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JT/T1060-2016桥梁隧道结构用工程雷达1范围本标准规定了桥梁隧道结构用工程雷达(以下简称工程雷达)的产品构成、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存。本标准适用于公路工程中桥梁、隧道混凝土结构检测用工程雷达的生产、检验和使用。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T6587电子测量仪器通用规范GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T9330.1塑料绝缘控制电缆第1部分:一般规定JT/T940一2014公路断面探伤及结构层厚度探地雷达3术语与定义JT/T940一2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1控制单元control unit(C/U)用于提供天线系统工作时的控制信号和时序,并完成数据采集、显示和存储功能的设备。也称雷达主机。3.2穿透深度depth of penetration在给定介质中雷达信号可以穿透的最大深度范围。3.3相对介电常数relative permittivity介电常数和真空中的介电常数的比值。是反映地下介质电性的一个重要参数。3.4记录道scan在选择的时窗范围内观察记录的回波信号幅度序列。3.5增益gain对记录道进行幅度补偿处理的时间函数。3.6扫描速率scan rate雷达每秒钟采集的记录道数。蜀Z.Z沁
JT/T1060-20165.5通用要求5.5.1结构设计5.5.1.1工程雷达控制单元应一体化设计,满足单人便携要求。5.5.1.2整机防尘防水等级不低于P54要求。5.1.1.3应具备电源中断数据自动保存功能。5.1.1.4应配备可充电电池,方便携带及更换且应具备电量提示功能。5.1.1.5控制电缆可卷曲、便于携带,符合GB/T9330.1的规定。5.1.1.6应配置测距装置,且具备触发采集功能。5.1.1.7宜具有卫星定位系统接。5.5.2功能要求工程雷达功能要求见表1。表1工程雷达功能要求序号参数类别要求触发模式时间触发、测距仪触发、单次触发可选位置信息记录应通过测距装置或全球定位系统(GPS)装置记录位置信息3标记应能自动或手动添加标记4实时探测功能典时埏理筑原应能通过背景消除带通滤彼信号香加去除干扰5显示方式应能选彩色位图显示,堆积波形显示,单道瞬变波形显示6参数记忆有默认参数,应能保存用户自定义参数,载入已保存参数1数据存储及回放探测数据实时存储,应能回放存储数据8参数编辑文件头参数、标记信息、里程桩号信息、相对介电常数等应能修改9数据编辑应能对数据进行剪切、拆分、合并、插值、抽道、反序等处理10图像编辑应能进行放大、缩小、拉伸、压缩、保存处理11坐标处理水平方向距离归一化、深度方向时深转换处理12振幅处理应能自动、手动、局部或整体调节增益数据处理功能13滤波处理应能进行FIR或IR的高通、低通、带通滤波、反褶积等处理14信号归位偏移处理,使反射波归位、绕射波收敛15目标定位应能定位、统计异常深度和水平位置16层位识别应能追踪层位,显示、输出层厚曲线17报表输出应能生成桥隧层厚报表或病害统计表注:FIR(Finite Impulse Response),有限长单位冲激响应;IR(Infinite Impulse Response),无限脉冲响应。5.6性能要求工程雷达的主机性能、技术性能、测试性能均应符合表2规定。蜀Z.ZS心.ET
JT/T1060-20166.3外观目测检查,应符合5.2的要求。6.4环境适应性分别参照GB/T6587温度、湿度试验方法进行相应试验,应符合5.3的要求。6.5机械环境适应性分别参照GB/T6587振动、冲击试验方法进行试验,应符合5.4的要求。6.6结构设计通过实际操作、验证,评估工程雷达的设计水平,应符合5.5.1的要求。6.7功能要求通过实际操作,检查产品的功能,应符合5.5.2的要求。6.8主机性能6.8.1增益、时窗、扫描速率、每道采样点数、信号叠加次数的检验可在雷达启动预热3mn后,在采集参数设置界面中查看其调节范围,应符合5.6相应要求。6.8.2工作时间的检验可在雷达启动预热3min后,记录雷达的连续工作时间,应符合5.6相应要求。6.8.3通过查看主机连接不同中心频率的天线开机能否玉常工作,对天线中心频率进行检验。能够正常工作的天线中心频率,应符合5.6相应要求。闪2·Z50.TN上16.9深度穿透指数试验步骤如下:)将天线架设在高精度支架上并使其底面水平,采用介电特性相对稳定的纯净水作为对比环境,以穿透水介质和空气的能力比值来衡量工程雷达系统的深度穿透能力,试验设备布置如图2所示;天线发射接收水体高精度支架图2工程雷达深度穿透指数检验示意图b)将面积不小于4倍天线底面的金属板(金属板的长宽分别不小于天线底面长宽的2倍)平放在充满水的容器底,容器宜采用非金属非磁性材料,容器长宽分别不小于天线底面长宽的3倍,高不小于3倍雷达电磁波波长(水中)。天线底面紧贴水面,且保证天线底面几何中心与金属板中心连线与金属板平面垂直。水体上表面到金属板上表面的距离为2倍雷达电磁波波蜀Z.Z沁
JT/T1060-2016长(水中),允许误差±2mm;c)按产品技术手册设置参数,开机预热20min后,记录在水中金属板的反射幅度A.;然后将容器移走,将天线放到金属板正上方2倍雷达电磁波波长(空气)处,允许误差±2m,记录在空气中金属板的回波幅度A。用式(1)计算深度穿透指数,测试结果应符合5.6的深度穿透指数要求。DPIA×1009%(1)》式中:DPI—深度穿透指数;A,一穿透水层后的金属板反射回波信号振幅值;Ar—空气中金属板反射回波信号振幅值。6.10振幅抖动天线发射接收度支架金属板图3工程雷达性能检测示意图试验步骤如下:)如图3布置测试现场,将天线夹持固定在高精度支架上并使其底面水平,天线辐射面与金属板的距离为2倍雷达电磁波波长(空气),允许误差±2mm;b)按产品技术手册设置参数,开机预热20mim后,不进行滤波和背景消除等实时处理,连续采集不少于300道数据,抽取中间连续100道数据;c)振幅抖动J由式(2)计算得到,测试结果应符合5.6振幅抖动要求。Jm=1A×100%(2)》A=maxAA2AoAmin =minAIm,A2,A1oImA=1As+Al+,+Ao三100式中:|A,m一—第i道数据金属板反射回波的最大振幅值,i=1,2,…,100:Inap振幅抖动。6.11时间抖动试验步骤如下:a)测试现场布置以及数据采集同6.3.8a)、b);b)用△:表示金属板反射回波信号的波至时间,即从直达波峰值点到金属板反射回波峰值点之间的时间间隔,时间抖动J由式(3)计算得到,测试结果应符合5.6的时间抖动要求。△tms-△tmm×1009%Je=△l(3)式中:△1一100道数据中,金属板反射回波波至时间最大值,单位为纳秒(ns);Z.Z心
JT/T1060-2016△1m一l00道数据中,金属板反射回波波至时间最小值,单位为纳秒(ns);△1一l00道数据中,金属板反射回波波至时间平均值,单位为纳秒(ns);Jmc一时间抖动。6.12长时间稳定性试验步骤如下:a)测试现场布置同6.3.8a);b)按产品技术手册规定设置参数,开机预热20m后,不进行滤波和背景消除等实时处理,连续采集数据120min,每隔1min抽取一道数据,共抽取120个波形。根据式(4)计算长时间稳定性LS,测试结果应符合5.6的长时间稳定性要求。S=A-Aml×100%(4A20式中:LS—长时间稳定性:Ar一20min~120min间金属板回波波形的振幅最大值;Ao一一20min时金属板回波波形的振幅值。6.13时窗线性度试验步骤如下:)如图3布置测试现场,将天线夹持固定在高精度支架上并使其底面水平:b)按产品技术手册设置参数,开机预热20mim,不进行滤波和背景消除等实时处理:?)调节高精度支架升降螺杆使金属板的反射回波信号在时窗的25%位置,测量天线底面距金属板的高度九,,并从相应记录波形中求出金属板反射回波信号的波至时间1;d)重复步骤c),分别使金属板的反射回波信号在时窗的50%位置和金属板的反射回波信号在时窗的75%位置高度处,测量天线底面距金属板的高度2、h,,并从相应记录波形中求出金属板反射回波信号的波至时间2、3,则两个时间因素系数分别定义为:C1=(h2-h)/(t2-t1)(5)C2=(h3-h2)/(t3-t2)(6)e)时窗线性度可由式(7)求得,测试结果应符合5.6的时窗线性度要求。1C2-C1V=(C,+C,)2(7)6.14信噪比试验步骤如下:a)测试现场布置以及数据采集同6.3.8a)、b):b)根据式(8)计算第i道数据的信噪比SVR,:AMPSNR.=AN.(8)式中:SWR—一第i道数据的信噪比;AMP一一第i道数据中,金属板反射回波信号的振幅最大值:AN,一第i道数据中,背景干扰(噪声)的振幅最大值。c)取100道数据的信噪比均值SWR作为系统信噪比,根据式(9)计算,测试结果应符合5.6的信噪比要求。蜀Z.Z沁
JT/T1060-2016SNR,i=1(9)N式中:N—记录道数,取100。6.15水平定位误差试验步骤如下:)将雷达系统各组件连接好,开启雷达并按产品技术手册规定设置参数,将触发距离设为最小,预热20min;b)准备好平整直线路段,用钢卷尺量取20m长度,并分别在起始、终止点做标记:℃)将测距装置中心线对准起始点横线,启动雷达系统测距仪触发模式开始检测,匀速推动测距轮向前移动,当测距轮中心线与终点横线对准时停止,记录雷达系统输出的距离测试值L,精确至0.005m。按照式(10)计算水平定位误差E,应符合5.6的水平定位误差要求。E-1L-Ll×10%(10)式中:E.—一水平定位误差;L—测距仪测试值,单位为米(m);Lkm一长度标定值,单位为米(m)。6.16深度测量误差试验步聚如下:a)试验前将试验用纯净水放置在试验空间2h以上;b)如图2布置测试现场,将天线夹持固定在高精度支架上并使其底面水平,将面积不小于4倍天线底面的金属板平放在充满水的容器底,天线底面紧贴水面;c)按产品技术手册设置参数,开机预热20min;d)向容器注入试验用纯净水,深度不超过10cm,用游标卡尺测量水深并记录d;?)不进行滤波和背景消除等实时处理,连续采集不少于300道数据,抽取中间连续100道数据;记录水体的雷达电磁波双程走时平均值T.,并根据式(11)计算水体深度测试值h1:hd =X 2(11)式中:v—一经过标定的试验用纯净水电磁波传播速度,单位为米/纳秒(/ns);T一水体的雷达电磁波双程走时平均值,单位为纳秒(s)。f)根据式(12)计算探测深度误差△h,应符合5.6的深度测量误差要求:△h=|h-d1(12)g)提升天线,增加水槽中纯净水至不低于10m深,用游标卡尺测量水深并记录d2,天线底面恰好紧贴水面:h)重复步骤e),计算出水体深度的测试值h2,按照式(13)计算相对误差e,应符合5.6的深度测量误差要求。1h2-d2×100%e =(13)d注:天线中心频率小于8O0MHz时只进行a)、b)、c)、g)、h)步骤。筑ZS心.ET
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