探地雷达管道目标图像的识别方法

介绍改进的赋标号求面积的列表线跟踪方法，并将上两种方法应用于探地雷达管道目标图像的处理和识别。试验结果表明，方法是十分快速和有效的。     

箱梁预应力管道内空洞探地雷达有限元正演模拟

箱梁预应力管道注浆不密实导致梁体预压应力瞬间失效,从而造成梁体突然断裂坍塌的危害。为了更准确地检测箱梁预应力管道内注浆不密实缺陷,建立箱梁预应力管道内空洞物理模型,分析在探地雷达二维及三维探测下钢筋、管道部分注浆及管道充水条件下反射波信号的成像特点。基于改进Sarma吸收边界的有限元法计算公式,编制MATLAB程序对箱梁预应力管道内不同大小的空洞进行正演模拟。通过模型试验和数值模拟对比分析,结果表明:探地雷达三维探测能识别钢筋和空洞的分布,更全面地反映不同病害的形态特征;有限元模拟分析表明回波信号出现的时间、回波强度、双曲线的曲率及延长度均与空洞几何尺寸有关。空洞在模拟和试验探测的结果均为"弧形",验证了数值模拟方法的可行性,为实际工作提供指导依据。     

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．     

探地雷达研究进展

介绍了探地雷达系统的硬件与软件,数据采集与处理,图像解译与实际应用等方面现状与进 而指出了探地雷达技术的局限性和今后的发展方向。     

隧道衬砌不密实的探地雷达数值模拟

隧道二次衬砌混凝土不密实容易导致应力集中、积水受冻融影响加大以及衬砌开裂等问题.然而,相对于隧道衬砌中其他缺陷而言,不密实属于渐变的、较隐晦的缺陷,后续处理人员难以准确判断.时间域有限差分法是探地雷达数值模拟中较为常用且成熟的方法,利用时间域有限差分探地雷达数值模拟方法,建立不密实衬砌的理论电磁场分布,总结出不密实衬砌在探地雷达探测结果中的反射特征以及判别方法,可为隧道检测人员提供借鉴.     

物流管道内表面磁力研磨的数值仿真

由于物流管道内表面磁力研磨的特殊性，管道及励磁机构都不宜作高速旋转运动．提出了用电磁励磁产生回转磁场实现非机械方式产生相对运动的方法，并对励磁机构以简化模型为基础进行了数值仿真，使研磨压力、磁驱动力和简化模型的相关参数建立了数值上的关联，同时对数值计算的结果进行了具体的分析．研究结果表明：磁驱动力随间隙及相对位移增大都是先上升后下降，在大间隙区域内该力随相对位移变化趋缓；研磨压力随相对位移单边下降，在小间隙区域对研磨压力缺乏表达能力．     

管道内旋转声源频域声场的数值仿真

为准确计算管道内的旋转声源声场,研究基于改进的点源模型和边界元法的声场仿真方法。首先从时域上将旋转点声源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限的静止点声源,通过静止点声源的依次发声模拟旋转点声源的发声过程;将时域声源变换到频域,然后结合边界元方法即可计算得到管道内所有离散的静止点声源声场,该声场即为旋转点声源声场。验证基于改进点源模型计算旋转声源自由声场以及利用边界元方法计算管道内静止点声源声场的可信性,以泵喷推进器为对象,将泵喷叶片分块划分并等效为偶极源,计算分析导管内的叶轮声场。研究结果表明:以改进的点源模型和边界元法为基础的管道内旋转声源声场仿真方法是有效易行的;对导管内叶轮声场而言,入射声场与散射声场存在较大差异,导管对径向测点处叶轮声场影响较大,对轴向测点处叶轮声场的影响可以忽略。     

基于有限元的探地雷达低干扰条件数值模拟

本文针对探地雷达路面结构病害仿真研究的误差进行影响因素分析,采用有限元法研究了边界条件及病害-波长尺寸比对探地雷达频域仿真准确性的影响。结果表明,使用完美匹配层能有效减少仿真过程中的杂波影响,使得模拟结果更加符合实际情况;通过仿真模拟可知波长与病害尺寸相近或相比更小时,检测效果更为显著。可见,探地雷达仿真过程中处理好边界条件和波长与病害尺寸比能大大提高仿真的准确性。     

探地雷达技术应用

在实际的工作过程中,作为新型无损检测设备,探地雷达因具有携带方便、非破坏性、检测快速、精度高等特点,越来越受到广大技术人员的青睐。本文就探底雷达的一些主要的用途进行了简要论述,并初步介绍了探地雷达的工作原理。     

基于小波能量矩的城市地下管线探地雷达识别与分析

城市地下管线普查对于城市综合管理、智慧城市建设起着重要作用﹒本文基于探地雷达检测技术,结合频谱分析和小波能量矩方法,通过构建的管线探测正演模型和设计的管线探测物理模型试验,对不同埋深、不同填充介质的管线探测信号功率谱及能量矩分布规律进行了探究﹒研究结果表明：含水管线探测信号主频始终小于充填空气管线的,且管线信号主频随管线埋深增加无明显变化;含水管线探测信号能量矩均值及标准差均大于充填空气管线的,且管线信号能量矩总和及标准差均随管线埋深增加而不断降低﹒     

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。     

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.     

探地雷达蝶形天线的优化与设计

用三维FDTD法对蝶形天线的窄脉冲辐射特性进行了数值模拟;用一维的传输线法数值仿真了平行传输线馈电时天线的辐射特性,并和点源直接馈电方式作了比较。按照野外工程实测的要求,优化设计了天线的尺寸和馈电方式。     

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。     

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。     

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.     

超宽带探地雷达探测性能研究

研究了超宽带探地雷达的探测性能问题.在介质品质因子为常数的假设条件下,定义了超宽带信号的平均损耗,对超宽带探地雷达的探测深度和分辨率进行了定量研究,分别指出了其与百分带宽的关系,分析比较了具有相同带宽、不同百分带宽信号的探测深度.研究结果表明,超宽带探地雷达在探测深度及分辨率方面具有一定的优势,其应用将会越来越广泛.     

浅析探地雷达技术的发展历程

探地雷达(GPR)具有高效、无损、简便、快捷等诸多优点,被广泛应用在城市管线检测、堤坝查漏探测、道路危害检测等工程地质探测领域。随着软硬件及计算机技术的快速发展,探地雷达技术效率和分辨率不断提高,呈现出更加广阔的应用前景。通过查阅大量的国内外相关文献,就关于探地雷达技术的发展、雷达数据处理的正反演技术以及结合人工智能技术的探地雷达这四方面的发展历程进行了详细地叙述并系统地总结和浅析未来的发展趋势,对今后探地雷达技术相关的工作发展有一定的指导作用和意义。