雷达探测技术在民用建筑检测中的应用_开题报告

（一）国内研究现状

    我国从上世纪80年代开始引进国外的探地雷达技术,l985年前后,铁道部门和城市市政部门先后引进过一台SIR-8型探地雷达(铁道部)和一台SIR-3型探地雷达(成都自来水公司),并进行了一些探测性能的初步试验工作,这可以说是我国最早期的探地雷达应用研究。1990年,中国地质大学(武汉)在中国首次引进加拿大EKKO-IV型探地雷达,并且进行了从探测理论、探测方法到图像资料解释等较为系统的应用基础研究,对促进探地雷达技术在我国的应用与发展,起到了很大的推动作用。据不完全统计,国内先后引进探地雷达200余台,约相当于探地雷达起源生产国(美国)所拥有数量的2倍。我国引进国外的探地雷达仪器种类以美国GSSI公司的SIR系列和加拿大S&S公司的EKKO系列为主,这两家公司产品约占我国探地雷达引进总数量的75%,其余部分是瑞典MALA公司生产的RAMAC系列雷达、意大利IDS公司的RIS系列雷达和极少量的俄罗斯等国生产的探地雷达。我国在引进国外探地雷达后不久,就开始了研制生产国产的探地雷达设备,当时进行研究的有:煤炭部重庆煤炭研究所、成都电讯工程学院(现成都电子科技大学)、北京工业学院(现北京理工大学)和上海微波研究所等单位,并且先后都有成功的样机问世。1994年,交通部公路科学研究院以王笑京为首的项目研究组,研制出了手推车式连续测量探地雷达,并先后在深圳等地应用。1997年,航天部的支海燕等人也研制成功频率较高、脉冲较窄的一种高分辨率探地雷达,并生产出正式商业产品(即爱迪尔CBS29000V型车载脉冲探地雷达)。此后中国电波传播研究所、西南交大、上海微波所、新乡22所及中国矿业大学等单位都先后研制成功了各具特色的探地雷达,并且应用于一定领域。

   近几年国内在探地雷达设备的研制方面也取得很大进展,国防科技大学电子科学与工程学院在国家863计划信息获取与处理技术主题支持下,历时三年,于2005年研制成功高分辨率GPR系统RadarEye,该系统具有车载式和便携式(手持)两种工作方式,分浅层高分辨率和深层低分辨率多种工作模式。其处理软件具备地下目标的二维、三维合成成像以及地下目标分类等功能。

    2005年,中国电波传播研究所研制出LTD系列探地雷达,其中LTD-2000型探地雷达可配套25~1000MHz等多种屏蔽天线,代表着国产商业探地雷达设备的水平。LTD-2000型探地雷达的商品化程度和相关技术性能指标较以前已有了很大提高,其中某些技术指标已达到或者超过了国外同类仪器水平,这说明我国自制的探地雷达已经具备了一定的竞争力。

（二）国外研究现状

  探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初。1904年，德国人Hülsmeyer首次将电磁波信号应用于地下金属体的探测。1910年，Leimback和Löwy以专利形式提出将雷达原理用于探地，他们用埋设在一组钻孔中的偶极天线探测地下相对高导电性质的区域，正式提出了探地雷达的概念。1926年Hülsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，他指出介电常数不同的介质交界面会产生电磁波反射。由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，之后二三十年尽管在美国出现过一些相关的专利，这项技术很少被运用到其它领域,直到50年代后期，探地雷达技术才慢慢重新被人们所重视。探地雷达在矿井(1960,J.C.Cook)、冰层厚度

(1963,S.Evans)、地下粘土属性(1965,Barringer)、地下水位(1966,Lundien)

的探测方面得到了应用。1967年，一个与stern最初用于冰川探测的仪器类似的系统被设计研制出来，1972年Procello将其于探测月球表面结构。同样在1972

年，Rex Morcy和Art Drake开创了GSSI(Geophysical Survey Systems Inc.)公司，主要从事商业探地雷达的销售。随着电子技术的发展，数字磁带记录问世，加之现代数据处理技术的应用，特别是拟反射地震处理的应用，探地雷达的实际应用范围在70年代以后迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测(1971,Takazi;1973,kithara;)、淡水和沙漠地区的探测(1974,R.M.Morey;1976,P.K.Kadaba)、工程地质探测(1976,A.P.Annan和J.L.Davis;1978,G.R.Olhoeft,L.T.Dolphin)、煤矿井探测(1975,J.C.Cook)、泥炭调查(1982,C.P.F.Ulriken)、放射性废弃物处理调查(1982,D.L.Wright;1985,O.Olsson)、以及地面和井中雷达用于地质构造填图(1997,M.Serzu )、水文地质调查(1996,A.Chanzy 1997,Chieh-Hou Yang )

、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测、水坝的缺陷检测、隧道及堤岸探测等。自70年代以来、许多商业化的通用数字探地雷达系统先后问世，其中有代表性的有：美国Geophysical Survey System Inc公司的SIR系统、Microwave Associates 的MK系列，加拿大Sensor & Software的Pulse Ekko系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC/GPR系列，日本应用地质株式会社OYO公司的GEORADAR系列。

    这些雷达仪器的基本原理大同小异，主要功能有多通道采集、多维显示、实时处理、变频天线、多次叠加、多波形处理等，另外还有井中雷达系统，多态雷达系统，层析成像雷达系统等。。

二、^范文提纲

1绪论

1.1^范文选题及社会背景

1.2探地雷达的应用及发展现状

1.3GPR在土木工程无损检测中的应用现状

1.3.1道路质量检测应用

1.3.2民用建筑质量检测应用

1.3.3其他土木工程无损检测应用

1.4存在的现实问题及雷达技术的发展趋势

1.4.1存在的问题

1.4.2探地雷达发展趋势

1.5本文的主要工作

2雷达理论基础和技术要点

2.1当前国外国内主流厂家设备介绍

2.1.1 RIS探地雷达

2.1.2LTD-2000探地雷达

2.2理论基础

2.2.1电磁波波动方程及波动性

2.2.2电磁波传播特点

2.2.3检测原理

2.3探地雷达在工程应用中的测量方法

2.3.1探地雷达测量前的准备工作

2.3.2探地雷达的参数设置

2.3.3探地雷达的实施操作

探地雷达在民用工程领域的应用案例

3..1 地下支护槽钢探测

3.2 上海某化工厂工艺管线无损检测

3.3 苏州某工地钢筋保护层及混凝土楼板厚度无损检测

4结论

三、参考文献

吴新璇.混凝土无损检测技术手册-北京：人民交通出版社，2003

罗福午.建筑结构缺陷事故的分析及防治.北京：清华大学出版社，1996

夏才初，潘国荣.木工程监测技术.北京：中国建筑工业出版社，2001

曾昭发，刘四新，王者江等.探底雷达方法原理及应用.北京：科学出版社，2006

杨永俊.探地雷达用于公路检测初探[J]公路交通科技.2000

董延朋.影响地质雷达工作的因素分析.物探设备，2007

李志顺.地质雷达探测技术在铁路工程质量检测中的应用.铁路勘察，2004

杨天春，吕绍林，王奇仁.探地雷达检测道路厚度结构的应用现状及进展.物探与化探，2003

徐美庚，殷宁俊，杨梦娇等 一种新的混凝土桥梁无损测试技术中国铁道科学.1999

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杜树春.地质雷达及其在环境地质中的应用.物探与化探，2001