PS1000喜利得新型混凝土雷达检测技术及其工程应用实践

摘要：工程雷达技术作为新兴的无损检测设备，因其操作简便、快速、无损、准确、直观等特点而被广泛使用。本文介绍一种新型混凝土雷达，其采用多组组合变频天线，能直接将检测结果经信号处理形成图像，快速直观, 可实现对被测区域不同深度、不同角度的多方位探测；结合工程实例说明其在预应力钢绞线定位、多排钢筋定位中等领域的可靠性。

关键词:无损检测雷达组合天线预应力钢绞线定位

中图分类号： TU375文献标识码：A

概述：        在土木工程建筑质量无损检测技术领域，雷达检测技术是一项新兴的检测技术，工程质量的检测方法一直是工程质量的重要保证。随着科技水平的不断提高，检测手段也逐年进步，从以往的局部破损检测到现在比较常用的无损检测。其中工程雷达作为现在比较先进的检测仪器在欧美等国家被广泛采用。

近年来，混凝土雷达检测领域一直在推陈出新，但真正有重大技术突破的技术产品很少，大部分的混凝土雷达产品都是使用单一频率天线，通常只能解决单排钢筋及相对简单工况条件的问题，对于多排钢筋的准确定位及密集钢筋下结构缺陷的判断一直鲜有突破。而且目前大多数的结构雷达采集和后处理软件操作相对复杂，通常需要有很强物探专业背景的人才能有效进行分析，结果不够直观，无法让业主单位、设计单位、质检单位、监理单位、施工单位一目了然的看出问题，极大制约了该方法在混凝土结构无损检测领域的推广。

适应工程现场工况、安全便携、操作舒适、直观明了是工程检测人员一直以来的诉求。PS1000 X-scan混凝土结构透视仪采用专业的一体化设计方式，独特的多组天线同时工作及可变频率技术，实现了混凝土结构快速连续高效无损检测。

工程雷达基本原理

工程雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)是一种先进的无损检测新技术，它是利用宽频带高频电磁波信号探测介质结构分布的无损探测仪器。它通过雷达天线对隐蔽目标体进行全断面扫描的方式获得断面的扫描图像，具体工作原理就是：当雷达系统利用天线向地下发射宽频带高频电磁波，电磁波信号在介质内部传播遇到介电差异较大的介质界面时，就会反射、透射和折射。两种介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射回的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，由雷达主机精确记录下反射回的电磁波的运动特征，再通过信号技术处理，形成全断面的扫描图，工程技术人员通过对雷达图像的判读，判断出目标物的实际结构情况。

PS1000X-Scan雷达的基本原理、功能及技术特点

PS1000X-Scan型雷达在检测时3组天线同时工作，利用时间延迟器推迟各道的发射和接收时间，形成一个叠加的雷达纪录，改善系统的聚焦特性，即天线的方向特性，使其聚焦效果较好；其收发分置数据采集方式即天线的发射端和接收端在不同天线内部，天线间距相对较大，这种采集方式对与天线扫描方向有一定倾斜角度的结构体反应较好； 天线阵中有三组不同频率的天线,最高频率达4.3 G,不同频率天线对不同检测深度有着足够的分辨率，不同位置的天线对同一目标体有不同角度的探测，可提高检测的精度和效率，可实现对被测区域不同深度、不同精度的多方位探测，仪器内部配置了分析功能软件可迅速观察混凝土内部埋置物真实分布，并且可以现场三维直观成像,从而更好满足实际工程需要。

技术特点：

PS 1000X-Scan混凝土结构透视仪采用3组天线同时工作

图一

从图一中可清晰看出PS1000独特的三组天线设计，这种组合天线设计，同时工作，确保了可以有更强的信号穿透，获得更多的有效数据信息，极大提高探测效率。

从下图中可以清楚看出PS1000多组组合天线相较于其他产品的优势，每组天线独立工作，可以更好的分辨小间距钢筋及重叠钢筋

图二

（二）直观显示

将直接显示混凝土内部埋置物分布。无需复杂培训，一般的工程检测人员都可以读懂的图像显示的探测结果。

（三）三维成像

三维立体成像，便于分析结构内部情况及构成方式。

工程应用实例1

浙江某隧道工程，第三方检测单位在利用地质雷达扫查隧道内衬时怀疑环向钢筋局部缺失,而施工单位认为不存在上述情况, 特委托我单位采用喜利得PS1000X-Scan型雷达复核,复核结果为钢筋不存在缺失,为确认情况,对我方标出钢筋部位凿开当场验证,均准确无误,事后了解情况, 主要是因为隧道内衬保护层过厚, 局部接近300mm,而环向钢筋直径仅16mm,第三方检测单位采用普通地质雷达,配置500M及900M两种天线,分辨率不高,图形上钢筋反射不明显,导致检测人员发生漏判。以下图1、图2分别为保护层厚度为50mm和300mm钢筋反射信号, 图3为PS1000X-Scan型雷达图像,经比较,图2的信号图像不清晰,易导致误判,而图三图像简单直观,无需雷达专业知识就能做出判定。

图一 h=50mm 钢筋地质雷达图像

图二 h=300mm 钢筋地质雷达图像

图三 h=80mm 钢筋PS1000X-Scan型雷达图像

工程应用实例2

波密某大桥是上世纪初建造，是318国道的重要一环，承担着繁重的交通流量，因年岁久远，原有工程资料丢失，如何对桥梁进行有效评估是急需解决的问题，而精确定位预应力钢绞线的存在情况与位置是核心的一步。

图一 图二

现场选取了典型的位置，如图二所示，通过对所采集的图像进行简单分析，清楚看到两根预应力钢绞线的情况，见图三。

图三

利用PS1000X-Scan型雷达在对某大桥进行预应力钢筋位置确定,经过600mm╳600mm的图像扫描,可清晰发现在扫差范围能存在两条斜向预应力索,经钻孔验症,误差小于1厘米,而常规雷达对多层钢筋网片下的预应力筋位置根本无法判别。

结语：

本文对PS1000X-Scan型混凝土雷达的工作原理作了简单的阐述，并介绍了两个典型工程实例。PS1000X-Scan型作为一种最新的多组合变频雷达探测仪器，在土木工程检测中具有速度快、分辨率高、图像容易识别的优点，必在以其快速、无损、准确、直观的特点取代常规的雷达测试设备，成为土木工程中一种重要的检测工具。

参考文献:

[1] 林维正 土木工程质量无损检测技术北京 中国电力出版社

[2] 江苏省建设厅 雷达法检测建设工程质量技术规程

论文作者：同济大学教授，上海同济建设工程质检站检测室副主任：张小琼,上海海同济建设工程质量检测站（简称“同济检测”）成立于1999年12月，为同济大学全资企业，是一家专业从事建设工程质量检测、检查、技术咨询的技术型、智能型检测单位；是上海市目前规模最大、检测项目最全的检测单位之一；经过上海市质量技术监督局、交通部基本建设质量监督总站、上海市建设和交通委、国家测绘局等资质认可的，具有第三方公正地位的对外检测机构。