本文關(guān)鍵詞：車載探地雷達(dá)天線特性分析及其成像處理研究

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【摘要】：鐵路隧道襯砌病害(例如襯砌裂損、坍塌、空洞等)嚴(yán)重威脅著行車安全與正常運(yùn)營(yíng),所以尋找一種有效的檢測(cè)手段迫在眉睫。探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)(Ground Penetrating Radar, GPR)是目前普遍采用的檢測(cè)方式�？墒�,采用人工手持GPR的方法在維修天窗內(nèi)進(jìn)行病害檢測(cè)的方式,已遠(yuǎn)不能滿足在較短時(shí)間內(nèi)完成我國(guó)鐵路隧道病害普查和定期健康檢查的任務(wù)。 近幾年來(lái),我國(guó)鐵路部門逐漸開展研究鐵路隧道襯砌車載檢測(cè)方法,這種方法具有經(jīng)濟(jì)、有效、快速、連續(xù)、多通道等優(yōu)勢(shì),在隧道病害檢測(cè)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但是在檢測(cè)電氣化鐵路隧道襯砌過(guò)程中有一個(gè)重要的問(wèn)題：車載方式檢測(cè)需要空氣耦合天線離襯砌表面一定的距離進(jìn)行作業(yè),這樣采集圖像中會(huì)存在接觸網(wǎng)的影響。為了減少接觸網(wǎng)的雜波作用,本論文主要從優(yōu)化作業(yè)方案與模型處理方法兩方面展開研究。主要工作總結(jié)如下： (1)提出了雙基站的350MHZ空氣耦合天線半功率波瓣寬度的測(cè)量方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到時(shí)域?qū)掝l帶雙基站350MHZ空氣耦合天線在遠(yuǎn)場(chǎng)范圍的半功率波瓣寬度為68°。當(dāng)天線波束中心線與地面垂直時(shí),探測(cè)范圍近似為一個(gè)圓,且天線到目標(biāo)的距離與探測(cè)范圍的最大有效長(zhǎng)度相等。 (2)提出了測(cè)試簡(jiǎn)單懸掛方式的接觸網(wǎng)在不同天線方式與水平距離下的雜波作用規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論：對(duì)于天線沿垂直接觸線方向運(yùn)動(dòng)的情況,當(dāng)天線與接觸線平行時(shí),采集所得接觸線與吊弦夾的圖像很模糊,當(dāng)天線與接觸線垂直時(shí),圖像很清晰,并且吊弦夾以雙曲線的形式顯示在圖像中；對(duì)于天線沿平行接觸線方向運(yùn)動(dòng)的情況,接觸線與吊弦夾的振幅強(qiáng)度隨著天線距離接觸線的水平距離的增大而減��；且當(dāng)天線與接觸線平行時(shí),影響較小,當(dāng)距離大于75cm時(shí),振幅所占比例低于40%。 (3)引入了基于合成孔徑的目標(biāo)偏移算法與分層處理方法。通過(guò)處理車載GPR檢測(cè)隧道襯砌的數(shù)據(jù),結(jié)果表明,這樣的處理方法有效地削弱了接觸網(wǎng)的影響,保留了深層有用目標(biāo)信號(hào),有助于目標(biāo)的解譯。此外,對(duì)于處理探地雷達(dá)采用空氣耦合天線遠(yuǎn)距離測(cè)量的數(shù)據(jù)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：車載探地雷達(dá) 空氣耦合天線 電氣化鐵路檢測(cè) 合成孔徑偏移算法
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U452.11;P232
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外隧道檢測(cè)設(shè)備研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外探地雷達(dá)圖像偏移技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文研究目的與內(nèi)容15-16
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第2章 探地雷達(dá)(GPR)基礎(chǔ)理論17-29
• 2.1 電磁波在均勻介質(zhì)中的傳播理論17-19
• 2.2 GPR探測(cè)原理19-21
• 2.3 探地雷達(dá)分辨率21-24
• 2.3.1 探地雷達(dá)距離向分辨率21-23
• 2.3.2 探地雷達(dá)方位向分辨率23-24
• 2.4 GPR的掃描方式24-27
• 2.4.1 A-scan與一維距離剖面24-25
• 2.4.2 B-scans與點(diǎn)目標(biāo)雙曲線的形成25-27
• 2.5 GPR的回波信號(hào)模型27-28
• 2.6 小結(jié)28-29
• 第3章 GPR天線波瓣寬度測(cè)量及受接觸網(wǎng)影響的分析29-44
• 3.1 概述29-30
• 3.2 GPR空氣耦合天線的波瓣寬度測(cè)量30-37
• 3.2.1 波瓣寬度介紹30-31
• 3.2.2 HDB-350MHZ天線介紹31-32
• 3.2.3 波瓣寬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)方案32-34
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析總結(jié)34-37
• 3.3 接觸網(wǎng)對(duì)天線影響的模擬研究37-43
• 3.3.1 接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介37-38
• 3.3.2 模擬實(shí)驗(yàn)方案38-40
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析總結(jié)40-43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第4章 基于合成孔徑的車載GPR目標(biāo)探測(cè)偏移算法44-59
• 4.1 探地雷達(dá)目標(biāo)偏移原理44-45
• 4.2 合成孔徑成像原理45-46
• 4.3 基于合成孔徑的探地雷達(dá)目標(biāo)偏移算法46-57
• 4.3.1 基本原理46-48
• 4.3.2 合成孔徑偏移的傅里葉變換48-51
• 4.3.3 合成孔徑偏移的插值問(wèn)題51-53
• 4.3.4 合成孔徑偏移的爆炸源模型53-55
• 4.3.5 合成孔徑偏移的電磁假設(shè)55-56
• 4.3.6 基于合成孔徑的目標(biāo)偏移算法的特點(diǎn)56-57
• 4.4 等效波場(chǎng)與分層處理模型57-58
• 4.5 小結(jié)58-59
• 第5章 基于合成孔徑偏移算法的實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析59-69
• 5.1 管道偏移成像實(shí)驗(yàn)59-64
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)59-60
• 5.1.2 電磁波在介質(zhì)中的速度估計(jì)60
• 5.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理60-62
• 5.1.4 偏移處理與結(jié)果分析62-64
• 5.2 接觸網(wǎng)實(shí)例數(shù)據(jù)分層處理與結(jié)果分析64-67
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)64-65
• 5.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理65-66
• 5.2.3 偏移處理與結(jié)果分析66-67
• 5.3 結(jié)論67-69
• 總結(jié)與展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：993569