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，所以尋找一種有效的檢測手段迫在眉睫。探地雷達(dá)無損檢測技術(shù)(GroundPenetrating Radar, GPR)是目前普遍采用的檢測方式。可是，采用人工手持GPR的方法在維修天窗內(nèi)進(jìn)行病害檢測的方式，已遠(yuǎn)不能滿足在較短時間內(nèi)完成我國鐵路隧道病害普查和定期健康檢查的任務(wù)。
　　近幾年來，我國鐵路部門逐漸開展研究鐵路隧道襯砌車載檢測方法，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，在隧道病害檢測中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但是在檢測電氣化鐵路隧道襯砌過程中有一個重要的問題:車載方式檢測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量方法。通過實(shí)驗(yàn)得到時域?qū)掝l帶雙基站350MHZ空氣耦

3、合天線在遠(yuǎn)場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，探測范圍近似為一個圓，且天線到目標(biāo)的距離與探測范圍的最大有效長度相等。
　　(2)提出了測試簡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。通過實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論:對于天線沿垂直接觸線方向運(yùn)動的情況，當(dāng)天線與接觸線平行時，采集所得接觸線與吊弦夾的圖像很模糊，當(dāng)天線與接觸線垂直時，圖像很清晰，并且吊弦夾以雙曲線的形式顯示在圖像中;對于天線沿

4、平行接觸線方向運(yùn)動的情況，接觸線與吊弦夾的振幅強(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，影響較小，當(dāng)距離大于75cm時，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。通過處理車載GPR檢測隧道襯砌的數(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，有助于目標(biāo)的解譯。此外，對于處理探地雷達(dá)采用空氣耦合天線遠(yuǎn)距離測量的數(shù)據(jù)具有很大的應(yīng)用價值