JT/T 940-2014
基本信息
标准号:
JT/T 940-2014
中文名称:公路断面探伤及结构层厚度探地雷达
标准类别:交通行业标准(JT)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
公路
断面
厚度
雷达
标准分类号
关联标准
出版信息
相关单位信息
标准简介
JT/T 940-2014 Highway structure defeat and layer thickness ground penetration radar.
1范围
JT/T 940规定了公路断面探伤及结构层厚度探地雷达(以下简称探地雷达)的产品结构与工作原理、技术要求、试验方法检验规则及标志、包装、运输和储存。
JT/T 940适用于公路断面探伤及结构层厚度探地雷达的生产、检验和使用。隧道衬砌厚度、结构层缺陷、钢架支撑或钢筋定位,桥梁构件钢筋或预应力束定位、结构厚度及钢筋保护层厚度、钢筋埋深等检测用雷达的生产检验和使用可参照执行。
2规范性引 用文件
下列文件对于本文件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 6587.4电子测量仪器 振动试验
GB 6587.5电子测量仪器 冲击试验
CB 9969.1工业产品使用说明书 总则
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。.
3.1探地雷达ground penetration radar
向被探测目标体发射高频电磁波東,通过观测反射电磁波的时间滞后及强弱特征研究目标体特性的电磁勘探装置。
标准内容
ICS 93.080.99
备案号:
中华人民共和国交通运输行业标准JT/T940—2014
公路断面探伤及结构层厚度探地雷达Highway structure defeat and layer thickness ground penetration radar2014-12-10发布
中华人民共和国交通运输部
2015-04-05实施
规范性引用文件
术语和定义
产品结构与工作原理
技术要求
试验方法
检验规则
标志、包装、运输和储存
JT/T940—2014
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JT/T940——2014
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由全国交通工程设施(公路)标准化技术委员会公路工程材料与仪器设备专业标准化工作组提出并归口。
本标准起草单位:交通运输部公路科学研究院、中国电波传播研究所、中国公路工程咨询集团有限公司、北京市道路工程质量监督站、浙江交科工程检测有限公司。本标准主要起草人:常成利、王春和、刘恒柏、施兴华、张凯、邢燕颖、毛利建、张朝荣、葛慧娟、张武毅。
HiiKAoNiKAca
1范围
公路断面探伤及结构层厚度探地雷达JT/T940—2014
本标准规定了公路断面探伤及结构层厚度探地雷达(以下简称探地雷达)的产品结构与工作原理、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存。本标准适用于公路断面探伤及结构层厚度探地雷达的生产、检验和使用。隧道衬砌厚度、结构层缺陷、钢架支撑或钢筋定位,桥梁构件钢筋或预应力束定位、结构厚度及钢筋保护层厚度、钢筋埋深等检测用雷达的生产、检验和使用可参照执行。2规范性引用文件
下列文件对于本文件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。GB6587.4电子测量仪器振动试验GB6587.5电子测量仪器冲击试验GB9969.1工业产品使用说明书总则3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
探地雷达groundpenetrationradar向被探测目标体发射高频电磁波束,通过观测反射电磁波的时间滞后及强弱特征研究目标体特性的电磁勘探装置。
冲击脉冲雷达impulseradar
在时域中获取数据的雷达。
天线系统antennasystem
包括发射机、接收机、发射天线和接收天线四部分。发射天线将发射机发射的脉冲信号转换为电磁波,接收机将接收天线接收到的电磁波信号转换为电信号。3.4
天线带宽antennabandwidth
天线工作的频谱宽度,通常为最大功率(中心频率)衰减3dB范围内最高和最低频率之差。4产品结构与工作原理
探地雷达由天线系统、控制单元和电缆等部件组成。发射天线按照控制单元的指令向介质中发射特定频率范围的电磁波,电磁波在传播过程中遇到物性变化的介质时将发生反射和折射,反射的电磁波1
iKAoNni KAca
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被接收天线所接收并传送回控制单元,从而探测出需要的目标或界面信息。探地雷达的结构示意及工作原理见图1。
说明:
一控制单元;
一发射天线:
一接收天线。
图1探地雷达结构及工作原理
技术要求
工作环境
工作环境如下:
a)环境温度,-15℃~50℃;
b)环境湿度,不大于85%RH。
5.2外观
外观应干燥、无缺损、无锈蚀,表面光滑、均勾,各部位说明文字、符号、铭刻标志、屏幕显示等清晰、完整。5.3通用要求
探地雷达结构要求如下:
结构应充分考虑工程现场操作的便携、快速特性;b)
天线应采用一体化设计,满足便携及车载工作需要;控制电缆可卷曲,便于携带,同时具备防水、防电磁干扰等能力:应配置测距装置;
应具有卫星定位系统接口;
防尘防水等级不低于IP54要求。硬件与软件
探地雷达硬件与软件要求如下:2
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控制单元适应频率应涵盖50MHz~2GHz范围,适用天线包括地面耦合天线和空气耦合天线;量化位数不低于16位;
显示屏宜选用彩色显示屏,分辨率不低于800×600;工作电源应选用轻便可充电电池,能保证系统连续工作4h以上;各项采集参数设置应具有自动设置和参数设置记忆的功能,可以载人已保存的参数设置:采集软件至少应包含伪彩图、波形堆积图和单道瞬变波形图等显示方式,在采集过程中可随时切换;
数据采集的触发模式应包含时间触发、距离触发和单次触发三种模式:采集软件应设置桩号修正功能。当采集软件上显示的桩号与实际桩号不一致时,可输入现场实际桩号进行校正,或经后期处理能够进行校正;采集软件中应具有自动或手动添加标记功能;采集软件应具有数据自动实时存储功能,同时可以回放已存储的测试数据:后处理软件可对数据文件进行拆分、合并,单个文件可按照给定的标记间距自动进行插道、抽道处理;
后处理软件可定位目标物的深度、水平位置,同时可对多目标信息进行统计并输出;后处理软件可自动或手动追踪结构层位,显示、输出结构层厚度数据和曲线图像;采集软件和后处理软件应有中文版本。性能要求
探地雷达性能要求见表1。
探地雷达性能要求
参数类别
采集参数
可选性
技术性能
测试性能
增益(dB)
时窗(ns)
扫描速率(道/s)
每道最大采样点数
信号叠加次数
单个文件最大容量(道)
时间抖动
振幅抖动
长时间的时间稳定性
长时间的振幅稳定性
时窗线性度
信噪比
穿透能力
10cm厚度
深度测
试误差
10cm厚度
以下(mm)
空气耦合
地面耦合
空气耦合
地面耦合
20~~+130
5~1500
≥512
≥10.000
≥10%
≤10%
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JT/T940—2014
参数类别
测试性能参数
工作环境
适应性
6试验方法
试验仪器和器具
试验仪器和器具如下:
测距传感器误差
抗振动性
抗冲击性
表1(续)
抗振动性试验后技术性能和测试性能均满足参数要求抗冲击性试验后技术性能和测试性能均满足参数要求全站仪,光电测距准确度等级为Ⅱ级;a)
游标卡尺,量程20cm,分辨率0.02mm;钢卷尺,量程5m,分度值1mm;
温湿度计,温度量程-10℃~60℃,分度值0.2℃;湿度量程1%RH~100%RH,分度值1%RH;
高精度支架,竖向高度调节为螺旋式:振动台,符合GB6587.4试验要求;冲击台,符合GB6587.5试验要求。6.2外观
用目测和手感检查控制器、发射与接收天线、显示器、传输线缆的外观,应符合5.2的要求。6.3采集参数可选性
6.3.1增益、时窗、扫描速率、每道最大采样点数、信号叠加次数的检验可在雷达系统启动预热后,在采集参数设置界面中查看其调节范围是否满足5.4的要求。6.3.2单个文件最大容量的检验可以通过雷达系统启动预热后,以时间或距离驱动模式采集数据,查看其文件最大容量是否满足5.4的要求。6.4技术性能参数
6.4.1时间抖动
试验步骤如下:
调节测试空间温度为20℃±2℃;a)
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,天线辐射面与金属板的距离为天线波长的2倍,允许误差±2mm;按产品技术条件规定设置参数,开机预热后连续采集不少于300道数据,抽取中间连续100道c
数据,不进行滤波和背景消除等实时处理:用△t表示金属板回波的波至时间,即从直达波峰值点到金属板回波峰值点之间的时间间隔,d)
时间抖动Ji由式(1)计算得到,应满足5.4的要求。Amm - Atmm × 100%
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式中:Jime
说明:
时间抖动:
-100道数据中,波至时间最大值;100道数据中,波至时间最小值:-100道数据中,波至时间平均值。1——天线:
2——高精度支架;
3金属板。
图2雷达性能检验布置示意图
6.4.2振幅抖动
试验步骤如下:
测试空间温度和测试现场布置同6.4.1a)、b);a
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按产品技术条件规定设置参数,其中增益采用固定增益,使反射波的幅度为满量程的60%,开b)
机预热后连续采集不少于300道数据,抽取中间连续100道数据,不进行滤波和背景消除等实时处理;
振幅抖动Jm由式(2)计算得到,应满足5.4的要求。Amx - Amin ×100%
式中:Jamp
振幅抖动;
-100道数据中,金属板回波波形的振幅最大值;-100道数据中,金属板回波波形的振幅最小值;-100道数据中,金属板回波波形的振幅平均值。6.4.3长时间的时间稳定性
试验步骤如下:
测试空间温度和测试现场布置同6.4.1a)、b);(2)
按产品技术条件规定设置参数,开机预热后连续采集数据120min,然后每隔1min抽取一道数b)
据,共抽取120道数据;
长时间的时间稳定性LT由式(3)计算得到,应满足5.4的要求。LT =
式中:LT-
长时间的时间稳定性;
ITmax - T2o
×100%
-20min~120min间测量到的波至时间最大值;-20min时测量到的波至时间。
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6.4.4长时间的振幅稳定性
试验步骤如下:
测试空间温度和测试现场布置同6.4.1a)、b);按产品技术条件规定设置参数,开机预热后连续采集数据120min,然后每隔1min抽取一道数b)
据,共抽取120道数据;
长时间振幅稳定性LS由式(4)计算得到,应满足5.4的要求。1Amm - Azol × 100%
式中:LS长时间的振幅稳定性;Amax
-20min~120min间金属板回波波形的振幅最大值;A20
-20min时金属板回波波形的振幅值。6.4.5时窗线性度
试验步骤如下:
测试空间温度同6.4.1a);
如图2布置测试现场,将天线夹持固定,使其底面水平。开机预热,按产品技术条件规定设置b)
参数,不进行滤波和背景消除等实时处理;调节平台升降螺杆,将测试用天线置于金属板的反射信号在时窗的25%位置,测量天线底面距金属板的高度h,,做全反射试验,并从相应记录波形中求出金属板回波的波至时间t;d)
重复步骤c),分别将测试用天线置于金属板的反射信号在时窗的50%位置和金属板的反射信号在时窗的75%位置高度处做全反射试验,测量天线底面距金属板的高度hz、h3,并从相应记录波形中求出金属板回波的波至时间t2、ts,则两个时间因素系数C1、C2分别定义为式(5)、式(6);
C = hz -h,
tz - t
C = ha - h
ts - t2
e)时窗非线性系数V可由式(7)求得,应满足5.4的要求。V=
6.4.6信噪比
试验步骤如下:
测试空间温度同6.4.1a);
IC2-C,
×100%
如图2布置测试现场,将天线夹持固定,使其底面水平,天线高度为天线波长的2倍,允许误差b)
2mm。开机预热,按产品技术条件规定设置参数,其中增益采用固定增益,使反射波的幅度为满量程的60%,连续采集不少于100道数据,不进行滤波和背景消除等实时处理;每道数据的信噪比SNR:由式(8)计算得到:c
式中:SNR
第i道数据的信噪比;
第i道数据中金属板回波信号的最大振幅值;(8)
一第i道数据中金属板回波后信号的最大振幅值;d)取100道数据的信噪比均值作为系统信噪比,应满足5.4的要求。N
SNRave
式中:SNR.
系统信噪比;
第1道数据的信噪比;
记录道数,取100。
6.4.7穿透能力
空气耦合天线穿透能力
试验步骤如下:
JT/T940-2014
采用介电特性相对稳定的纯净水作为试验环境,试验设备布置如图3a)所示。在水底面放置a)
一个1m×1m的金属板,天线底面距离水面为天线中心频率的两倍波长(空气中),允许误差±2mm,试验水深T,不低于天线中心频率的两倍波长(水中);b)
调节试验空间温度为20℃±2℃,保持30min后开始试验:c)
开机预热并设置参数,记录雷达波在空气与水分界面的回波幅度A和穿透水层后在水层底面的回波幅度Aw:
深度穿透指数DPI由式(10)计算得到,应满足5.4的要求。A×100%
式中:DPI一
深度穿透指数;
穿透水层后的回波幅度;
-空气与水分界面的回波幅度。
6.4.7.2地面耦合天线穿透能力
试验步骤如下:bzxz.net
a)采用介电特性相对稳定的纯净水作为对比环境,试验设备布置如图3b)所示。将面积四倍于天线底面的金属板平放在充满水的池底,调节天线固定平台使天线底面接近水面,底面与水面间隔不超过2mm,试验水深T不低于天线中心频率的两倍波长(水中);按照6.4.7.1中b)、c)和d)的步骤进行试验,应满足5.4的要求。b)
说明:
空气耦合天线:
试验水体:
一地面耦合天线。
图3雷达穿透能力检验示意图
JT/T940—2014
6.5测试性能参数
6.5.1深度测试误差
试验步骤如下:
空气耦合天线根据6.4.7.1a)安装天线,地面耦合天线根据6.4.7.2a)安装天线;试验前调节试验环境温度为20℃±2℃,并将试验用纯净水放置在试验环境中2h以上;b
将雷达系统各组件用线缆连接好,开启并预热系统;c
水槽中注人试验用纯净水,水深不超过10cm,用游标卡尺测量水深并记录d,;d)
启动探地雷达检测100道数据,记录雷达波的水体双程走时平均值,并根据式(11)计算水体e
深度测试值h,:
式中:—经过标定的电磁波在纯净水中的速度,单位为米每纳秒(m/ns);-电磁波在水中的双程走时,单位为纳秒(ns);t
根据式(12)计算探测深度误差4h,应满足5.4的要求:f)
Ah =[h,- d,]
提升天线,增加水槽中纯净水至不低于10cm深,用游标卡尺测量水深并记录dz;g)
重复步骤d),计算出水体深度的测试值h2,按照式(13)计算相对误差e,应满足5.4的要求。e=
测距传感器误差
[hz- d2]
非车载测距轮式测距传感器误差:6.5.2.1
将探地雷达各组件连接好,开启并预热;a)
选择平整直线路段,用全站仪量取10m试验长度L标,分别在起始、终止点做标记;b)
将非车载测距轮中心线对准起始点标记,启动探地雷达开始检测,匀速推动测距轮向前移动c)
当测距轮中心线与终点标记对准时停止,记录探地雷达输出的距离测试值L,精确至0.005m,由式(14)计算测距传感器误差AL,应满足5.4的要求。1Lm标×100%
式中:AL,测距传感器相对误差:L标
L测——测距传感器测试值,单位为米(m);L标—试验长度标准值,单位为米(m)。6.5.2.2车载测距轮式测距传感器误差:a)将探地雷达各组件连接好,开启并预热;选择平整直线路段,用全站仪量取100m试验长度L标,分别在起始、终止点做标记;b)
将车载测距轮中心线对准起始点标记,启动探地雷达开始检测,检测车出发沿车道线平行方c)
向驶向终点,当测距轮中心线与终点标记对准时停止,记录探地雷达输出的距离测试值L测,精确至0.005m,由式(14)计算测距轮误差4L,应满足5.4的要求。6.6工作环境适应性
6.6.1抗振动性
抗振动性试验按照GB6587.4第I组要求进行。试验结束后,按照6.4的方法检验技术性能参数8
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