【摘要】：鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分,保障了混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。傳統(tǒng)的破壞檢測(cè)法雖然直接,但會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成損壞,影響結(jié)構(gòu)安全性�；炷林袖摻顭o損檢測(cè)的方法很多,在雷達(dá)檢測(cè)法中微波成像技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),微波成像技術(shù)是利用微波照射被測(cè)物體,根據(jù)被測(cè)物體內(nèi)部不同物質(zhì)介電常數(shù)不同的特性,檢測(cè)散射場(chǎng)的散射數(shù)據(jù),對(duì)物體內(nèi)部復(fù)介電常數(shù)分布進(jìn)行重建的一種成像技術(shù)。開展對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)具有重要的實(shí)現(xiàn)意義。本文綜述了鋼筋混凝土無損檢測(cè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況以及微波成像技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究成果。首先研究微波成像理論基礎(chǔ),包括微波成像方法、合成孔徑雷達(dá)技術(shù)、超寬帶天線的研究。對(duì)微波成像系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì),利用HFSS仿真軟件對(duì)喇叭天線性能進(jìn)行仿真分析,設(shè)計(jì)要求雙脊喇叭天線工作帶寬為0.8~6GHz,平均增益大于10dBi,平均駐波比小于3。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與雙脊喇叭天線搭建的微波成像系統(tǒng)對(duì)鋼筋混凝土模型進(jìn)行測(cè)試,結(jié)合PLC設(shè)計(jì)了一種便于操作、精度高、可智能控制的傳動(dòng)系統(tǒng),帶動(dòng)天線移動(dòng)并進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,每次移動(dòng)誤差小于0.5mm。利用合成孔徑微波成像方法中ω-k算法對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像,被測(cè)物表面回波信號(hào)包含很強(qiáng)的直達(dá)波,對(duì)目標(biāo)的分辨有很大的影響,采用對(duì)消法去除直達(dá)波干擾。由于混凝土試塊中鋼筋位置固定,實(shí)驗(yàn)條件單一,為了通過多組實(shí)驗(yàn)對(duì)比來確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇,通過改變鋼筋的位置來驗(yàn)證成像結(jié)果是否準(zhǔn)確。所以設(shè)計(jì)了大小為450mm×500mm×400mm的紙盒箱模型模擬混凝土,結(jié)合理論和成像結(jié)果的分析對(duì)比,選出合適的天線放置方向和系統(tǒng)成像參數(shù),將不同位置、不同深度直徑為14mm的鋼筋準(zhǔn)確成像,使鋼筋成像位置與真實(shí)擺放位置相差小于2cm,并對(duì)大小為400mm×300mm×200mm真實(shí)的混凝土塊進(jìn)行了檢測(cè),從而驗(yàn)證了利用超寬帶連續(xù)波微波信號(hào)檢測(cè)混凝土中鋼筋的可行性。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TU375
【圖文】：

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文在建筑方面多用于檢測(cè)小厚度混凝土中的鋼筋位置或裂痕，都是采用合成孔徑雷達(dá)（SyntheticAperture Radar，簡(jiǎn)稱 SAR）進(jìn)行檢測(cè)。國(guó)外微波成像技術(shù)發(fā)展的比較迅速，2000 年麻省理工學(xué)院的 Hong C. Rhim 等人利用微波成像技術(shù)對(duì)混凝土試塊進(jìn)行檢測(cè)，利用實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法，發(fā)現(xiàn)不同的頻段對(duì)混凝土厚度檢測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和鋼筋檢測(cè)的敏感程度不同[17]。2003 年美國(guó)加州歐文大學(xué)土木工程利用三維微波成像技術(shù)對(duì)混凝土橋梁損傷進(jìn)行評(píng)估，在研究中，發(fā)現(xiàn)聚焦微波比非聚焦微波探測(cè)小缺陷的效果要好得多，因此提出了一種獨(dú)特的數(shù)值雙聚焦技術(shù)來聚焦發(fā)射和接收的微波信號(hào)。采用多頻技術(shù)，通過降低背景噪聲，提高圖像清晰度，成功地檢測(cè)到了混凝土塊中的空洞和鋼筋[18]。如圖 1.1 所示為混凝土試塊的成像結(jié)果，其中 a 圖和 b 圖為混凝土試塊中包含一個(gè)大小不同的空氣塊，c 圖為包含兩根直徑為 1cm的鋼筋，圖中虛線為被測(cè)目標(biāo)實(shí)際的位置，通過成像可以大致看出成像位置比較準(zhǔn)確，但沒有區(qū)分出兩根鋼筋的情況。

圖 2.2 E5071C 網(wǎng)絡(luò)分析儀Fig. 2.2 E5071C network analyzer波成像系統(tǒng)中，采用安捷倫的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀E5071C作為儀器，E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀由于具有優(yōu)越的性能，所以它具有較寬的測(cè)試頻帶，內(nèi)置信號(hào)源，工作頻率范圍在9k利用E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量回波信號(hào)的S11參數(shù)，S11參和相位值。量網(wǎng)絡(luò)分析儀為二端口網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)雙端口器件 S 參數(shù)進(jìn)S21，S22。如圖 2.3 所示為二端口信號(hào)流動(dòng)方向圖。b2a1S21

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文、終止頻率等重要參數(shù)，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，保存成.csv 格式，通過 USB 或與上位機(jī)進(jìn)行通信，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)加以處理。通過利用 VBA 編程控制矢量網(wǎng)絡(luò)儀，使測(cè)量更加快捷、準(zhǔn)確、可靠、節(jié)省時(shí)間。如圖 2.4 所示為標(biāo)準(zhǔn)模塊的編程窗其中包括對(duì)象框、程序框、變局指示器欄、程序顯示按鈕和顯示模塊按鈕。對(duì)是用來顯示編碼窗口中當(dāng)前使用的對(duì)象列表。程序框是用來顯示編碼窗口內(nèi)的程表。邊距指示器欄主要用于調(diào)試程序。顯示程序按鈕用來顯示光標(biāo)處的程序。模鈕用來顯示編碼窗口中的完整程序。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2747038