CN112666554A - 一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青路面雷达检测数据处理方法的技术领域，尤其涉及一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法；包括如下步骤：步骤1，采集三维探地雷达数据，并确定裂缝桩号；步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，突出三维雷达图像中的异常位置；步骤3，计算滤波后的三维探地雷达数据中无病害处的平均振幅值A1；步骤4，提取裂缝处三维探地雷达的回波信号的振幅值A2；步骤5，对所述平均振幅差异值Ad进行特征提取与识别，计算出所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系。本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，提高实用性。
Description
技术领域
本发明涉及沥青路面雷达检测数据处理方法的技术领域，尤其涉及一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法。
背景技术
探地雷达作为一种高效、快速、连续、无损的路面检测设备，其应用技术的研究自八十年代以来一直是国际上的热门课题。目前的研究成果大多局限于路面结构层厚度、含水量、压实度、水泥板脱空等方面的检测。有关探地雷达在沥青路面结构内部病害检测方面的研究不是很多，尤其是在沥青路面裂缝检测方面的研究更少，往往是根据检测者的经验判断，且在进行解释时基本是定性解释，缺乏定量化的判别标准。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，对探地雷达数据进行滤波处理，依据裂缝处的雷达振幅与无病害处的平均振幅的差异值，获取不同宽度裂缝的雷达振幅特征，为检测者提供判别依据，提高探地雷达对沥青路面裂缝的检测精度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，对探地雷达数据进行滤波处理，依据裂缝处的雷达振幅与无病害处的平均振幅的差异值，获取不同宽度裂缝的雷达振幅特征，为检测者提供判别依据，提高探地雷达对沥青路面裂缝的检测精度。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法
包括如下步骤：
步骤1，进行设备选择准备工作，准备完成后对待检测路面进行无损检测，采集三维探地雷达数据，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝桩号；
步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；
步骤3，计算滤波后的三维探地雷达数据中无病害处的平均振幅值A1；
步骤4，提取裂缝处三维探地雷达的回波信号的振幅值A2，并计算待检测路面各裂缝位置处的振幅与无病害处的平均振幅差异值Ad；
步骤5，对所述平均振幅差异值Ad进行特征提取与识别，计算出所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系，对所述裂缝宽度d进行定量化识别。
进一步地，所述步骤1中所述设备选择准备工作包括：先需要根据待检测路面的情况来选择的三维探地雷达的天线检测参数，在待检测路面上布置测线位置并标记桩号，在检测的同时，需要记录实际位置桩号，并对待检测路面进行标注，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝的桩号。
进一步地，所述雷达的天线检测参数中的中心频率是根据待检测路面的深度及所需满足的三维探地雷达的垂直分辨率和水平分辨率来判断。
进一步地，所述垂直分辨率的计算式：
式中，Δd为三维探地雷达天线的垂直分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率。
进一步地，所述水平分辨率的计算式：
式中，rf为三维探地雷达天线的水平分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率；h为目标体的埋藏深度。
进一步地，所述步骤5中所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系为：
Ad＝bln(d)-c 算式(3)
式中，b为第一系数；c为第二系数。
进一步地，所述第一系数b取值范围为4000～4100。
进一步地，所述第二系数c取值范围为100～200。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
根据探地雷达在沥青路面的无损检测结果，对探地雷达数据进行滤波处理，依据裂缝处的雷达振幅与无病害处的平均振幅的差异值，获取不同宽度裂缝的雷达振幅特征，为检测者提供判别依据，提高探地雷达对沥青路面裂缝的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，如图1所示，
包括如下步骤：
步骤1，进行设备选择准备工作，准备完成后对待检测路面进行无损检测，采集三维探地雷达数据，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝桩号；
步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；
步骤3，计算滤波后的三维探地雷达数据中无病害处的平均振幅值A1；
步骤4，提取裂缝处三维探地雷达的回波信号的振幅值A2，并计算待检测路面各裂缝位置处的振幅与无病害处的平均振幅差异值Ad；
步骤5，对所述平均振幅差异值Ad进行特征提取与识别，计算出所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系，对所述裂缝宽度d进行定量化识别。
具体的，步骤2中，对三维探地雷达数据进行滤波处理过程中，利用雷达通用处理软件reflexw，将雷达数据进行背景去除、带通滤波、谱分析等步骤，去除原始信号中的噪声、杂波以及混叠波等信号，将雷达数据导出为ASCII编码。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤1中所述设备选择准备工作包括：先需要根据待检测路面的情况来选择的三维探地雷达的天线检测参数，在待检测路面上布置测线位置并标记桩号，在检测的同时，需要记录实际位置桩号，并对待检测路面进行标注，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝的桩号。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述雷达的天线检测参数中的中心频率是根据待检测路面的深度及所需满足的三维探地雷达的垂直分辨率和水平分辨率来判断。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述垂直分辨率的计算式：
式中，Δd为三维探地雷达天线的垂直分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述水平分辨率的计算式：
式中，rf为三维探地雷达天线的水平分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率；h为目标体的埋藏深度。
具体的，为保证数据位置的准确，三维探地雷达的定位精度必须小于三维探地雷达的剖面间距的1/2，根据检测目的的不同，可选用GPS、RTK基准站及CORS网等定位方式；针对不同发育形态的裂缝，在对裂缝进行探测是应选择极化方向垂直于裂缝方向进行探测，该测线布置方式可获得最佳的探测效果。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤5中所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系为：
Ad＝bln(d)-c 算式(3)
式中，b为第一系数；c为第二系数。
具体的，采用的无损检测方法为探地雷达检测方法，根据雷达回波信号判断异常位置及层位。探地雷达的工作原理为发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息。通过回波的振幅可以得知道路结构内部的状态，由于雷达具有定位的功能，通过对回波信息的分析，可具体得知路面异常的位置信息。然后对异常位置进行标记编号(即桩号)，再对具体的桩号处进行检测和采集更详细的回波信号采集，根据裂缝处的振幅与无病害处的平均振幅差异值Ad，从而确定裂缝宽度d。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述第一系数b取值范围为4000～4100。
具体的，在实际操作中，第一系数b优选取值为4070.9。
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述第二系数c取值范围为100～200。
具体的，在实际操作中，第二系数c优选取值为147.44。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，进行设备选择准备工作，准备完成后对待检测路面进行无损检测，采集三维探地雷达数据，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝桩号；
步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；
步骤3，计算滤波后的三维探地雷达数据中无病害处的平均振幅值A1；
步骤4，提取裂缝处三维探地雷达的回波信号的振幅值A2，并计算待检测路面各裂缝位置处的振幅与无病害处的平均振幅差异值Ad；
步骤5，对所述平均振幅差异值Ad进行特征提取与识别，计算出所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系，对所述裂缝宽度d进行定量化识别。
2.根据权利要求1所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述步骤1中所述设备选择准备工作包括：先需要根据待检测路面的情况来选择的三维探地雷达的天线检测参数，在待检测路面上布置测线位置并标记桩号，在检测的同时，需要记录实际位置桩号，并对待检测路面进行标注，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝的桩号。
3.根据权利要求2所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述雷达的天线检测参数中的中心频率是根据待检测路面的深度及所需满足的三维探地雷达的垂直分辨率和水平分辨率来判断。
4.根据权利要求3所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述垂直分辨率的计算式：
式中，Δd为三维探地雷达天线的垂直分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率。
5.根据权利要求3所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述水平分辨率的计算式：
式中，rf为三维探地雷达天线的水平分辨率；λ为介质中电磁波的波长；fc为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；εr为介质的介电常数；μr为介质的磁导率；h为目标体的埋藏深度。
6.根据权利要求1所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述步骤5中所述平均振幅差异值Ad与裂缝宽度d之间的对应关系为：
Ad＝bln(d)-c 算式(3)
式中，b为第一系数；c为第二系数。
7.根据权利要求6所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述第一系数b取值范围为4000～4100。
8.根据权利要求7所述的沥青路面雷达振幅特征裂缝宽度识别方法，其特征在于，所述第二系数c取值范围为100～200。
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