地质雷达在城市地下管线探测中的应用∗

为了查明地质雷达在不同的管形、管径、埋深、材质的地下管线探测中的有效性和准确性,采用SIR-４０００地质雷达在野外对三个不同的地下管线进行探测.结合探地雷达工作原理对雷达波形进行地质解释,并将得到的管线埋深数据与工程实际数据进行对比.结果表明,地质雷达探测的管线埋深与实际埋深仅存微小偏差,准确率达96.5％,说明地质雷达在地下管线的探测中准确有效.     

基于探地雷达的地层介质图像识别分析

输配电线路工程施工时,无法得知地表以下的地质状况,直接开挖施工,很可能造成无法估量的损失。使用非破坏性方法准确地检测地下地质结构、地下线缆和管道走向是一个关键问题。本文提出了基于探地雷达法的输配电线路工程地质探测法。首先通过不同的扫描方式分析出适合输配电线路工程施工的方式。其次,介绍了常见的雷达数据处理方法。通过对地下管线的图形进行分析,证明了去除直达波的有效性。最后,利用不同管线的成像特点,分析探测的波形堆积图,准确地判断出了探测路面地下的线缆和管道走向。     

基于地磁场理论的管线探测技术研究与应用

长期以来,对地下非金属管线探测缺乏行之有效的方法,各类常规的管线探测仪器其实际探测效果都不理想。目前,一种利用地磁场原理探测新技术的出现,为有效解决地下非金属管线的探测带来曙光。利用基于地磁原理的探测设备,创新性的将该技术应用于昆明市某区域地下大管径非金属给水管线的探测,经过对数据合理的分析处理,取得了良好的探测效果,并总结出该区域地下非金属管线的地磁成像特征,这将对未来该类管线探测提供指导方法。     

基于电磁感应和超宽带雷达的新型探测系统

超宽带探地雷达是近年来迅速发展起来的一种高新无损检测技术,可对地下目标进行高分辨率成像,但很难直接判断目标是金属或非金属的,而且无法得到准确的探测深度。针对地下目标材质识别和获取准确探测深度的需求,研制了一种将电磁感应与超宽带雷达相结合的新的探测系统。该系统可以直接分辨金属和非金属目标,并能反演出介质的介电常数,从而得到目标的准确深度。将该探测系统在测试模型上进行了实验,取得了很好的效果。     

基于GPR偏移成像处理的杆塔接地体缺陷检测

输电线路作为电能传输的关键通道,通过杆塔架设于野外开阔地区,极易遭受雷害进而影响电力系统的安全稳定。作为线路杆塔的防雷手段,接地材料常年埋于地下,难以对其存在的缺陷进行检测。为此,在传统探地雷达检测方法的基础上,研究脉冲探地雷达成像特性,提出了一种基于探地雷达(ground penetrating radar, GPR)成像处理的线路杆塔接地体缺陷检测技术,通过Stolt偏移法对雷达探测回波进行成像,并结合图像二值化、膨胀腐蚀算法对雷达偏移图像进行处理,利用Canny算子开展杆塔接地体缺陷的识别、诊断工作。仿真与沙池实验结果表明,所提出的接地体缺陷检测技术能在不开挖不停电情况下准确对接地体是否存在断裂、破损缺陷进行识别诊断,有助于实际线路防雷检测工作的进行。     

基于镜像地磁方向磁分量的单条地下电缆管线定位方法

城市地下电缆管线位置的探测与埋深的计算对于城市安全与规划建设具有重要的意义。然而,由于各种原因造成了对于城市地下电缆定位信息的缺失,存在安全风险。文中在地磁场磁化模型基础上,提出了一种用于解算电缆管道位置与埋深的方法,并对电缆管道常见的单管敷设与排管敷设情形进行计算验证及补偿,可以对电缆单管及排管管道实现简单快速的检测与定位。首先根据地磁方向与磁异常方向的重合性确定管道位置的一维信息,再利用镜像地磁方向磁分量信号确定管道位置与埋深,通过对排管情形的仿真,利用投影曲线的畸变程度校准了排管情形下的计算误差。通过实验验证了该方法用于电缆管道检测的有效性。     

一种探地雷达回波信号预处理方法分析研究

针对传统的傅里叶变换已无法满足探地雷达信号的特征分析,本文提出了基于Mallat算法的小波去噪方法,这种方法可有效消除探地雷达回波信号的背景干扰和杂波。首先介绍了探地雷达组成原理及其工作过程,在此基础上,分析了探地雷达回波信号的特性,介绍了Mallat算和小波去噪原理,最后通过实验验证,证明了该方法的有效性,从而为探地...     

电缆检测多频率激励信号源的研究

地下管线探测技术对于各个企业、城市的规划建设乃至整个国家社会经济的发展都起着不可估量的作用.通过开挖测绘来了解地下管线的分布情况,速度慢、安全性差、准确度不高,取而代之的是电磁探测法.电缆探测定位、故障诊断主要采用电磁探测法:由激励信号源产生一定频率的信号加载在电缆上,用接收设备拾取电缆产生的电磁场,经过一定的处理,获得电缆走向、埋深等信息.本文介绍了地下电缆探测的基本原理,设计了一个实用电缆检测多频率激励信号源,并详细地分析电缆信号源的分频电路、升压电路、开关电路等主要电路.实验表明,本设计能够产生各种要求的频率/周期信号,振幅在48V左右,功率在5W左右.     

埋地电缆路径自动探测装置研究

针对城市建设中地下挖掘施工意外破坏埋地电缆,老旧埋地电缆位置变更资料不全等问题,基于电磁感应原理,提出埋地电缆位置定位探测新方法,设计了埋地电缆路径自动探测装置。该装置可实现自动行进探测埋地电缆信号、传输数据至上位机的功能,节约人力。     

EPRI开发研制地下目标雷达三维成像技术

美国电力研究协会（ＥＰＲＩ）的科学家们开发出一种雷达系统能准确探测、定位地下目标，并形成三维图像。该项研究也得到了天然气研究所的支持。 这种新系统可使电力公司、建筑企业及其他从事地下设施建设的公司对地下错综复杂的电气、煤气、水和通信设施、管线进行准确的三维成像探测，帮助这些公司更好地管理、维护地下系统，也可辅助在繁忙的都市区兴建新的地下网络。 在纽约、圣地亚哥和其他市区的现场试验表明，在大多数情况下该系统都可对３ｍ深的地下目标进行探测并成像。 这种新型地下穿透成像雷达（ＧＰＩＲ）将现有的地下穿透雷…     

等效取样方法在探地雷达中的应用研究

探地雷达回波信号具有频带宽、动态范围大的特点,如采用实时取样方法对其取样,则要求取样系统具有极高的采集速率和分辨率,目前在硬件实现上存在困难.考虑到探地雷达系统所固有的特点,本文提出采用等效取样方法实现雷达回波信号的取样,讨论了取样变换电路的选型和设计,实现了一个基于AD9500的实际电路.实验结果表明,该电路克服了速度方面的困难,实现了雷达回波信号的取样,提高了信噪比,增加了系统的带宽,满足了雷达系统的要求.     

煤矿主接地电极腐蚀超声 SH 波检测方法研究

煤矿井下主接地电极腐蚀检测对于保护工作人员的安全起着极其重要的作用,当前通过运至井上人工肉眼检测的方法耗时耗力且无法定损,因此本文提出了一种基于超声SH波回波特性的煤矿井下主接地电极在线腐蚀检测新方法。首先推导了液浸板结构中SH波的频散方程,选取频散小、传播距离长的零阶SH波作为检测激励信号,建立液浸板结构有限元模型,确定了最佳超声激励频率;其次构建煤矿主接地电极声-固-流多物理场耦合检测模型,仿真研究超声SH0波在主接地电极上的传播特性以及对于腐蚀的检测能力,分析了1～5 mm腐蚀深度以及5～25 mm腐蚀半径下的回波信号特征;最后搭建了煤矿主接地电极无损检测系统,开展了实验验证工作。实验结果表明,通过超声SH波检验井下主接地电极腐蚀缺陷具有可行性,在500 mm×375 mm×5 mm的主接地极板上腐蚀定位误差为5.64%,同时腐蚀信号的幅值与不同程度的腐蚀缺陷与成正相关性,为煤矿井下主接地电极腐蚀检测以及腐蚀程度的定量评估提供了一种有效的方法。     

基于改进Radon域多次波抑制的强弱目标分离

在探地雷达野外应用中,多次波是一种常见的干扰波,会影响雷达数据的真实性及可靠性,给目标解释工作带来困难。Radon变换在地震处理领域中广泛应用于多次波抑制,但在探地雷达领域中对此进行研究运用的仍不多。针对双曲线探地雷达反射波,对Radon变换理论进行分析阐述,在弱目标回波与强目标的多次波位置高度重叠,并且多次波强度接近弱目标回波强度的实例中,通过分析Radon域中弱目标与多次波位置与能量强度的差异,通过选择过滤窗并且在Radon域中对其进行多项式拟合恢复多次波能量,然后经过Radon正演在时空域中恢复多次波数据,再从原始雷达数据中减去多次波,实现对多次波的抑制,获得了无假象干扰的雷达数据。实验结果表明,在保留弱目标回波强度的同时取得了较好的多次波抑制效果。     

基于自适应滤波器的地雷背景噪声抑制

作为一种新的探雷方法,探地雷达在探雷领域得到了广泛的应用。由于雷达回波信号包含有很多杂散信号,目标信号被强噪声信号所淹没,为了提高雷达回波信号的信噪比,有利于地雷的识别和检测,文章提出了一种基于自适应滤波器的背景噪声消除方法对回波信号进行杂波抑制。采用该方法对DeTeC的数据进行分析的结果表明,该方法能有效地去除直达波,抑制背景噪声,分离出目标信号。     

基于稀疏采样的电力接地网雷达检测系统成像算法

接地网隐蔽的敷设位置造成检测的局限性,而利用雷达系统能够实现无开挖情况下的便捷检测。论文针对接地网雷达智能检测系统的成像处理问题展开研究,结合接地网检测场景的目标分布特点,以稀疏采样理论为基础,利用接地导体强反射性所呈现的信号稀疏性实现了有效的数据低维投影测量,提高了系统检测与数据处理的效率。在低维数据基础上,利用信号重建获取目标的二维轮廓,得到二维成像输出。通过仿真实验验证了成像算法的有效性,在获得高分辨率输出的同时,大幅度降低了系统的数据处理量。此外,由于距离向的信号重建处理,使距离向旁瓣得到有效抑制。     

基于模糊小波包的超声导波检测信号降噪研究

在管道超声导波检测中,缺陷同波信号的质量是实现管道缺陷识别和特征提取的基础.针对软、硬阈值处理方法的不足,给出了一种模糊阈值小波包降噪方法.应用该方法对包含高斯白噪声的模拟信号和实验采集到的超声导波检测信号进行了降噪处理,并且与小波全局阈值、小波包默认阈值降噪效果进行了对比分析.实验结果表明,模糊小波包降噪法能有效降低...     

低成本手机平台墙体结构检测雷达系统

探地雷达能对墙体内部目标(如钢筋、水管、电线)进行检测与成像,有着良好的应用效果.针对以上需求研制了一套小型化、成本低的便携式墙体结构探地雷达系统,并开发了相应基于安卓手机平台的软件.该软件可实现与雷达之间的数据通信,能够实时接收雷达的探测回波数据,并可以人工选择合适的数据显示方案.探测结果可在手机上通过频率波数域方法进行聚焦成像处理,图像显示直观.测试结果表明,该套系统人机交互性好,操作简单,有良好的测试效果,能满足工程中的实际需求.     

探地雷达目标信号回波分析及工程应用

针对探地雷达中探测介质识别困难的问题,以探地雷达在校园、居民小区以及核电站厂区三种不同环境中的探测实例为依据,通过波形对比分析详细介绍了各类不同波形的形成原理,以探测波形特点为依据实现了对道路质量的评估与地层未知介质的有效识别,并对照探测区域的施工图纸对探测结果进行了验证。探测结果与施工图纸相符,不同属性介质的探测波形在信号强度与波形特点上有明显的区别,以波形特点为基础可实现对地层介质快速识别,能够为建设工程提供可靠的地层资料。