【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)的破壞檢測法雖然直接,但會對結(jié)構(gòu)造成損壞,影響結(jié)構(gòu)安全性�；炷林袖摻顭o損檢測的方法很多,在雷達檢測法中微波成像技術(shù)有其獨特的優(yōu)勢,微波成像技術(shù)是利用微波照射被測物體,根據(jù)被測物體內(nèi)部不同物質(zhì)介電常數(shù)不同的特性,檢測散射場的散射數(shù)據(jù),對物體內(nèi)部復(fù)介電常數(shù)分布進行重建的一種成像技術(shù)。開展對混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測具有重要的實現(xiàn)意義。本文綜述了鋼筋混凝土無損檢測國內(nèi)外發(fā)展情況以及微波成像技術(shù)國內(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、合成孔徑雷達技術(shù)、超寬帶天線的研究。對微波成像系統(tǒng)進行整體設(shè)計,利用HFSS仿真軟件對喇叭天線性能進行仿真分析,設(shè)計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)對鋼筋混凝土模型進行測試,結(jié)合PLC設(shè)計了一種便于操作、精度高、可智能控制的傳動系統(tǒng),帶動天線移動并進行準確的定位,每次移動誤差小于0.5mm。利用合成孔徑微波成像方法中ω-k算法對混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行成像,被測物表面回波信號包含很強的直達波,對目標的分辨有很大的影響,采用對消法去除直達波干擾。由于混凝土試塊中鋼筋位置固定,實驗條件單一,為了通過多組實驗對比來確定實驗參數(shù)的選擇,通過改變鋼筋的位置來驗證成像結(jié)果是否準確。所以設(shè)計了大小為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的鋼筋準確成像,使鋼筋成像位置與真實擺放位置相差小于2cm,并對大小為400mm×300mm×200mm真實的混凝土塊進行了檢測,從而驗證了利用超寬帶連續(xù)波微波信號檢測混凝土中鋼筋的可行性。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TU375
【圖文】：

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文在建筑方面多用于檢測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（SyntheticAperture Radar，簡稱 SAR）進行檢測。國外微波成像技術(shù)發(fā)展的比較迅速，2000 年麻省理工學院的 Hong C. Rhim 等人利用微波成像技術(shù)對混凝土試塊進行檢測，利用實驗對比方法，發(fā)現(xiàn)不同的頻段對混凝土厚度檢測、狀態(tài)監(jiān)測和鋼筋檢測的敏感程度不同[17]。2003 年美國加州歐文大學土木工程利用三維微波成像技術(shù)對混凝土橋梁損傷進行評估，在研究中，發(fā)現(xiàn)聚焦微波比非聚焦微波探測小缺陷的效果要好得多，因此提出了一種獨特的數(shù)值雙聚焦技術(shù)來聚焦發(fā)射和接收的微波信號。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，圖中虛線為被測目標實際的位置，通過成像可以大致看出成像位置比較準確，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試頻帶，內(nèi)置信號源，工作頻率范圍在9k利用E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量回波信號的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)，可以對雙端口器件 S 參數(shù)進S21，S22。如圖 2.3 所示為二端口信號流動方向圖。b2a1S21

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文、終止頻率等重要參數(shù)，并對測量數(shù)據(jù)自動采集，保存成.csv 格式，通過 USB 或與上位機進行通信，對采集到的數(shù)據(jù)加以處理。通過利用 VBA 編程控制矢量網(wǎng)絡(luò)儀，使測量更加快捷、準確、可靠、節(jié)省時間。如圖 2.4 所示為標準模塊的編程窗其中包括對象框、程序框、變局指示器欄、程序顯示按鈕和顯示模塊按鈕。對是用來顯示編碼窗口中當前使用的對象列表。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處的程序。模鈕用來顯示編碼窗口中的完整程序。

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本文編號：2747038