JT-T-940-2014公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)

公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)2014-12-10發(fā)布2015-04-05實(shí)施JT/T940—2014 Ⅱ1范圍 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工作原理 5技術(shù)要求 26試驗(yàn)方法 47檢驗(yàn)規(guī)則 9 I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國交通工程設(shè)施(公路)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會公路工程材料與儀器設(shè)備專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作組提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院、中國電波傳播研究所、中國公路工程咨詢集團(tuán)有限Ⅱ1公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)(以下簡稱探地雷達(dá))的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工作原理、2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB6587.4電子測量儀器振動(dòng)試驗(yàn)GB6587.5電子測量儀器沖擊試驗(yàn)GB9969.1工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則探地雷達(dá)groundpenetrationradar向被探測目標(biāo)體發(fā)射高頻電磁波束，通過觀測反射電磁波的時(shí)間滯后及強(qiáng)弱特征研究目標(biāo)體特性沖擊脈沖雷達(dá)impulseradar天線工作的頻譜寬度，通常為最大功率(中心頻率)衰減3dB范圍內(nèi)最高和最低頻率之差。4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工作原理探地雷達(dá)由天線系統(tǒng)、控制單元和電纜等部件組成。發(fā)射天線按照控制單元的指令向介質(zhì)中發(fā)射2被接收天線所接收并傳送回控制單元，從而探測出需要的目標(biāo)或界面信息。探地雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意及工作原理見圖1。1——控制單元；2——發(fā)射天線；3——接收天線。圖1探地雷達(dá)結(jié)構(gòu)及工作原理5技術(shù)要求5.1工作環(huán)境a)環(huán)境溫度，-15℃~50℃;b)環(huán)境濕度，不大于85%RH。5.2外觀探地雷達(dá)結(jié)構(gòu)要求如下：a)結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮工程現(xiàn)場操作的便攜、快速特性；b)天線應(yīng)采用一體化設(shè)計(jì)，滿足便攜及車載工作需要；d)應(yīng)配置測距裝置；e)應(yīng)具有衛(wèi)星定位系統(tǒng)接口；f)防塵防水等級不低于IP54要求。5.3.2硬件與軟件探地雷達(dá)硬件與軟件要求如下：3a)控制單元適應(yīng)頻率應(yīng)涵蓋50MHz～2GHz范圍，適用天線包括地面耦合天線和空氣耦合天線；b)量化位數(shù)不低于16位；c)顯示屏宜選用彩色顯示屏，分辨率不低于800×600;d)工作電源應(yīng)選用輕便可充電電池，能保證系統(tǒng)連續(xù)工作4h以上；e)各項(xiàng)采集參數(shù)設(shè)置應(yīng)具有自動(dòng)設(shè)置和參數(shù)設(shè)置記憶的功能，可以載入已保存的參數(shù)設(shè)置；f)采集軟件至少應(yīng)包含偽彩圖、波形堆積圖和單道瞬變波形圖等顯示方式，在采集過程中可隨g)數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)模式應(yīng)包含時(shí)間觸發(fā)、距離觸發(fā)和單次觸發(fā)三種模式；h)采集軟件應(yīng)設(shè)置樁號修正功能。當(dāng)采集軟件上顯示的樁號與實(shí)際樁號不一致時(shí)，可輸入現(xiàn)場實(shí)際樁號進(jìn)行校正，或經(jīng)后期處理能夠進(jìn)行校正；i)采集軟件中應(yīng)具有自動(dòng)或手動(dòng)添加標(biāo)記功能；j)采集軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)存儲功能，同時(shí)可以回放已存儲的測試數(shù)據(jù)；k)后處理軟件可對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行拆分、合并，單個(gè)文件可按照給定的標(biāo)記間距自動(dòng)進(jìn)行插道、抽道處理；1)后處理軟件可定位目標(biāo)物的深度、水平位置，同時(shí)可對多目標(biāo)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并輸出；m)后處理軟件可自動(dòng)或手動(dòng)追蹤結(jié)構(gòu)層位，顯示、輸出結(jié)構(gòu)層厚度數(shù)據(jù)和曲線圖像；n)采集軟件和后處理軟件應(yīng)有中文版本。5.4性能要求探地雷達(dá)性能要求見表1。表1探地雷達(dá)性能要求參數(shù)類別1采集參數(shù)可選性增益(dB)-20～+1302時(shí)窗(ns)5~15003掃描速率(道/s)8～3004每道最大采樣點(diǎn)數(shù)5信號疊加次數(shù)6單個(gè)文件最大容量(道)7技術(shù)性能參數(shù)時(shí)間抖動(dòng)8振幅抖動(dòng)9長時(shí)間的時(shí)間穩(wěn)定性長時(shí)間的振幅穩(wěn)定性時(shí)窗線性度信噪比穿透能力測試性能參數(shù)深度測試誤差10cm厚度以上空氣耦合地面耦合10cm厚度以下(mm)空氣耦合地面耦合4JT/T940—2014參數(shù)類別測試性能參數(shù)測距傳感器誤差工作環(huán)境適應(yīng)性抗振動(dòng)性抗振動(dòng)性試驗(yàn)后技術(shù)性能和測試性能均滿足參數(shù)要求抗沖擊性抗沖擊性試驗(yàn)后技術(shù)性能和測試性能均滿足參數(shù)要求6試驗(yàn)方法6.1試驗(yàn)儀器和器具試驗(yàn)儀器和器具如下：b)游標(biāo)卡尺，量程20cm,分辨率0.02mm;c)鋼卷尺，量程5m,分度值1mm;d)溫濕度計(jì)，溫度量程-10℃~60℃,分度值0.2℃;濕度量程1%RH～100%RH,分度值e)高精度支架，豎向高度調(diào)節(jié)為螺旋式；f)振動(dòng)臺，符合GB6587.4試驗(yàn)要求；6.2外觀6.3采集參數(shù)可選性采集參數(shù)設(shè)置界面中查看其調(diào)節(jié)范圍是否滿足5.4的要求。6.3.2單個(gè)文件最大容量的檢驗(yàn)可以通過雷達(dá)系統(tǒng)啟動(dòng)預(yù)熱后，以時(shí)間或距離驅(qū)動(dòng)模式采集數(shù)據(jù)，查看其文件最大容量是否滿足5.4的要求。6.4技術(shù)性能參數(shù)6.4.1時(shí)間抖動(dòng)試驗(yàn)步驟如下：a)調(diào)節(jié)測試空間溫度為20℃±2℃;b)如圖2布置測試現(xiàn)場，將天線夾持固定在高精度支架上并使其底面水平，天線輻射面與金屬板的距離為天線波長的2倍，允許誤差±2mm;c)按產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定設(shè)置參數(shù)，開機(jī)預(yù)熱后連續(xù)采集不少于300道數(shù)據(jù)，抽取中間連續(xù)100道d)用△t表示金屬板回波的波至?xí)r間，即從直達(dá)波峰值點(diǎn)到金屬板回波峰值點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，時(shí)間抖動(dòng)Jim由式(1)計(jì)算得到，應(yīng)滿足5.4的要求。5JT/T940—20141——天線；2——高精度支架；3——金屬板。圖2雷達(dá)性能檢驗(yàn)布置示意圖6JT/T940—20146.4.4長時(shí)間的振幅穩(wěn)定性試驗(yàn)步驟如下：a)測試空間溫度和測試現(xiàn)場布置同6.4.1a)、b);b)按產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定設(shè)置參數(shù)，開機(jī)預(yù)熱后連續(xù)采集數(shù)據(jù)120min,然后每隔1min抽取一道數(shù)據(jù)，共抽取120道數(shù)據(jù)；c)長時(shí)間振幅穩(wěn)定性LS由式(4)計(jì)算得到，應(yīng)滿足5.4的要求。A—20min~120min間金屬板回波波形的振幅最大值；A?——20min時(shí)金屬板回波波形的振幅值。6.4.5時(shí)窗線性度試驗(yàn)步驟如下：a)測試空間溫度同6.4.la);b)如圖2布置測試現(xiàn)場，將天線夾持固定，使其底面水平。開機(jī)預(yù)熱，按產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定設(shè)置c)調(diào)節(jié)平臺升降螺桿，將測試用天線置于金屬板的反射信號在時(shí)窗的25%位置，測量天線底面距金屬板的高度h?,做全反射試驗(yàn)，并從相應(yīng)記錄波形中求出金屬板回波的波至?xí)r間t?;d)重復(fù)步驟c),分別將測試用天線置于金屬板的反射信號在時(shí)窗的50%位置和金屬板的反射信號在時(shí)窗的75%位置高度處做全反射試驗(yàn)，測量天線底面距金屬板的高度h?、h?,并從相應(yīng)記錄波形中求出金屬板回波的波至?xí)r間t?、t?,則兩個(gè)時(shí)間因素系數(shù)C?、C?分別定義為式(5)、式(6);e)時(shí)窗非線性系數(shù)V可由式(7)求得，應(yīng)滿足5.4的要求。6.4.6信噪比試驗(yàn)步驟如下：a)測試空間溫度同6.4.la);b)如圖2布置測試現(xiàn)場，將天線夾持固定，使其底面水平，天線高度為天線波長的2倍，允許誤差±2mm。開機(jī)預(yù)熱，按產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定設(shè)置參數(shù)，其中增益采用固定增益，使反射波的幅度為滿量程的60%,連續(xù)采集不少于100道數(shù)據(jù)，不進(jìn)行濾波和背景消除等實(shí)時(shí)處理；c)每道數(shù)據(jù)的信噪比SNR;由式(8)計(jì)算得到：AMP?——第i道數(shù)據(jù)中金屬板回波信號的最大振幅值；7AN?第i道數(shù)據(jù)中金屬板回波后d)取100道數(shù)據(jù)的信噪比均值作為系統(tǒng)信噪比，應(yīng)滿足5.4的要求。JT/T940—20146.4.7穿透能力6.4.7.1空氣耦合天線穿透能力a)采用介電特性相對穩(wěn)定的純凈水作為試驗(yàn)環(huán)境，試驗(yàn)設(shè)備布置如圖3a)所示。在水底面放置一個(gè)1m×1m的金屬板，天線底面距離水面為天線中心頻率的兩倍波長(空氣中),允許誤差±2mm,試驗(yàn)水深T,不低于天線中心頻率的兩倍波長(水中);b)調(diào)節(jié)試驗(yàn)空間溫度為20℃±2℃,保持30min后開始試驗(yàn)；c)開機(jī)預(yù)熱并設(shè)置參數(shù)，記錄雷達(dá)波在空氣與水分界面的回波幅度A和穿透水層后在水層底面的回波幅度A;d)深度穿透指數(shù)DPI由式(10)計(jì)算得到，應(yīng)滿足5.4的要求。A.——穿透水層后的回波幅度；A——空氣與水分界面的回波幅度。6.4.7.2地面耦合天線穿透能力a)采用介電特性相對穩(wěn)定的純凈水作為對比環(huán)境，試驗(yàn)設(shè)備布置如圖3b)所示。將面積四倍于天線底面的金屬板平放在充滿水的池底，調(diào)節(jié)天線固定平臺使天線底面接近水面，底面與水面間隔不超過2mm,試驗(yàn)水深T,不低于天線中心頻率的兩倍波長(水中);b)按照6.4.7.1中b)、c)和d)的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)滿足5.4的要求。1——空氣耦合天線；2——試驗(yàn)水體；3——地面耦合天線。b)圖3雷達(dá)穿透能力檢驗(yàn)示意圖8JT/T940—2014當(dāng)測距輪中心線與終點(diǎn)標(biāo)記對準(zhǔn)時(shí)停止，記錄探地雷達(dá)輸出的距離測試值Lw,精確至6.6工作環(huán)境適應(yīng)性9是否滿足5.4的要求，所有項(xiàng)目均滿足要求表明探地雷達(dá)抗振動(dòng)性符合要求。6.6.2抗沖擊性抗沖擊性試驗(yàn)按照GB6587.5第Ⅱ組要求進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)束后，按照6.4的方法檢驗(yàn)技術(shù)性能參數(shù)是否滿足5.4的要求，所有項(xiàng)目均滿足要求表明探地雷達(dá)抗沖擊性符合要求。7檢驗(yàn)規(guī)則7.1檢驗(yàn)分類探地雷達(dá)的檢驗(yàn)包括型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)。7.2型式檢驗(yàn)a)新產(chǎn)品定型或產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)鑒定時(shí)；c)產(chǎn)品停產(chǎn)半年以上，重新恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；d)進(jìn)口產(chǎn)品首臺引進(jìn)使用前；e)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門和行業(yè)管理部門提出型式檢驗(yàn)時(shí)。7.2.2型式檢驗(yàn)按表2規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行。表2型式檢驗(yàn)項(xiàng)目1采集參數(shù)可選性增益+一2時(shí)窗+一3掃描速率+一4每道最大采樣點(diǎn)