| 题名 | 基于正反演方法的公路介电特性及厚度无损检测方法研究 |
| 作者 | 尹德 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2017-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘小军 |
| 关键词 | 探地雷达 超宽带天线 正反演 2D-FDTD 介电参数估计 |
| 学位专业 | 电子与通信工程 |
| 中文摘要 | 探地雷达是一种基于电磁波技术的新型无损检测装备，具有效率高、无损害、 连续快速测量等特点，广泛应用于地下管线探测、空洞检测、公路质量评价等领 域中。 路面结构层的厚度和介电常数是高速公路检测的重要内容。 目前针对公路 质量评价的研究大多局限于路面结构层厚度的检测，对路面材料的介电特性的研 究目前还处于起步阶段。 本文针对上述探地雷达应用于公路质量检测中目前存在的问题，基于电磁场 理论的基本原理，通过分析电磁波在路面结构层介质中的传播特点， 利用探地雷 达系统进行实验， 研究了路面结构层的介电特性和厚度的估计方法，建立了电磁 波在路面结构层状介质结构中传播的 2D—FDTD 正演模型并编写了该正演模型 的计算程序，同时，基于该正演模型和反演理论， 利用变步长随机梯度下降法和 遗传算法，提出了一种新的反演方法。 本文主要研究工作和研究成果如下： （ 1） 基于电磁场理论和探地雷达原理，分析并推导出了电磁波在多层层状 体系结构中传播的特点，建立了电磁波在各种不同层状体系结构中传播的总反射 模型。 （ 2） 基于公路检测的需求，设计了一款超宽带 TEM 喇叭天线，同时基于 TEM 天线的优化原理，通过在天线末端加载延展面和加载电阻的方式优化该天 线，实测结果表明，该天线在 0.9GHz～12.6GHz 具有小于 2 的电压驻波比，时 域波形保真性良好，适合用于公路检测。 （ 3） 基于电磁波在层状体系结构中传播的总反射模型，利用二维的时域有 限差分法，建立了电磁波在层状体系结构中传播的正演模型，并编写了该正演模 型的程序。 （ 4） 利用编写的正演模型程序，系统地分析了层状体系结构各结构层的各 个参数对雷达反射回波的影响，并得出了相应的结论。 同时， 基于变步长随机 梯度下降法和遗传算法，提出一种实用的反演方法， 提高了计算速度，大大减少了计算量。 并基于该反演方法， 在 matlab 中编写了一款反演软件。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 雷达 ; 电磁场 |
| 公开日期 | 2017-06-08 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/11010]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 尹德. 基于正反演方法的公路介电特性及厚度无损检测方法研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2017. |
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