短脉冲雷达检测路基路面厚度操作规范

短脉冲雷达检测路基路面厚度及各结构层

布置情况方法实施细则

1.

令狐采学

2.目的和适用范围

2.1本方法适用于短脉冲雷达无损检测路基路面厚度及各结构

层布置情况。

2.2本方法的数据采集传输记录和数据处理分别由专用软件自

动控制进行。

2.3本方法适用于新建、改建路基路面工程质量验收和旧路加

铺路面设计的厚度及各结构层布置情况调查。

2.4雷达发射的电磁波在路基路面层传播过程中会逐渐削弱、

消散、层面反射。雷达最大探测深度是由雷达系统的参数以及路面材料的电磁属性决定的。对于材料过度潮湿或饱和以及有高含铁矿渣集料的路面不适合用本方法测试。

2仪具与材料技术要求

2.1设备主要组成

雷达测试系统由雷达主机、雷达天线、车载测距系统、笔记本电脑等组成。

2.2测试系统技术要求和参数

（1）距离标定误差：≤0.1%。

（2）设备工作温度：0~40℃。

（3）最小分辨层厚：≤60mm。

（4）系统测量精度要求：见下表。

系统测量精度技术要求

（5）天线：带宽能适应所选择的发射脉冲频率。通常，在检测路面厚度时宜选择使用TR HF天线，在检测路基各结构层情况时宜选择使用TR900天线。

（6）收发器：脉冲宽度≤1.0ns，时间信号处理能力可以适

应所需的测试深度。

3 检测方法与步骤

3.1 准备工作

（1）本仪器使用前，须检查仪器各连接端口的状态，确保各组成部件的可靠连接，并在使用前及使用过程中顶时检查雷达供电电瓶的工作情况。

（2）根据检测需求，选定所使用的雷达天线型号。通常，在检测道路面层厚度时，宜选择TR HF天线，在检测道路各结构层厚度时，宜选择TR900天线。

TR HF天线 TR 900天线

（3）到达现场后，操作人员将车载架子安装于检测车辆后方的固定位置，将天线固定在支持架上；测距模块的连接板安装在一侧的后车轮上，将测距轮固定在连接板的位置上。然后将测距轮固定部件利用磁铁装置在车体上。使用AC1500电缆连接雷达主机ANT.2接口，另一端通过电缆延长头和TRHF 天线连接；15m测距轮电缆连接测距轮和主机的Wheel接口。

最后将电源线接口插入主机的Battery接口，将网线接口插入主机的Lan接口，另一端插入电脑的网络接口。至此完成整套设备的安装工作。

电缆延长头

3.2 测试步骤

（1）钻孔取芯标定材料的介电常数：首先令雷达天线在需要标定芯样点的上方采样，然后钻孔取芯，测得芯样直观厚度并将数据输入到计算程序中，反算得路基路面组成材料的介电常数或雷达波在材料中的传播速度。钻孔取芯数量可根据实际情况确定，宜每1次成型（摊铺）的路基路面工作面取芯1次，在不能确定路基路面成型（摊铺）情况时宜每10000m2至少取芯1次。

（2）将测区表面进行清扫，要求使测区表面无浮尘或积水。

（3）检测操作人员到达选定的位置，由操作人员甲开启电脑，启动操作程序即桌面上的“K2Fastwave”文件，操作程序

为中文版。根据所选择的雷达天线型号设定相应的驱动程序，在程序主界面右中位置的“驱动”，一般不变更各型号雷达天线驱动程序的默认设定。之后在操作程序主界面中点击启动主界面左下的“开始增益”，同时向操作司机发布开始指令。由司机发动车子向前慢速平稳。程序会驱动雷达自动完成增益，待增益结束后，主界面会自动进入采集选择窗口。此时由操作人员甲向司机发布停止指令，司机应立即停下车子并返回至起点位置。

驱动选择界面

注：在此界面中选择对应的天线的驱动，根据现场情况看修改时窗值。视窗值的设置参考：目标深度×20=时窗（例如：测2.5m范围内的数据，时窗值应为：2.5m×20=50ns）其他地方不需要修改。如果需要修改驱动内部参数，点击Edit radar选择进入下一个界面进行修改。

驱动编辑界面

注：驱动编辑界面可以对采样间隔进行设置，如果现场情

况需要更改采样间隔，可以修改上面界面中光栅间隔倍数选项里的数字，光栅间隔倍数×光栅间隔=采样间隔。切勿通过修改光栅间隔调整采样间隔！

如果更换测距轮载体，需要点击光栅间隔倍数选项后面的按钮，调出测距轮校准选项进行重新校准工作。

校准步骤：在现场选取一平直路段，选定校准距离，在起点、终点处做好标记。在Meters to acquire选项内填入现场选取距离数值，然后死机将车辆行驶至起点位置，操作人员点击Start calibration 按钮并通知司机开始前进。行驶至终点后，司机将车辆对应起点相同位置停止于终点位置后，操作人员点击Stop calibration按钮，然后点击Calculate按钮，软件将自动计算光栅间隔并填入到光栅间隔选项内。操作人员记录计算出的数值后，再进行上述步骤再次校准。经过3~5次校准后，取平均值填入光栅间隔并保存驱动文件完成校准工作。

（4）由操作人员甲在操作程序采集选择窗口建立本次检测的文件名（本窗口界面左上方，在写入栏输入拟定的文件名后

点击其有侧“新建”）以及当前侧区的文件名（本窗口界面左下方，在写入栏输入拟定的文件名后点击其有侧“新建”），之后操作程序会自动进入采集窗口工作界面，点击采集窗口工作界面右下方的“开始”，同时向司机发布开始指令(行驶速度不宜超过35Km/h)。司机控制车子沿测区正常平稳行驶。由操作人员甲在观测操作程序中的图文，图象右上方有距离显示，待雷达天线前进超越当前测区的终点后（可从图象右上方有距离显示或工作面预先标记确认雷达天线前进是否已超越当前测区的终点），操作人员甲向司机发布停止指令，司机即停止车子。之后由操作人员甲保存文件（点击“保存信息”），同时也可用剪印屏幕的方法直接将所测得的雷达图像保存。然后，结束本测区检测（点击“停止检测”）。由操作人员甲从图文上直接判断本次测区的情况，在该测区均布的10测点，记录每个测点的数值及本测区内的最大值和最小值。注：所保存的文件通常默认保存在“C:\K2Fastwave\Mission\……”下。

数据保存路径设置界面，点击新建扫描，输入测区名称可

以完成测区建立，然后点击新建采集文件按钮进入采集界面。采集后数据可在此界面中选取后进行重命名、查看和删除数据的操作。

（5）通常以道路每1车道每纵向延伸5m为1测区。每1测区完成检测时，操作人员甲应检查数据文件及设备状态，文件应完整文件内容应正常，设备应正常，否则应重新检测或待设备调整正常后重新检测。

（6）进入下一测区时，重复如上所述诸条目之操作。

（7）待整个检测任务完成后，由操作人员甲保存检测信息，并退出操作程序（可直接点击操作程序主界面右上方的“×”），关闭笔记本电脑，之后解开电脑与雷达主机的连接线。之后再解开雷达主机与雷达供电电瓶的连接后再相继解开其余各处连接线。在检测结束后，本仪器所有设备应立即放置入整理箱。

4 数据处理

4.1 计算原理：

由于地下材料介质具有不同的介电常数，造成各种材料介质具有不同的电导性，电导性的差异影响了电磁波的传播速度。一般用下式计算电磁波在材料介质中的传播速度：

v = C / εr(1/2)

式中： v ——电磁波在材料介质中的传播速度；

C ——电磁波在空气中的传播速度（即约等于光速，取300 mm/ns ）；

εr ——材料介质的介电常数。

根据电磁波在材料介质中的双程走时以及材料介质的相对介电常数，用下式确定面层厚度。

T = (Δt*C) / [2 εr(1/2)]

式中： T ——材料介质厚度；

C ——电磁波在空气中的传播速度（即约等于光速，取300 mm/ns ）；

εr ——材料介质的介电常数。

Δt ——雷达所发射的电磁波在材料介质中的双程走

时。

4.2 在电脑中经检测程序分析雷达波所得的图象，形象地描绘了路基路面的剖面情况，在进行钻芯取样对比后，可直接从图象中判断路面厚度以及路基及各结构层布置情况。

分层结果图

层位示意图

5 报告

检测报告应包括检测路段路基路面或各结构层的厚度平均值、标准差、厚度代表值，并记录检测时天气状况、气温及工作面的基本情况。

6 短脉冲雷达的日常维护保养工作及注意事项

i.雷达主机与雷达天线以及笔记本电脑应分置与不同的

整理箱内，平稳放置。各连接线应分开收集。各螺栓

螺帽等小配件应集中放置在一处。

ii.雷达主机上各连接端口应将旋盖盖紧。

iii.笔记本电脑及雷达供电电瓶应定期充电。

iv.雷达天线应定期清理，宜用潮湿的布。切忌用各类洗涤剂及掺有各类洗涤剂的水清洗。切忌将液体直接置

与天线的各连接端口上。

v.如遇雨雪天气，不可使用本仪器进行道路检测。如所测设施表面有大量积水时，不可使用本仪器。

vi.本仪器检测所得数据，由于被检测物体的材料介电属性、天气、气温地温等各方面不确定因素较多，且目

前国内没有相关的详细的权威说明，不宜作为判断层

次厚度的数据。

vii.采集软件出现“雷达初始化未通过”错误，表示雷达主机和采集软件之间没有数据通讯，这种情况需要

检查：a.IP地址是否为192.168.200.X（X=2~198之间

任意整数）；b.是否是防火墙或杀毒软件阻止了软件

通讯；c.网线或电脑网络接口是否正常。一般以上三

项内容会造成该错误。

viii.采集软件出现“高压 +150V（70V）错误”，一般情

况下是由于电缆或天线内部线路短路造成。需联系北京博泰克仪器设备有限公司工程师进行维修事宜沟通。

ix.采集软件出现“通道校准错误”，是由于主机和天线之间没有通讯造成。这种错误多数情况由于电缆出现断路故障造成，也可能由于天线内部线路断路故障造成。出现此种错误需联系北京博泰克仪器设备有限公司工程师进行维修事宜沟通。