目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 基于探地雷達的鋼筋目標識別與定位方法 2
1.2.2 混凝土隱蔽缺陷探地雷達增強成像方法 4
1.2.3 基于探地雷達的鋼筋直徑檢測方法 4
1.2.4 基于探地雷達的鋼筋銹蝕檢測方法 5
參考文獻 7
第2章 探地雷達的電磁波基本理論 11
2.1 電磁波傳播的基本規(guī)律 11
2.1.1 Maxwell方程組 11
2.1.2 本構關系 12
2.1.3 電磁波的波動特征 12
2.1.4 電介質的電性參數(shù) 14
2.1.5 電磁波的反射與透射 15
2.1.6 電磁波的衰減 17
2.2 探地雷達的工作原理 18
2.2.1 硬件系統(tǒng)組成 18
2.2.2 數(shù)據(jù)采集方式 19
2.2.3 探測方式 20
2.2.4 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式 21
2.2.5 探地雷達的性能指標 23
2.3 鋼筋目標的探地雷達回波特征 24
2.3.1 鋼筋回波信號的顯著特性 25
2.3.2 鋼筋回波特征的影響因素 25
2.4 天線極化方式及其應用 27
2.4.1 線極化、圓極化和橢圓極化 28
2.4.2 線極化組合形式 32
2.4.3 混合極化 32
2.4.4 極化探地雷達的應用 34
2.5 探地雷達數(shù)據(jù)預處理 35
2.5.1 去除天線耦合 35
2.5.2 直流偏移校正 36
2.5.3 零時校正 36
2.5.4 背景雜波去除 36
2.5.5 增益 39
2.5.6 濾波 40
2.5.7 實例分析 42
2.6 本章小結 46
參考文獻 46
第3章 探地雷達的鋼筋智能識別 50
3.1 深度學習模型概述：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 50
3.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的基本原理 50
3.1.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡訓練過程 55
3.1.3 深度學習目標檢測算法 60
3.2 數(shù)據(jù)集構建 66
3.2.1 混凝土內鋼筋數(shù)據(jù)的采集 66
3.2.2 數(shù)據(jù)預處理 66
3.2.3 數(shù)據(jù)標注與劃分 68
3.3 目標識別算法的訓練與驗證 70
3.3.1 模型的前向傳播 70
3.3.2 模型的反向傳播 72
3.3.3 非極大值抑制 75
3.3.4 模型驗證 75
3.4 實例分析 77
3.4.1 探地雷達鋼筋數(shù)據(jù)集建立案例 77
3.4.2 訓練與測試結果分析 78
3.5 本章小結 81
參考文獻 81
第4章 混凝土隱蔽缺陷探地雷達識別與成像 84
4.1 混凝土隱蔽缺陷電磁響應仿真與實測分析 84
4.1.1 隱蔽缺陷仿真模型 84
4.1.2 實測數(shù)據(jù)分析 90
4.2 基于探地雷達數(shù)據(jù)集的遷移學習智能識別算法 92
4.2.1 遷移學習數(shù)據(jù)集 92
4.2.2 混凝土隱蔽缺陷數(shù)據(jù)集 93
4.2.3 訓練與測試結果分析 94
4.3 逆時偏移 95
4.3.1 基于爆炸反射面的逆時偏移成像 95
4.3.2 基于互相關的逆時偏移成像 97
4.3.3 基于Poynting矢量分解的逆時偏移成像 99
4.3.4 逆時偏移成像結果 101
4.4 本章小結 104
參考文獻 104
第5章 混凝土鋼筋網(wǎng)屏蔽效應及雜波抑制 106
5.1 鋼筋網(wǎng)屏蔽效應 106
5.1.1 電磁波在鋼筋混凝土中的傳播和衰減規(guī)律 106
5.1.2 金屬圓柱體散射的解析解 107
5.1.3 FDTD仿真結果分析 109
5.1.4 室內試驗結果分析 111
5.2 基于深度學習的鋼筋雜波抑制 114
5.2.1 殘差通道注意力網(wǎng)絡框架 114
5.2.2 數(shù)據(jù)集建立 116
5.2.3 數(shù)值驗證 120
5.2.4 實驗室驗證 122
5.3 實例分析 123
5.3.1 地鐵隧道探地雷達天線選型 123
5.3.2 無砟軌道板脫空探測試驗 126
5.3.3 隧道壁后空洞探測試驗 128
5.4 本章小結 130
參考文獻 130
第6章 結合探地雷達與電磁感應的雙探頭檢測方法 133
6.1 電磁感應原理 133
6.1.1 電磁感應現(xiàn)象 133
6.1.2 電磁感應法檢測原理 134
6.1.3 電磁感應數(shù)據(jù)處理 135
6.1.4 鋼筋檢測儀 137
6.2 探地雷達與電磁感應雙探頭鋼筋檢測儀 138
6.3 雙探頭鋼筋檢測儀標定試驗 139
6.3.1 標定試驗平臺 140
6.3.2 電磁感應標定試驗結果 141
6.4 混凝土內鋼筋特征反演方法 144
6.4.1 基于最小均方誤差的鋼筋特征反演方法 144
6.4.2 基于1D CNN的鋼筋特征反演方法 154
6.5 實例分析 158
6.5.1 室內試驗 158
6.5.2 現(xiàn)場試驗 162
6.6 本章小結 163
參考文獻 164
第7章 基于雙極化探地雷達的鋼筋檢測方法 168
7.1 圓柱體散射理論 168
7.1.1 TMy極化下的散射 169
7.1.2 TEy極化下的散射 170
7.1.3 相對振幅比與相位差 170
7.2 相位差增強成像方法 172
7.3 相位差鋼筋直徑估計方法 173
7.3.1 交叉小波變換 173
7.3.2 鋼筋直徑估計 175
7.4 實例分析 175
7.4.1 雙極化相位差增強成像方法實例 175
7.4.2 雙極化相位差鋼筋直徑估計方法實例 182
7.5 本章小結 188
參考文獻 189
第8章 鋼筋早期銹蝕檢測 191
8.1 極化探地雷達系統(tǒng)和極化校準 191
8.1.1 極化探地雷達系統(tǒng) 191
8.1.2 極化校準 194
8.2 極化分解方法 198
8.2.1 相干矩陣 198
8.2.2 H-α分解法 198
8.3 實例分析 201
8.3.1 鋼筋加速銹蝕方案 201
8.3.2 單極化探地雷達數(shù)據(jù)分析 204
8.3.3 混合極化探地雷達數(shù)據(jù)分析 208
8.4 本章小結 217
參考文獻 217