基于小波分析的探地雷达钢筋检测

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探地雷达近年来广泛应用在钢筋混凝土的检测中,但是仍存在不少问题需要解决。例如钢筋直径探测问题和深埋藏钢筋位置探测问题就是两个难题。本文将探索用小波变换理论解决这两个问题。本文简要介绍探地雷达探测钢筋混凝土的原理,以及探地雷达在土木工程中的应用。分析了小波变换理论处理探地雷达信号存在的问题和取得的进展。详细论述小波变换的基本理论和各种小波函数的特点,指出了利用小波变换处理探地雷达这种瞬态信号的优势。 对于深埋钢筋位置的探测,本文采用提取瞬态参数的方法进行识别。通过对试件雷达波形的研究,探讨了雷达灰度图的本质。即钢筋的存在影响雷达波的相位,而不是某些学者认为的主要影响振幅。相位的改变形成双曲线,从而显示钢筋的位置。但对于埋入较深的钢筋,可能得不到明显的双曲线。针对雷达灰度图的这种缺点,本文提出了新的方法,利用小波变换提取各级的瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率特别是模的极大值形成新的雷达图像,从而判断出难以识别的埋入较深的钢筋位置。 钢筋直径的识别是雷达法长期未能解决的一个难题。本文论述了传统的连续小波变换和离散小波变换的优缺点,并详细介绍静态小波变换的历史和理论。选取合适的小波函数,利用静态小波变换的方法获得小波变换第五级细节系数的等高线图,产生了新的雷达图像能够反映钢筋直径的信息,通过比拟的方法,我们得到精度较高的钢筋直径;同时我们也得到钢筋的位置,比用雷达灰度图得到的钢筋位置更精确。在静态小波变换中,小波函数的选择对钢筋直径的识别具有重要意义,通过得到不同小波基的雷达图像,我们发现小波函数选取的原则:具有越小紧支撑性和正交性的小波函数比较能够显示钢筋直径的信息。 本文的工作对探地雷达在钢筋混凝土的推广应用,扩大识别范围,提高识别精度具有重要意义。
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