[发明专利]一种用于实时检测公路结构层厚度的雷达设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及物探检测领域，特别涉及该领域中的一种用于实时检测公路结构层厚度的雷达设备及方法。

背景技术

近年来我国公路建设取得了突飞猛进的发展。据统计，我国到2012年底我国公路总里程达424万公里，高速通车里程9.6万公里。这使得新建道路的质量检测任务日益加重。公路结构层厚度的检测是所有道路检测中的重点，但原有的以钻芯取样为主的传统公路质量检测方法不仅效率低、偶然性大、代表性差，而且对公路有破坏。

探地雷达(Ground Penetrating Radar简称GPR)是利用地下介质的差异性来探测地下目标的装置。在公路检测上具有高效、高分辨率、操作灵活、无损等特点。探地雷达克服了原有检测方法效率低、代表性差、成本高等不足，为新建公路、改扩建公路的质量评定提供了一种准确、快捷的检测方法。

但是现有探地雷达检测公路结构层厚度的方法都是通过车载的方法进行：根据不同的车型定制一套天线安装的结构，把天线放在车外面的结构中，人在车里操作控制单元进行数据的采集。其缺点在于：

天线安装的结构比较复杂且针对不同的车型需分别定制；

人在车中不能实时观测到天线的状态，有可能得到无效的数据；

只能完成雷达数据的采集，不能实时处理得到分析结果；

事后处理的数据人为因素影响比较大，有可能对数据作假。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于实时检测公路结构层厚度的雷达设备及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种用于实时检测公路结构层厚度的雷达设备，其改进之处在于：该设备包括小推车，在小推车上安装数据采集单元、数据处理单元和距离传感器，其中数据采集单元受数据处理单元控制；所述的数据采集单元包括雷达控制模块、天线模块和电源模块，其中电源模块为雷达控制模块供电；所述的雷达控制模块包括微处理器，数据采集处理电路和时序产生及脉冲形成电路，其中微处理器接收数据处理单元的指令并发送到数据采集处理电路，数据采集处理电路按照指令向时序产生及脉冲形成电路发出命令参数，时序产生及脉冲形成电路则根据参数设置天线模块的工作频率及其它参数，数据采集处理电路接收到的回波信号，经微处理器传输至数据处理单元，通过数据处理单元内的实时层厚检测软件来对接收到的回波信号进行图像显示、结构层厚度实时计算、公路检测报表的自动生成。

优化的，所述的数据采集单元安装于小推车在推动状态时的近地端，数据处理单元安装于小推车在推动状态时的扶手端。

优化的，所述的数据采集单元和数据处理单元之间通过网口进行通信；微处理器和数据采集处理电路之间通过USB接口进行通信。

优化的，所述的天线模块由两个频率不同的地面耦合天线以及对应的发射机、接收机复合而成；天线的复合方式采用天线收发阵子并行对称排布方式。

优化的，两个天线的频率分别为900MHz和1500MHz。

优化的，所述的数据处理单元由安装在工业笔记本上的实时层厚检测软件来实现，通过手推车上距离传感器来完成雷达信号的触发和测距工作。

一种用于实时检测公路结构层厚度的方法，使用上述任意一项所述的雷达设备，包括如下步骤：

(1)把小推车推到指定的位置；

(2)标定介电常数；

(3)选择要追踪的层位；

(4)开始数据采集；

(5)实时显示层厚曲线和层厚值，如曲线有偏差，可进行层位修正；

(6)采集结束后，保存原始数据和层厚曲线，并生成厚度曲线报表。

本发明的有益效果在于：

本发明所公开的雷达设备，通用性强，携带方便，可以实时给出层厚数据，无需后续处理。

本发明所公开的方法，不仅具有分辨能力强、探测精度高、探测深度大、操作简便等诸多优点，而且通过专门的实时公路结构层厚度检测软件实现了雷达数据由人工解释到软件自动解释，从后处理到实时处理的转变。

附图说明

图1是雷达设备的结构示意图；

图2是数据采集单元的组成示意框图；

图3是实时检测方法的流程图；

图4是系统工作流程图；

图5为公路结构层厚度雷达检测原始数据图；

图6为数据处理单元的界面；

图7为自动生成的路面厚度报表。

具体实施方式