[发明专利]一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，利用水平和垂直两个正交极化通道的钢筋反射信号强度之比定性评估钢筋锈蚀情况，具体包括下述步骤：将所述双极化探地雷达沿垂直于钢筋走向的测线对混凝土结构中钢筋进行扫描，采集两种正交极化通道钢筋反射信号；利用高阶自动对焦算法获取混凝土内电磁波传播速度；对反射信号进行绕射叠加偏移，获得准确的钢筋反射振幅；计算水平和垂直两个极化通道中钢筋反射信号的振幅比，采用评估标准对钢筋锈蚀情况进行定性评估。本发明可在钢筋混凝土结构出现表面裂缝前对其内部钢筋的早期锈蚀程度进行评估，所用设备便携、易于操作，实际应用前景广阔。

技术领域

本发明属于工程检测的技术领域，涉及混凝土中钢筋锈蚀检测方法，尤其涉及一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法。

背景技术

混凝土结构中钢筋锈蚀检测是一项具有挑战性的研究，众多的科学技术致力于解决这个问题。目前的钢筋锈蚀检测方法，多以半电池电位法作为混凝土内钢筋锈蚀的检测方法，这种方法检测效率低、准确率不高且不能够对处于早期阶段钢筋锈蚀状况准确判断。

探地雷达是一种新型的无损检测技术，由于其具有实时成像、高精度、高分辨率等特点，已经发展成为钢筋混凝土结构无损检测重要的技术手段。中国专利CN102768176A公开了一种应用透地雷达检测钢筋混凝土构件内的钢筋腐蚀度的方法，方法为利用透地雷达电磁波物理特性，因此可由透地雷达电磁反射波所激发的钢筋界面反射电压与钢筋界面对应特征电流的差异所造成的电压与电流改变量，因此，可以利用此电压与电流改变量来解析判定钢筋混凝土构件内的腐蚀程度。但是该方法计算电压与电流改变量的过程中，由于检测数据单一且存在各种干扰，实际的检测数据不能真正的反应钢筋的锈蚀程度，因此如何克服现有技术中的缺陷，提供一种更加精确的检测方法，是本领域技术人员的研发方向之一。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，通过不同极化方向的天线组合对目标进行测量，以获取多极化分量的雷达数据，检测数据更加精确。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，利用水平和垂直两个正交极化通道的钢筋反射信号强度之比定性评估钢筋锈蚀情况，具体包括下述步骤：

将所述双极化探地雷达沿垂直于钢筋走向的测线对混凝土结构中钢筋进行扫描，采集两种正交极化通道钢筋反射信号；

利用高阶自动对焦算法获取混凝土内电磁波传播速度；

对反射信号进行绕射叠加偏移，获得准确的钢筋反射振幅；

计算水平和垂直两个极化通道中钢筋反射信号的振幅比，采用评估标准对钢筋锈蚀情况进行定性评估。

作为优选的技术方案，所述双极化探地雷达包括水平极化通道发射天线、水平极化通道接收天线、垂直极化通道发射天线和垂直极化通道接收天线，其中水平极化通道发射天线、水平极化通道接收天线沿钢筋的横向方向相对设置在混凝土的表面，垂直极化通道发射天线、垂直极化通道接收天线沿钢筋的径向方向相对设置在混凝土的表面。

作为优选的技术方案，还包括零时刻的选定，把采集数据中直达波信号的第一个正峰值对应的时间设为零时刻。

作为优选的技术方案，所述高阶自动对焦算法的公式为：

式中k介质的相对介电常数，m表示雷达采样道数，n表示雷达采样点数，s_ij代表在第i道测线第j个采样点记录的雷达信号值，和分别为图像中所有道记录信号数值的平均值和方差，M为自动对焦指标。

作为优选的技术方案，求解混凝土相对介电常数k在6～15范围内的M值，其中最大M值对应的相对介电常数为最优解，然后根据下式求得绕射叠加偏移所需的波速；