地雷达测厚的准确性。

技术领域：

本发明涉及一种道路无损检测技术，具体涉及一种确定探地雷达最佳检测高度的方法，属于交通运输学科技术领域。

背景技术：

探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)是一项基于电磁波传播原理的无损检测技术。由于能对路面进行快速、无损的检测，且能采集连续的数据点优于传统检测方法的离散取点，探地雷达已经越来越受到路面养护相关领域的重视。

天线作为探地雷达中的关键部件之一，其性能优劣会直接影响探地雷达对路面的探测深度和分辨率。根据天线所发射电磁波对空气的电离程度，探地雷达所用的天线一般被分为地耦合天线和空气耦合天线。探地雷达一般采用超宽带短脉冲信号，因而天线也应具有一定的带宽和方向性。一般带宽天线在其末端处由于阻抗不连续，往往会形成一定的反射从而引起波形的失真。使用探地雷达分析数据时，一般采用反射系数法来计算介电常数，其基于以下公式：

其中，ε为介电常数，A0为电磁波在空气与路面层间反射时的振幅，Am为全反射振幅。

因此，只要能准确地读出相应反射波的振幅，就能准确地计算相应物质的介电常数，以进行相应的分析。但是如果天线离被检测路面过近，天线自身的阻抗产生的反射波会与地面反射波重合而导致无法正确读取地面反射波的振幅；如果天线离被测路面过远，天线所发射的电磁波则会迅速衰减，也会导致无法读取准确的路面反射波振幅。因此，确定雷达检测时的检测高度对于准确分析雷达数据以用于路面检测至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定探地雷达最佳检测高度的方法，为公路无损检测提供重要依据。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种确定探地雷达最佳检测高度的方法，该方法包括如下步骤：

(1)准备一块钢板，并将钢板水平放置；

(2)计算探地雷达所用天线发射的电磁波的波长；

(3)将探地雷达天线紧贴钢板表面中心进行全反射波的获取；

(4)逐渐将探地雷达天线从紧贴钢板表面沿竖直向钢板正上方移动，直至移至探地雷达天线所发射的电磁波的1.5倍波长处；

(5)绘制整个过程中天线获取的所有全反射波；

(6)不受天线自身末端反射波影响的全反射中振幅达到最大的点所在的高度，即为最佳检测高度。

作为优选，所述步骤(1)中，钢板的边长要满足不使探地雷达出现边缘效应，所谓边缘效应即因钢板尺寸过小导致探地雷达接收天线无法接收到完全的电磁波全反射波。

作为优选，所述步骤(2)中，通过以下公式计算得到该天线所发射电磁波的波长，

C＝λ×f

其中，C为光在空气中的传播速度，λ为天线发射的电磁波波长，f为天线发射的电磁波频率。

作为优选，所述步骤(3)中，由于金属能将电磁波屏蔽，电磁波无法穿透金属而发生全部反射，接收天线收到的反射波即为全反射波。