車載探地雷達(dá)天線特性分析及其成像處理研究.pdf

1、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)(GroundPenetrating Radar, GPR)是目前普遍采用的檢測(cè)方式?？墒牵捎萌斯な殖諫PR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(mén)逐漸開(kāi)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)、

2、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(kāi)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

3、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?jiàn)A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?jiàn)A以雙曲線的形式顯示在圖像中;對(duì)于天線沿

4、平行接觸線方向運(yùn)動(dòng)的情況，接觸線與吊弦?jiàn)A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小;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