一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 208060699 U(45)授权公告日 2018.11.06

(21)申请号 201721801410.1(22)申请日 2017.12.21

(73)专利权人 交通运输部公路科学研究所

地址 100000 北京市海淀区西土城路8号(72)发明人 苗娜　

(74)专利代理机构 沈阳圣群专利事务所(普通

合伙) 21221

代理人 王玉信(51)Int.Cl.

G01S 7/40(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图3页

CN 208060699 U(54)实用新型名称

一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置(57)摘要

本实用新型提供一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置，其技术特征是支架通过地脚水平放置在地面上，底垫放置在支架的中间的地面上，金属板水平放置在底垫上，厚度试样通过叠加方式水平放置在金属板上，高度调节钮和高度调节架固定在支架的横梁上，天线悬挂梁固定在高度调节架的下横梁上，探地雷达天线固定在天线悬挂梁上，根据探地雷达天线尺寸及厚度试样组的尺寸不同而调整高度。其优点是结构简单，厚度试样组的化学及物理性能稳定，均匀性好且介电常数稳定，便于储存、不易变形，可涵盖探地雷达校准所需的各个厚度。高度调节功能满足了不同类型探地雷达的校准需求，且操作简单、方便，为探地雷达的数据评价提供可靠依据。

CN 208060699 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置，包括高度调节钮、高度调节架、天线悬挂梁、支架、天线、厚度试样、金属板、底垫和地脚，其特征是支架通过地脚水平放置在地面上，底垫放置在支架的中间的地面上，金属板水平放置在底垫上，厚度试样通过叠加方式水平放置在金属板上，高度调节钮和高度调节架固定在支架的横梁上，天线悬挂梁通过螺纹固定在高度调节架的下横梁上，探地雷达天线通过螺纹固定在天线悬挂梁上，根据探地雷达天线尺寸及厚度试样组的尺寸不同而调整高度。

2.根据权利要求1所述的一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置，其特征是，材料为亚克力，试块结构为长方体，长方体试块的尺寸根据实际测量要求确定，厚度测量不确定度为±0.2mm，通过叠加方式将试块组合成不同厚度的厚度试样组；厚度试样组选用长方体试块数量为1-20块,根据测试厚度取1-20块中的任意数值。

3.根据权利要求1所述的一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置，其特征是，高度调节架包括固定螺栓、上固定架、导线、下固定架和天线固定架组成，固定板通过固定螺栓固定在支架上，导线串在固定架上，天线固定在下固定架上；高度调节的驱动方式包括电机、液压、手动；调节机构的高度调整通过自动或无限级手动方式。

2

CN 208060699 U

说　明　书

一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置

1/3页

技术领域

[0001]本发明涉及一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置。

背景技术

[0002]在交通运输行业，路面厚度是公路施工、交竣工验收检查中的路面工程质量控制的最重要指标之一。以往，高等级公路路面厚度的常规检测方法（灌砂法、环刀法、钻孔取芯法等）主要为钻孔取芯法，该方法不仅效率低、代表性差，且对公路造成了破坏。公路断面探伤及结构层厚度探地雷达（以下简称探地雷达）具有无损伤、效率高、高分辨率、抗干扰能力强等特点,因此在路面结构层厚度测量及缺陷识别（离析、塌陷、脱空、裂隙等）得到广泛应用。

[0003]探地雷达是一种高效的浅层地球物理探测技术，它通过发射高频电磁脉冲波，利用地下介质电性参数的差异，根据回波的振幅、波形和频率等运动学和动力学特征来分析和推断介质结构和物性特征。我国自1992年以来，引进了国外多家公司的探地雷达。国外引进的探地雷达公司包括美国GSSI和Penetradar、瑞典MALA、加拿大S&S和意大利RIS等，国内青岛电波所、电子工业部22所、中科院等。典型的探地雷达的结构一般分为三部分：电磁脉冲发生器、天线系统和采集系统。针对不同的探测目标体选用不同的天线。天线的主要参数为雷达辐射的中心频率和天线与所测目标体的耦合方式，一般使用的探地雷达天线频率范围为：25MHz~2.5MHz。天线的频率越高，分辨率越高，则穿透深度就越浅。天线包括地面耦合（ground-coupled）和空气耦合（air-launched）两种方式。[0004]随着设备使用时间的增长，设备出现了例如接口接触不良、图像断续、模糊等问题，无法保证测量数据的准确可靠。但是，行业内并未建立探地雷达校准装置，无法实现该设备的量值溯源。而未进行计量的设备进行实际的路面厚度检测，其检测结果的准确度无法保证，则无法对工程质量进行有效评价。为此，依据JJG(交通) 112-2015《公路断面探伤及结构层厚度探地雷达》，对交通运输行业内测量路面厚度的探地雷达（天线中心频率＞800MHz）进行量值溯源研究，研制了基于厚度试样组的校准装置。发明内容

[0005]本发明的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种公路断面探伤及结构层厚度探地雷达校准装置。是以激光跟踪仪为主标准器的探地雷达校准装置；提出了一种稳定、均匀的厚度试样组材料作为探地雷达厚度试样组；

[0006]设计了具备高度调节功能的探地雷达校准装置。[0007]本发明的目的是这样实现的，包括高度调节钮、高度调节架、天线悬挂梁、支架、天线、厚度试样、金属板、底垫和地脚及控制器。其特征是支架通过地脚水平放置在地面上，底垫放置在支架的中间的地面上。金属板水平放置在底垫上，厚度试样通过叠加方式水平放置在金属板上。高度调节钮和高度调节架固定在支架的横梁上，天线悬挂梁通过螺纹固定在高度调节架的下横梁上。探地雷达天线通过螺纹固定在天线悬挂梁上，通过控制器根据

3

CN 208060699 U

说　明　书

2/3页

探地雷达天线尺寸及厚度试样组的尺寸不同而调整高度。[0008]本发明的有益效果

[0009]本校准装置的组成结构简单，厚度试样组的化学及物理性能稳定，均匀性好且介电常数稳定，便于储存、不易变形，可涵盖探地雷达校准所需的各个厚度。高度调节功能满足了不同类型探地雷达的校准需求，且操作简单、方便，经过实验验证，校准装置能够为探地雷达的数据评价提供可靠依据。

[0010]校准装置是依据JJG(交通)124-2015公路断面探伤及结构层厚度探地雷达检定规程研发，可有效解决探地雷达量值溯源问题，为探地雷达的技术评价提供可靠的技术依据，查找出需要调校或废弃的仪器，从而保证探地雷达测量数据的可靠，填补探地雷达无法计量的空白，为全国范围内企、事业单位探地雷达的量值传递提供服务。附图说明

[0011]图1是本发明的结构示意图

[0012]图2是本发明高度调节架的结构示意图[0013]图3是本发明厚度式样（规格1）的结构示意图[0014]图4是本发明厚度试样（规格2）的结构示意图

具体实施方式

[0015]下面结合附图对本实施例做进一步说明[0016]由图1可知，校准装置包括高度调节装置1、支架2、探地雷达天线3、厚度试样4、金属板5、底垫6、地脚7及控制器8等。其连接方式：支架2的四个角安装地脚7并水平放置在地面上。底垫6水平放置在支架2的中间的地面上。金属板5水平放置在底垫6上，厚度试样4通过叠加方式水平放置在金属板5上。高度调节装置1安装在支架2的上横梁，探地雷达天线3固定在高度调节装置1的下横梁。控制器8控制高度调节装置1上的探地雷达天线3的高度。[0017]由图2可知，高度调节装置1包括固定螺栓9、上固定梁10、导线11、天线固定梁12及下固定梁13。上固定梁10通过固定螺栓9固定在支架2上。导线12串在支架2的上横梁上，导线下端连接天线固定梁12。天线固定在下固定架13上。[0018]按照检定规程要求，结合天线频率、天线高度，通过控制器8调节探地雷达天线3的高度，高度调节的驱动包括电气、液压等，可通过遥控、按键及手动方式控制。金属板为铝合金材料，厚度10.00mm，上表面平面度±0.2mm，水平放置在地面上。天线固定梁11有根据不同品牌探地雷达天线结构设计的系列安装孔。[0019]由图3、图4可知，厚度试样组是模拟混凝土/沥青路面设计，选用了可塑性高分子材料亚克力（PMMA或有机玻璃）制成。亚克力材料具有较好的化学稳定性（介电性能稳定）和耐候性、表面硬度较高、耐磨损；良好的加工性能，可采用热成型或机械加工方式，厚度加工准确度高，且便于贮存。

[0020]根据介电常数与厚度的对应关系，按照式（1）可涵盖对应（40-500）mm的路面厚度的确定厚度试样组厚度为（0-710）mm。

4

CN 208060699 U

说　明　书

（1）

3/3页

[0021][0022][0023][0024][0025]

式中：

为厚度试样的标称厚度/mm；

为对应的路面厚度/mm（在（40-500）mm范围内均匀取值；为路面材料相对介电常数，一般取5；

为厚度试样的相对介电常数。

[0026]厚度试样组包括一系列厚度试样，采用叠加方式组成不同厚度，其规格参数见表1，每个厚度试样的厚度不确定度为0.2mm。[0027]表1 厚度试样组的规格参数规格数量长/m宽/m高/mm172.01.050271.01.050

5

CN 208060699 U

说　明　书　附　图

1/3页

图1

6

CN 208060699 U

说　明　书　附　图

2/3页

图2

图3

7

CN 208060699 U

说　明　书　附　图

3/3页

图4

8