[发明专利]一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法

权利要求书

1.一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，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；

式中，v为电磁波在介质中的波速，c为电磁波在真空中的传播速度，即为光速c＝3.0×10⁸m/sε_r为介质的相对介电常数。

6.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，所述绕射叠加偏移通过下述方式计算：

式中，A_in为偏移前的探地雷达灰度图幅值，A为偏移后的探地雷达灰度图幅值，t_i是第i道反射信号的采样时间，z表示图像中像素的垂直位置，x_i为探地雷达发射天线的水平位置，x₀为收发天线的间距，x表示成像点对应的水平位置，v是电磁波在混凝土中的传播速度。

7.根据权利要求6所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，所述获得准确的钢筋反射振幅，是在偏移处理的基础上，得到钢筋准确位置，并从雷达灰度图中提取钢筋反射振幅。

8.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，所述振幅比的计算方法为：

使用双极化探地雷达数据中的两个通道记录的钢筋反射振幅值，通过振幅比RA来量化钢筋锈蚀情况，由此给出公式如下：

其中，A_HH是记录的探地雷达在HH水平极化通道下的钢筋反射振幅值，A_VV是记录的探地雷达在VV垂直极化通道下的钢筋反射振幅值。

9.根据权利要求1所述一种基于双极化探地雷达的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，在采用评估标准对钢筋锈蚀情况进行定性评估的步骤中，所述评估标准为：

在满足以下评估对象及雷达要求下，通过评估标准判断钢筋锈蚀：

(1)评估对象要求：

(101)钢筋混凝土结构；

(102)钢筋保护层厚小于6cm；

(103)单层或双层钢筋网；

(2)用于检测的雷达要求：

(201)能够采集两种极化通道的雷达信号：水平极化HH，垂直极化VV；

(202)雷达中心频率不小于1.6GHz；

(3)相对反射振幅RA评估标准：

(301)当RA≥2时，钢筋状况良好；

(302)当1.7＜RA＜2时，钢筋早期锈蚀；

(303)当RA≤1.7时，钢筋严重锈蚀。