CN110383063B - 借助于电磁波探测混凝土的结构 - Google Patents

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Abstract

为了准确地探测混凝土的结构，具有限定的载波频率的一系列探测信号由探测信号发生器(4)生成，并借助于天线(5)耦合到该结构中。返回回波信号由回波信号接收器(6)进行处理。处理包括乘法器(38)中的相位和幅度检测、缩放单元(43)中的特定于频率的缩放、内插单元(44)中对所测量的相位和幅度的替换，以及傅立叶变换模块(46)中时域数据的生成。该设备对于RF噪声是鲁棒的，准确并且低功率。

Description

借助于电磁波探测混凝土的结构
技术领域
本发明涉及一种用于探测混凝土的结构的方法，其中，将电磁波发送到结构中，从结构接收波的回波，并且从回波导出结构的内部特征。
本发明还涉及一种用于执行所述方法的设备。
背景技术
已知借助于电磁波来探测混凝土的结构。为此，将短电磁脉冲发送到结构中并接收其回波。然后可以从回波中的峰的幅度和延迟导出该结构。
这种类型的分析要求能够以高时间分辨率对返回的回波进行采样的复杂硬件。这种类型的硬件需要对回波执行高频采样，并且因此具有高功耗。而且，必须处理宽频率范围上的信号，这使得该技术对于对无线电通信信号(诸如WiFi信号)的干扰敏感。
发明内容
因此，本发明的一般目的是，提供这种类型的具有低功耗的方法和设备。
该目的是通过独立权利要求所述的方法和设备实现的。
因而，用于探测混凝土的结构的方法包括以下步骤：
-借助于天线，将电磁波发送到结构中。
-借助于天线，从结构接收电磁波的回波。
-从回波中获得所述结构的内部特征。
另外，将电磁波发送到结构中的步骤包括在循序地将不同频率的多个电磁探测信号随后发送到结构中的步骤。换句话说，一个接一个地生成不同频率的一系列电磁探测信号，并将这些电磁探测信号中的每一个发送到待探测的结构中。
接收回波的步骤包括循序地针对所述探测信号中的每个探测信号接收回波信号并且确定回波信号中的每个回波信号的幅度和相位的步骤。换句话说，对于每个探测信号，确定返回信号的幅度和相位，例如，借助于确定其复幅度的实部和虚部。
导出内部特征的步骤涉及使用所述回波信号的幅度和相移。
该技术基于如下构思：常规系统的脉冲也可以由一系列(较长的)探测信号代替，其中探测信号在它们的频率方面彼此有所不同。因此，在某种意义上，测量是在频域中执行的。频域数据可以用较低的采样率进行分析，这降低了技术的功率要求。
要求保护的用于执行本发明的设备包括：
-天线：天线被用于将电磁波耦合到混凝土结构中并用于拾取其回波。
-探测信号发生器，用于生成要发送到所述结构中的电磁波。
-回波信号接收器，用于处理来自所述结构的回波。
-控制单元，用于控制探测信号发生器和回波信号接收器。控制单元适于并且被构造为执行根据本发明的方法。
有利地，每个探测信号都包括由调制信号调制的载波信号。载波信号的频率至少为100MHz，并且调制信号的频率不超过10MHz。各个探测信号在其载波信号频率方面有所不同，即，载波信号频率在后续探测信号之间变化。
然后在载波信号的频率处对回波信号进行解调，即，借助于解调对每个回波信号提取经调制的信号。
这具有以下优点：经解调的信号不是DC信号，这使其对于漂移和1/f噪声更加鲁棒。
有利地，调制信号的频率至少为0.5MHz，因为在这样的频率处1/f噪声低，以及因为串扰信号在所分析的频谱之外。
在另一个有利实施例中，调制信号的频率对于所有所述探测信号是相同的。这简化了信号的生成和解调。
该设备有利地包括：
-模拟调制器，用于利用调制信号来对载波信号进行调制，以便生成探测信号。载波信号的频率至少为100MHz，并且调制信号的频率不超过10MHz。不同的探测信号在其载波信号的频率方面有所不同。
-模拟解调器，用于在载波信号的频率处对回波信号解调。以这种方式解调的信号被称为“经解调的回波信号”。有利地，解调器包括乘法器，用于将回波信号与具有载波信号的频率的信号相乘。
通过在模拟电路系统中执行调制和解调，可以进一步降低数字电路系统的功耗和时钟频率。
有利地，经解调的回波信号被馈送到模数转换器，以将其转换成数字值。该设备还包括用于数字地处理这些数字值的信号处理器。这是基于经解调的信号的频率对于高效、准确和低功率的数字处理来说足够低的理解。
该方法有利地包括确定不同回波信号的幅度和相位的集合的进一步的步骤，该集合然后被用于进一步的分析。该集合的每个幅度和相位描述了探测信号的一个频率的幅度和相位。
幅度和相位可以分别明确地(例如以伏特和弧度)或者以参数(诸如复数值，其绝对值与幅度成比例，并且其相位描述了信号的相位)的形式确定，根据该参数可以计算明确的幅度和相位。
有利地，该方法还包括对每个回波信号的幅度和/或相位单独滤波的步骤。在该上下文中，滤波意味着将幅度或相位映射到新的经滤波的值。并且“单独”滤波意味着该映射取决于产生给定回波信号的对应探测信号的频率。
特别地，可以使相位偏移相移，并且/或者幅度可以通过比例因子缩放，其中相移和比例因子取决于对应探测信号的(即，具有给定幅度和/或相位的回波信号的)频率。这种单独滤波具有各种应用：
a)在第一种应用中，这种滤波可以用于补偿设备的部件的频率响应的测量。在这种情况下，本发明包括以下步骤
-提供描述用于执行该方法的设备的频率响应的校准数据，以及
-在所述滤波步骤中，使用该校准数据来补偿频率响应。
b)在第二种应用中，滤波可以用于在对与各个探测信号频率对应的数据进行傅立叶变换之前对这些数据进行加权。这允许为任意仿真的时域探测信号生成仿真的时域响应信号。加权也可以用于改善阻带衰减。在这种情况下，本发明包括以下步骤
-提供描述期望的时域探测信号的傅立叶变换的一系列傅立叶幅度和相位，以及
-在所述滤波步骤中，使用所述傅立叶幅度和相位，来生成仿真的时域响应信号。
在又一个有利实施例中，本发明包括用估计的幅度和/或相位替换幅度和相位的集合的子集的步骤。这允许从接收到的信号中移除单独的频率分量，特别是经受强噪声的分量。这对于抑制典型的WiFi频率特别有用。因此，有利地，被替换的幅度和相位的子集中的至少一些幅度和相位描述了具有在2.4GHz和2.4835GHz之间的和/或在5.15GHz和5.35GHz之间的和/或在5.47GHz和5.725GHz之间的频率的探测信号。
有利地，该方法包括使用内插和/或外推根据不是所述子集的一部分的幅度和相位来计算估计的幅度和/或相位的步骤。
在又一个有利实施例中，该方法包括以下步骤：
-提供描述所述探测信号的信号幅度的取决于频率的探测信号幅度的集合。在这种上下文中，术语“取决于频率”意味着在各种频率处的探测信号并非都具有相同的幅度。
-使用所述探测信号幅度来单独控制探测信号的信号幅度。
以这种方式，可能的是根据各个探测信号的频率改变这些探测信号的幅度。这允许在其中法律或技术要求意味着发射要低的频率处降低频谱噪声。
附图说明
当考虑本发明的以下详细描述时，将更好地理解本发明，并且除了上述目的之外的目的将变得显然。本描述参考附图，附图示出了用于电磁探测混凝土的结构的设备的电路框图。
具体实施方式
概述：
图1的设备包括数字处理电路系统的第一部分1和模拟处理电路系统的第二部分2。
第一部分1有利地由FPGA电路或允许实现顺序逻辑的某种其它电路技术形成。
该设备还包括控制单元3，该控制单元3可以至少部分地被实现为第一部分1的一部分，以及/或者被实现为分离的数字设备(诸如微处理器)。
这里描述的设备的最重要的部分是：
-探测信号发生器4，适于并且被构造为生成要被发送到待探测的结构中的电磁波。
-天线5，用于将电磁波耦合到结构中，以及用于从其接收回波。
-回波信号接收器6，适于并且被构造为处理回波。
在以下部分中更详细地描述了这些部分的功能和设计。
探测信号发生器：
探测信号发生器4包括调制信号源10。它有利地在第一部分1中被实现为数字振荡器。它生成一系列调制信号值m，它们有利地被表示为复数的时间序列
Figure GDA0003244475340000061
其中ω1被称为调制频率。该频率有利地不超过10MHz，特别是不超过5MHz，以便使调制信号值易于在低功率数字电路系统中处理。另一方面，ω1有利地大于0.5MHz，以便处于其中模拟部分2的1/f噪声低并且串扰信号在所分析的频谱之外的范围内。在有利的实施例中，调制频率ω1是2MHz。
如对本领域技术人员将是清楚的，一系列值m可以例如被表示为复数值的一系列实部和虚部，或者被表示为一系列幅度和相位值。
调制信号值m被馈送到缩放器(scaler)11。它生成一系列经缩放的调制信号值m'
m′＝G(ω2)·m， (2)
其中G(ω2)是根据载波频率ω2改变的比例因子。比例因子G(ω2)限定了探测信号的幅度，并且允许这些幅度针对不同的载波频率ω2而变化。载波频率ω2的作用将在下面更详细地描述。
由缩放器11实现的取决于载波频率的缩放允许在设备的频谱发射必须低的情况下减小探测信号的针对那些载波频率的幅度。
缩放器11是可选的。如果它被省略，那么我们使m'＝m(可选地以常数值缩放)。
经缩放的调制信号值m'被馈送到数模转换器12，该数模转换器12例如生成表示m'的实部和虚部的模拟信号。
来自转换器12的信号被馈送到调制器14，在那里它们与具有载波频率ω2的载波c进行混合，以便生成包括由调制信号调制的载波信号的探测信号p。
载波c由模拟振荡器16生成，其频率ω2可以由控制单元3控制。
模拟振荡器16有利地是可编程的频率合成器17的一部分，特别是这种合成器的VCO。合适的电路的示例是例如Analog Devices,Inc的ADF4351。
如上面所提到的，载波频率ω2有利地至少为100MHz。控制单元3随时间改变该载波频率，以便生成具有N个不同频率ω2.1...ω2.N的N个电磁探测信号的序列。
调制器14有利地是IQ混频器(IQ调制器)，包括用于将载波c与模拟调制信号值m'的合适的移相值相乘的调制乘法器18。
如上面所提到的，由调制器14生成的探测信号p基本上是由(更低频率)调制信号m'调制的载波信号c。
探测信号p被发送通过探测信号滤波器20，以便使载波频率ω2的谐波频率截止。有利地，探测信号滤波器18是可编程低通滤波器，其截止频率可以由控制单元3设置。
滤波探测信号通过第一开关22，从第一开关22，该滤波探测信号可以选择性地被发送到天线5或被发送到第二开关23。第一开关22和第二开关23被用于校准设备。这将在下面的设备校准部分中进一步详细描述。
天线：
天线5有利地使用板载设计，例如，具有两个圆盘24、26，一个用于将电磁波发送到待采样的混凝土结构中，一个用于接收其回波。可以使用蝴蝶结设计或任何其它合适的宽带天线设计来代替一对圆盘。
用于匹配阻抗和/或信号电平的匹配电路28、30可以在输入侧处设置在天线元件与探测信号发生器4之间，以及在输出侧处设置在天线元件与回波信号接收器6之间。
回波信号接收器：
在进入回波信号接收器6之前，回波信号通过第二开关23。
然后将回波信号馈送到解调器30，该解调器30形成回波信号接收器6的一部分。有利地，解调器30是模拟电路，以便能够以低功耗处理高频信号。
解调器30优选地包括解调乘法器32，在该解调乘法器32中回波信号与来自振荡器16的载波c相乘，以便对其进行解调并生成经解调的回波信号d。
经解调的回波信号d有利地通过模拟回波信号滤波器34，该模拟回波信号滤波器34适于至少抑制高于调制频率ω1的信号，而不抑制在调制频率ω1处的信号。回波信号滤波器34可以是低通滤波器或带通滤波器。但是，由于低通滤波器的更快的稳定(settling)时间，使用低通滤波器是优选的，这使得有可能使用更短的探测脉冲。
在信号滤波器34之后，经解调的回波信号d基本上是在调制频率ω1处的交变信号。其幅度将取决于探测信号被混凝土结构反射的强度，并且其相位将描述探测信号与回波信号之间的相移。
除了图1中所示的部件之外，回波信号接收器6的模拟电路系统还可以包括合适的模拟放大器和滤波器。
然后，经解调的回波信号d被馈送到模数转换器36，并进入回波信号接收器6的数字地实现的部分，该数字地实现的部分形成了用于数字地处理经解调的回波信号d的信号处理器。
该信号处理器包括乘法器38，用于将经解调的回波信号d与调制信号m相乘，以便确定经解调的回波信号d在调制信号m的频率ω1处的幅度和相位。该幅度A和相位
Figure GDA0003244475340000081
直接取决于回波信号相对于探测信号的相移，以及取决于回波信号的反射强度。但是，它们还取决于信号已通过的模拟电路系统的固有特性，并且它们可能受到噪声的影响。因此，执行进一步的步骤，以处理幅度A和相位
Figure GDA0003244475340000082
在下一步骤中，使幅度和相位值通过低通滤波器40。该滤波器有利地在单个探测信号的长度的至少50％并且/或者不超过90％上对幅度和相位的值进行积分。对于持续时间为2μs的探测信号，低通滤波器40可以在例如1.5μs的时间跨度上对信号进行积分(即，求平均)。
如果有必要，可以将低通滤波器40的输出处的平均的幅度A和相位
Figure GDA0003244475340000091
降采样(downsample)为每个探测信号一个值。
根据探测信号的载波频率ω2.n，幅度A和相位
Figure GDA0003244475340000092
在随后探测信号之间有所不同。因此，在下文中，它们用索引n表示，即，An、
Figure GDA0003244475340000093
其中n＝1...N代表探测信号的索引。
各个探测信号的幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000094
被提交给频率选择性滤波单元42，其适于并且被构造为对于每个探测信号单独地对回波信号的幅度和/或相位进行滤波。换句话说，滤波单元42对于探测信号的每个频率ω2.n(其中n＝1...N)对幅度和相位进行校正。
在图1所示的实施例中，滤波单元42执行两个这样的滤波操作。
在第一步骤中，在缩放单元43中，每个幅度和/或相位被缩放和/或偏移。当将幅度和相位表示为复数时
Figure GDA0003244475340000095
缩放和偏移可以通过乘法来执行
Figure GDA0003244475340000096
其中Z'n是经校正的幅度和相位，an是频率为ω2.n的探测信号的幅度校正，以及bn是频率为ω2.n的探测信号的相位校正。相移bn和比例因子an是相应探测信号和回波信号的频率ω2.n的函数。
等式(4)的校正特别有利于补偿设备特性，如下面将在设备校准部分描述的。
在下一步骤中，可以可选地将幅度和相位馈送到内插单元44。内插单元适于并且被构造为用估计的幅度和/或相位来替换幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000101
的所述集合的子集。
如上面所提到的，内插单元44的目的是忽略各个频率ω2.n。例如，如果这些频率之一，例如ω2.k，落入用于WiFi通信(尤其是用于当前由设备使用的WiFi通信)的频带，那么它可能携带主要噪声和杂散电平。在这种情况下，最好用估计的值A’k、
Figure GDA0003244475340000102
替换相应的幅度和相位Ak、
Figure GDA0003244475340000103
在简单的情况下，如果k>1并且k<N以及如果频率ωn被均匀地间隔开，那么例如可以使用线性内插
A′k＝(Ak+1+Ak-1)/2， (5a)
Figure GDA0003244475340000104
对于k＝1或k＝N，可以应用线性外推。作为使用线性内插或外推的替代，可以使用更复杂的内插方法，例如，基于更高阶的多项式、样条或曲线拟合技术。在又一替代方案中，内插单元44可以以与用于陷波滤波器的技术类似的技术将信号在所述各个频率ω2.n处的权重设置为零。
更一般地说，估计的幅度A’k和/或相位
Figure GDA0003244475340000105
是根据不是要被替换的子集的一部分的幅度和相位使用内插和/或外推来计算的。
现在，由缩放单元43和/或内插单元44处理的所设置的幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000106
可以用于导出关于已被探测的混凝土结构的信息。用于这样做的技术对于技术人员是已知的。
但是，有利地，描述所采样的结构的在频域中的反射率的所设置的幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000107
通过使它们经受傅立叶变换而被首先变换为时域响应信号。这是因为用于处理混凝土样本的反射数据的许多工具是基于分析时域数据，即，基于分析发送到结构中的短脉冲的回波幅度(A扫描分析)。
该步骤可以由傅立叶变换模块46执行。它包括频谱滤波器单元48和逆傅立叶变换单元50。
频谱滤波器单元48通过减小低端频谱分量和高端频谱分量的权重来缩放幅度An。这可以在与缩放单元43类似的单元中执行，即，相位An、
Figure GDA0003244475340000111
的每个频谱分量可以乘以复缩放值Sn。
例如，Sn可以如下定义：
Figure GDA0003244475340000112
该函数描述加权的窗。例如，可以使用Tukey窗的Harn窗。在这种情况下，Sn是实数值的，并且被应用于复幅度-相位值的实部和虚部二者。
频谱滤波器单元48的目的是以如下方式对频谱幅度进行缩放(并且可选地使相位偏移)：使得频谱幅度表现短小波的傅立叶变换如同该短小波是由常规脉冲探测设备生成的一样。权重也可以用于改善阻带衰减。
在下一步骤中，在频谱滤波器单元48中缩放的幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000113
在逆傅立叶变换单元50中被提交给逆傅立叶变换。这生成了回波的时间序列ei，如同在将用于计算缩放值Sn的小波发送到混凝土结构中时将被返回的一样。
由缩放单元43和/或内插单元44处理的所得时间序列ei和/或幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000114
然后可以被存储在缓冲器52中，其可以经由接口54读出。
图1的设备还可以包括用于无线通信(特别是用于基于IEEE802.11标准中的至少一个的无线通信)的WiFi接口56。由于由内插单元44提供的选择性频率分量内插/外推，WiFi接口56的操作不会干扰测量。
WiFi接口56可以例如由外部设备用于通过接口54访问数据和/或与控制单元3通信。
操作：
如上面已经提及的，控制单元3操作该设备，用于生成具有载波频率ω2.1...ω2.N的一系列电磁探测信号，它们中的每一个都用调制频率ω1调制。
有利地，不同探测信号的数量N足够大以获得良好的分辨率和范围，例如，N≥190，特别是N≥380。
载波频率ω2.n有利地跨越超过3.8GHz的频谱范围。
例如，载波频率ω2.n的频谱范围在200MHz和4GHz之间延伸。
有利地，载波频率ω2.n在其频谱范围上均匀地间隔开，例如，以10、20或40MHz的步长。在特别有利的实施例中，用户可以选择步长宽度，以便在分辨率(范围)与测量速率之间找到期望的折衷。
每个探测脉冲的持续时间有利地是调制频率的至少一个周期。考虑到各种滤波器需要一些时间来稳定，最好选择超过调制频率的周期的2倍，例如，等于该周期的3倍。对于调制频率ω1＝2MHz，每个脉冲的持续时间是例如2μs(其等于周期的四倍)。
对于每个探测脉冲n，控制单元3设置以下参数：
-振荡器16的频率ω2.n。
-缩放器11要使用的值G(ω2.n)。
-探测信号滤波器20的截止频率，使得该截止频率高于ω2.n但低于2·ω2.n
-在缩放单元43中要使用的幅度校正an和相位校正bn。
-内插单元44的设置。这些设置可以从不变的、恒定的信息导出，例如，基于哪些频带经受强信号噪声的知识。替代地，该设备可以动态地测量或确定周围的RF噪声，例如，通过利用无线电接收器对其进行扫描和/或通过从WiFi接口56的当前操作导出噪声频带。取决于该测量的或确定的RF噪声，内插单元44的设置可以适应当前的操作条件。
在完成所有N个探测脉冲后，时域信号可由傅立叶变换模块46计算，并与幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000133
一起存储在缓冲器52中。
设备校准：
如上面所提到的，缩放单元43可以用于补偿设备特性。特别地，本设备的模拟部分2的部件，诸如探测信号滤波器20、回波信号滤波器34和各种放大器(未示出)，将引入取决于载波频率ω2.n的相位延迟以及增益变化。
例如，如果这些效应导致载波频率ω2.n处的相移δn和增益qn，那么可以通过使用an＝1/qn以及bn＝–δn来设置探测信号滤波器20以校正等式(4)中的幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000131
换句话说，相移δn和增益qn是描述设备的频率响应的校准数据，并且它们可以用于对幅度An和相位
Figure GDA0003244475340000132
进行滤波。
校准参数可以从理论考虑和/或从样本设备上的测量导出。但是，有利地，设备可以配备有其自己的手段，以动态且重复地确定校准数据。这允许补偿由于设备老化和变化环境条件的漂移效应。
在图1的实施例中，设备配备有校准单元，该校准单元包括用于旁路天线5的第一开关22和第二开关23。图1示出了这些开关处于其测量位置。但是，控制单元3可以将它们移动到校准位置，在这种情况下，探测信号旁路天线5，并且通过分路线路60直接被发送到回波信号接收器6。
为了校准设备，控制单元3将开关22、23移动到它们的校准位置，并且然后它使得探测信号发生器4就如同在常规测量期间一样生成具有载波频率ω2.1...ω2.N的一系列N个探测脉冲，但是它将缩放单元43的an和bn分别设置为常数值，例如1和0。这允许设备测量校准数据δn和qn。可选地，这些可以经受针对天线5及其匹配电路28、30的频率响应的附加的工厂限定的校正。
备注：
如上面所提到的，本设备的第一数字部分1有利地是FPGA。它有利地包含用于生成在频率ω1处的调制信号的部件，即，调制信号源10和(如果存在的话)缩放器11。它还包括乘法器38，其允许执行回波信号的高度灵敏和准确的相位检测。FPGA还可以包括信号接收器6的部件，其处理来自乘法器38的相位An和幅度
Figure GDA0003244475340000141
另一方面，处理在载波频率ω2.n处的信号的电路有利地是模拟电路，特别是乘法器18、32、振荡器16和滤波器20、34。
总之，这里示出的设备能够以低功耗准确地探测混凝土结构。为此，它借助于探测信号发生器4生成一系列具有限定的载波频率的探测信号。探测信号借助于天线5耦合到混凝土的结构中。返回回波信号由回波信号接收器6处理。处理包括乘法器38中的相位和幅度检测、缩放单元43中的特定于频率的缩放、插值单元44中的对所测量的相位和幅度的替换，以及傅立叶变换模块46中的时域数据的生成。其设计使得设备对于RF噪声是鲁棒的，并且是准确的，并且其体系架构允许以低功耗实现。
虽然示出并描述了本发明的当前优选实施例，但是应该清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内以其它方式各种各样地实施和实践。

Claims (28)

1.一种用于探测混凝土的结构的方法，所述方法包括以下步骤：
借助于天线(5)将电磁波发送到所述结构中，
借助于所述天线(5)从所述结构接收所述电磁波的回波，
从所述回波导出所述结构的内部特征，
确定回波信号的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000011
的集合，以及
针对每个探测信号对每个回波信号的幅度An和/或相位
Figure FDA0003515724030000012
单独地进行滤波，
其中，
将电磁波发送到所述结构中的所述步骤包括随后将不同频率的多个电磁探测信号发送到所述结构中的步骤，
接收所述回波的所述步骤包括针对所述探测信号中的每个探测信号接收回波信号并且确定所述回波信号中的每个回波信号的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000013
的步骤，以及
导出内部特征的所述步骤包括使用所述回波信号的所述幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000014
导出内部特征的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述探测信号借助于具有可调频率的模拟振荡器(16)而生成。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述回波在模拟解调乘法器(32)中进行解调，在所述模拟解调乘法器(32)中所述回波与来自所述模拟振荡器(16)的信号相乘。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中
所述探测信号每个都包括由调制信号m进行调制的载波信号c，其中所述载波信号c的频率ω2.n至少为100MHz，并且所述调制信号m的频率ω1不大于10MHz，并且其中所述探测信号的每个载波信号c在频率方面有所不同，以及
所述回波信号在载波信号c的频率ω2.n处进行解调。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述调制信号m的频率ω1大于0.5MHz。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述调制信号m的频率ω1小于5MHz。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述调制信号m的频率ω1大于0.5MHz并且小于5MHz。
8.如权利要求4所述的方法，其中，调制信号m的频率ω1对于所有所述探测信号是相同的。
9.如权利要求4所述的方法，其中，所述回波信号在模拟解调器(30)中进行解调，以便生成经解调的回波信号d，其中，所述经解调的回波信号d被转换成数字值并且被数字地处理。
10.如权利要求4所述的方法，其中，所述回波信号在模拟解调乘法器(32)中进行解调，在模拟解调乘法器(32)中所述回波信号与具有载波信号c的频率的信号相乘，以便生成经解调的回波信号d，其中，所述经解调的回波信号d被转换成数字值并且被数字地处理。
11.如权利要求1所述的方法，其中使相位
Figure FDA0003515724030000021
偏移相移bn以及/或者幅度An由比例因子an缩放，其中，相移bn和比例因子an取决于对应探测信号的频率。
12.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤
提供描述用于执行方法的设备的频率响应的校准数据δn和qn，以及
在所述滤波步骤中使用校准数据δn来确定相移bn和/或使用校准数据qn来确定比例因子an，以补偿所述频率响应。
13.如权利要求12所述的方法，包括借助于旁路所述天线(5)以及操作所述设备来测量所述校准数据δn和qn的步骤，以测量所述校准数据δn和qn。
14.如权利要求1所述的方法，其中，滤波用于在傅立叶变换之前对每个探测信号的每个回波信号的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000031
进行加权，并且其中，所述方法包括使所述幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000032
的集合经受傅立叶变换的步骤，以便生成仿真的时域响应信号。
15.如权利要求14所述的方法，包括以下步骤
-提供描述期望的时域的探测信号的傅立叶变换的一系列傅立叶幅度和相位，以及
-在所述滤波步骤中，使用所述傅立叶幅度和相位，来生成仿真的时域响应信号。
16.如权利要求1所述的方法，还包括用估计的幅度和/或相位替换所述幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000033
的集合的子集的步骤，所述估计的幅度和/或相位是使用内插和/或外推根据不是所述子集的一部分的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000034
来计算的。
17.如权利要求16所述的方法，其中幅度和相位的子集中的至少一些幅度和相位描述了具有在2.4GHz和2.5GHz之间的和/或在3.5GHz和3.7GHz之间的和/或在4.94GHz和5.99GHz之间的和/或在5.25GHz和5.35GHz之间的和/或在5.47GHz和5.73GHz之间的频率ω2.n的探测信号。
18.如权利要求1至3中任一项所述的方法，包括以下步骤
提供描述所述探测信号的信号幅度的取决于频率的探测信号幅度G(ω2.n)的集合，以及
使用所述探测信号幅度G(ω2.n)来单独控制所述探测信号的信号幅度。
19.一种用于执行如权利要求1-18中任一项所述的方法的设备，包括，
天线(5)，
探测信号发生器(4)，用于生成要通过所述天线(5)发送到所述结构中的电磁探测信号，
回波信号接收器(6)，用于处理通过所述天线(5)从所述结构接收的所述回波信号，
控制单元(3)，用于控制所述探测信号发生器(4)和所述回波信号接收器(6)，
其中，所述控制单元(3)适于并且被构造为执行如权利要求1-18中任一项所述的方法，
缩放单元(43)，用于通过相移bn和/或比例因子an对所述回波信号的所测量的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000041
进行校正，其中，相移bn和比例因子an是相应回波信号的频率ω2.n的函数。
20.如权利要求19所述的设备，还包括具有可调频率的模拟振荡器(16)，用于生成所述探测信号。
21.如权利要求20所述的设备，还包括模拟解调乘法器(32)，用于将回波信号与来自所述模拟振荡器(16)的信号相乘。
22.如权利要求19至21中任一项所述的设备，还包括
模拟调制器(18)，用于利用调制信号m对载波信号c进行调制，以便生成所述探测信号，其中，所述载波信号c的频率ω2.n至少为100MHz，并且所述调制信号m的频率ω1不大于10MHz，并且其中探测信号在所述探测信号的载波信号c的频率方面有所不同，以及
模拟解调器(30)，用于在载波信号c的频率ω2.n处对所述回波信号进行解调，以便生成经解调的回波信号d。
23.如权利要求22所述的设备，其中，所述模拟解调器(30)包括用于将所述回波信号与具有载波信号c的频率ω2.n的信号相乘的模拟解调乘法器(32)。
24.如权利要求22所述的设备，还包括用于将所述经解调的回波信号d转换成数字值的模数转换器(36)，以及用于数字地处理所述经解调的回波信号d的信号处理器，所述信号处理器包括乘法器(38)和低通滤波器(40)。
25.如权利要求22所述的设备，还包括乘法器(38)，用于将所述经解调的回波信号d与所述调制信号m相乘，以便确定所述经调制的回波信号d在调制信号m的频率ω1处的幅度An和相位
Figure FDA0003515724030000051
26.如权利要求22所述的设备，还包括模拟回波信号滤波器(34)，所述模拟回波信号滤波器(34)处理来自所述模拟解调器(30)的信号，并且适于至少抑制高于所述调制信号m的频率ω1的信号但不抑制在所述调制信号m的频率ω1处的信号。
27.如权利要求19至21中任一项所述的设备，还包括
校准单元，所述校准单元包括第一开关(22)和第二开关(23)，用于旁路所述天线(5)，
其中，所述控制单元(3)被构造为并适于测量描述所述设备的频率响应的校准数据δn和qn并将校准数据δn用于确定相移bn和将校准数据qn用于确定比例因子an。
28.如权利要求19至21中任一项所述的设备，还包括用于无线通信的WiFi接口(56)。
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探地雷达对隧道工程脱空缺陷;邝坚锋;《广东公路交通》;20120630(第3期);54-56 *
时域分析钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲短径传播的影响;秦卫平,丁胜高,张业荣;《南京邮电学院学报》;20051231;第25卷(第6期);12-16 *
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