基于GPR信号频带介电谱特征的公路早期病害检测*

现有的探地雷达(GPR)技术都是在公路病害产生后进行病害定位,而不是在病害发生的早期对病害进行预测。为了实现公路早期病害检测,本文构建了公路早期病害识别系统,该系统充分利用GPR信号的频带介电谱特征,分别抽取训练样本和测试样本的频带介电谱特征向量,以识别公路早期病害情况。实验结果表明：频带介电谱特征向量能较好的表征GPR信号对应的地电信息,适用于GPR信号的分类;该系统能对公路基层的密实度特征和含水量特征进行有效识别,为公路早期病害检测提供了技术保障;此外,该系统具有很强的实时性,对各个测试样本进行特征向量提取和识别的平均耗时不大于0.8ms。     

基于探地雷达的公路质量检测技术初探

探地雷达是一种通过发射和接收高频率、短脉冲电磁波,并根据接收到的电磁波的振幅、波形和频率等特征来分析和推断地下介质结构、地层岩性特征的浅层地球物理探测技术。本文笔者研究了探地雷达技术在高等级沥青公路质量检测,明确了路用探地雷达技术的先进性。     

介电参数数值实验在探地雷达试验检测中的应用

相对介电常数标定是探地雷达试验检测的重要内容,直接影响探地雷达的试验检测精度,常规的方法是采用取芯进行校正,从反射时间和芯样厚度来获取波速和近似的相对介电常数,常常忽略了介电参数中电导率对雷达波速的影响。为减少单一的取芯校正方法带来的误差,采用时域差分法,对不同电导率的钢筋混凝土介质的双介电参数进行数值实验,分别从数值模拟剖面、单道波信号、电场分量波场快照3个方面,讨论了钢筋混凝土介质的相对介电常数、电导率和波速三者之间的关系,并分别采用三次插值和双调和样条插值方法获得了双介电参数对雷达波速校正的相关关系。结果表明:双介电参数与雷达波速的相关关系呈分段曲面分布,应综合考虑电导率和相对介电常数来进行雷达波波速校正。     

探地雷达在公路隧道检测中的应用

公路隧道在开挖施工过程中,主要是依据隧道勘察资料提供的围岩类别进行.但由于勘探点少,其围岩类别的划分可能与实际情况有差异.为使隧道施工能顺利进行,确保隧道的工程质量,可用地质雷达法进行超前预报,对初衬、二衬的施工质量进行检测.为此,介绍探地雷达的工作基本原理,并通过工程实例,进一步说明探地雷达在公路隧道工程质量检测的应用效果.     

探地雷达在检测道路路基病害中的应用

社会经济和物流业的快速发展对道路路基抗病害能力提出了更高要求。探地雷达技术利用测线剖面图和单道波形图,对道路路基开挖引起的路基病害产生机理进行分析,总结归纳出土体脱空、疏松和滑移等典型地基病害的图像特征,为准确探明路基病害的位置和严重程度,解决道路路基病害问题提供了技术支持。     

超宽带探地雷达信号处理

基于探地雷达信号传输机理,建立了超宽带探地雷达宽带回波模型,揭示了多谱分量对目标回波及宽相关处理方法的影响。利用时频分析提取回波信号的主频及带宽进行频域滤波,提高了信号的信噪比,符合匹配滤波的条件,通过构造匹配母波和匹配滤波进行精确检测,形成了工程化的滤波方法,实际数据验证了算法的有效性。     

基于探地雷达的沥青路面内部病害快速识别

为了提高沥青路面内部病害的检测精度及效率,开展了路面探地雷达(GPR)图像的自动识别研究．采用三维探地雷达(3D-GPR)设备高效、无损地探测沥青路面内部结构,以获取海量3D-GPR图像数据;通过多维度GPR图像辨识内部病害(横向裂缝和层间不良)的回波特征,矩形框准确标注纵断面GPR图中病害特征,进而构建内部病害回波特征GPR图像数据集(训练集、验证集和测试集);基于深度学习技术,引入YOLOv4(you only look once version 4)算法模型,首先利用训练集和验证集完成模型网络参数的迭代更新,然后利用测试集进行模型综合检测性能评估．研究结果表明：YOLOv4模型在测试集上测试的综合检测精度大于95%,并且其检测视频的每s帧数也超过30;而层间不良的回波特征相对内部横向裂缝识别更加准确;该模型可以实时、高精度自动识别出沥青路面GPR图像中病害回波特征．     

探地雷达信号奇性检测及去噪

探地雷达信号十分复杂，包含各种干扰，使得实时记录图像多变且不易分辨，利用小波变换空间域一频率域双重局部性的特点，对雷达信号进行奇性检测，不仅能确定信号奇性的空间位置，还能压制噪声．     

探地雷达信号的反褶积研究

根据探地雷达信号基本子波的特点,设计了一种适宜于探地雷达信号的反褶积算法。该方法将基本子波转化为一个位于子波绝对最大值处的尖脉冲,反褶积后,子波被压缩在绝对值最大处,而不是在子波的开始。它可以有效地去除基本子波的拖尾,压缩基本子波的长度,提高信号的纵向分辨率和信噪比。通过对探地雷达实验数据和高速公路检测数据的计算,表明了该算法是一种非常有效的方法。     

重载铁路既有线路基病害探地雷达无损检测方法

选用探地雷达进行路基病害无损检测试验,通过对探地雷达获取数据的解译和资料调查,研究路基下沉、道砟陷槽、路基翻浆冒泥和路桥过渡段填土不均匀沉降等不同类型的路基病害,从雷达信号反射波的波形、能量变化、同相轴等方面总结不同类型路基病害的雷达图像识别特征.选取具体试验地段,进行动力触探试验,并结合路基岩土体参数进行对比分析.试验结果和探地雷达检测结论基本一致,验证了探地雷达无损检测方法的有效性和适用性.     

探地雷达新技术在隧道病害无损检测中的应用

针对达成铁路部分隧道边墙及拱顶背后不同程度存在空洞的情况,为消除安全隐患,应用雷达探测新技术,对重点隧道进行了无损检测 本文主要介绍了雷达探测的原理、检测方法及检测效果     

超宽带探地雷达信号处理软件包

针对超宽带探地雷达,编制了信号处理软件包SPUWGPR.相关的处理内容包括数据编辑、信号处理和图像显示.信号处理包括预处理、频域滤波、宽相关处理以及深度估计等.图像显示包括灰度和伪彩色显示等.从而较完整的建立了Windows环境下的信号处理软件包.对实测数据的有效处理验证上述方法的有效性.     

基于探地雷达技术的道路检测探究

近年来,随着公路事业的大发展,其道路检测技术的发展也越来越快,探地雷达技术在道路检测中的应用也十分广泛。文章阐述了探地雷达技术,探讨了其在道路检测中的具体应用。     

探地雷达地下管网检测

利用探地雷达对地下空洞检测的特殊性和自身的精确性,对兰州市某小区拟建场地进行地下管网检测,根据测得探地雷达波形图判别管网的走向和深度,得出地下管网的分布情况.     

探地雷达信号的KL变换处理分析

实测探地雷达记录中存在大量的噪声干扰,有时致使目标信号难以分辨,为提高雷达剖面的信噪比,主要探讨KL变换在消除干扰噪声方面的有效性.在说明KL变换原理的基础上,通过Matlab软件进行编程计算,对时域有限差分法获得的探地雷达模拟剖面和现场实测雷达数据进行处理;再对处理前后的雷达图像进行对比分析.经过处理分析可知,KL变换可压制模拟数据中边界反射信号和棱角点的绕射波、抑制和消除实测雷达剖面中的高频杂波噪声信号,从而突出有效信号,增强有效信号的相对强度,这提高了探地雷达剖面的分辨率和反演解释精度.     

探地雷达信号的EEMD时域分析方法

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法不能解决探地雷达信号的混频现象,文章提出了探地雷达信号时域集合经验模分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)分析方法。通过分析可知,EEMD方法可以克服EMD方法的模态混频现象。文中由时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法正演出探地雷达模型的信号,利用EEMD方法分离探地雷达特征模量,并对不同的特征模量进行分析,将受到白噪声干扰的探地雷达正演信号通过EEMD方法去噪,结果表明去除干扰效果显著。     

基于变分模态分解的探地雷达信号分析方法

将变分模态分解方法引入探地雷达信号处理中,针对探地雷达信号非平稳特征,利用变分模态分解原理建立探地雷达信号去噪方法。方法基于变分模态分解将雷达波信号分解为特征模态函数,再由样本熵决定高阶模态是否保留,实现白噪声去除。通过探地雷达Ricker子波和正演模型试验,检验该方法的正确性和有效性。与传统的小波变换、集成经验模态分解方法进行对比,研究探地雷达信号去噪效果,并将该方法用于分析实际工程探地雷达信号。研究表明,该方法能有效去除探地雷达信号中的噪声,在强干扰背景下,能获得高于20 d B的信噪比。     

基于模糊分形脉冲反褶积的探地雷达信号处理

为了提高探地雷达的分辨率,降低雷达探测过程中衰减、频散及其他干扰所造成的影响,提出了基于模糊分形脉冲反褶积应用于探地雷达信号的后处理,用分形特征取代反褶积中对反射系数功率谱为白噪的假设,并给出了具体的实现步骤;为了验证该方法的合理性,以直径为100mm的PVC塑料管为标定物,设计了将标定物以不同深度和不同间距埋置在沙体中的模型试验。理论分析和试验结果表明：基于模糊分形脉冲反褶积的原理处理雷达信号,对于降低噪声干扰和提高分辨率有着一定的优势,可作为雷达信号处理方法一种很好的补充。     

探地雷达复信号分析及改进

利用复信号分析可求得表征探地雷达信号特征的多个参量，从而可对雷达信号进行深入的分析和研究．然而，该方法对噪声特别敏感．为此，作者引入小波变换，对分析过程进行了改进．实际处理效果表明：小波变换的引入很好地克服了复信号分析缺点．