Фильтр по тематике

Георадар: обзор решения для неразрушающего контроля бетонных конструкций

Радиовидение – современный неразрушающий метод испытаний материалов, который позволяет обнаруживать и оценивать дефекты. Данный метод основан на использовании эффекта отражения и рассеяния радиоволн на границе раздела двух сред с разными электромагнитными свойствами. Технологии радиовидения активно используются в авиации, медицине, металлургии и строительстве. Компания «ПЛАНАР» – отечественный разработчик электронного оборудования – разработала прототип устройства «ГЕОРАДАР» на базе компактного векторного анализатора цепей, который позволяет значительно оптимизировать время и ресурсы при испытаниях бетонных конструкций.
25.12.2023 2396 0
Георадар: обзор решения для неразрушающего контроля бетонных конструкций

Введение

Ключевую роль неразрушающий контроль играет в строительстве и ремонте зданий и сооружений. Использование георадара для контроля бетонных конструкций позволяет эффективно решать ряд проблем, связанных с их состоянием и надёжностью.

  1. Обнаружение скрытых дефектов без разрушений: одной из основных проблем при работе с бетоном является то, что многие дефекты (трещины, включения, коррозия арматуры) могут быть невидимыми. Георадар позволяет выявить эти проблемы, что позволяет принимать меры по их устранению до того, как они достигнут критического уровня.
  2. Экономия ресурсов: использование георадара позволяет более точно определить объём ремонтных работ. Это существенно оптимизирует процесс ремонта и позволяет сократить затраты на ресурсы и время.
  3. Повышение безопасности: георадар помогает выявить потенциальные опасности, связанные с дефектами бетона. Это особенно важно в случае инфраструктурных объектов, таких как мосты и тоннели, где безопасность играет критическую роль.
  4. Оценка бетонных конструкций: при приобретении нового жилья георадар помогает оценить состояние бетонных конструкций.

В течение короткого времени инженеры компании «ПЛАНАР» создали макет георадара, разработали программное обеспечение (ПО) и приступили к его испытаниям (рис. 1).

В макете используется технология непрерывного излучения со ступенчато изменяемой частотой [2], что позволяет получить изображение бетона в двухмерных или трёхмерных измерениях с высоким пространственным разрешением на глубину до 80 см.

Для обработки и визуализации результатов исследования георадар подключается к ноутбуку по USB и работает с программным обеспечением RadioVision на операционной системе Windows.

Конструкция макета георадара

Конструктивно георадар представляет собой электронное устройство, оснащённое блоком антенн, радиомодулем RIM5055 VNA для формирования и приёма радиосигналов.

Георадар работает от аккумуляторной батареи, которая обеспечивает непрерывную работу в течение 3 часов. Аккумулятор имеет индикатор уровня заряда. По периметру георадара размещены лазерные направляющие (рис. 2).

Конструкция георадара обеспечивает необходимое расстояние от блока измерения до поверхности (0,8 см), а также надёжное сцепление с поверхностью сканируемого объекта для достижения лучшей точности измерения.

Корпус спроектирован с учётом требуемого температурного режима работы. Для этого был проведён тепловой расчёт модели (рис. 3).

Дизайн макета предполагает модульность для использования нескольких типов антенн. В дальнейшем размеры макета георадара будут уменьшены в 1,5–2 раза.

Програмное обеспечение

Для анализа и визуализации данных, полученных с помощью Георадара, разработано программное обеспечение под названием RadioVision (рис. 4).

На данный момент оно поддерживается операционной системой Windows. Программное обеспечение позволяет проводить измерения в двух режимах сканирования: линейный и площадной [3].

Линейный режим сканирования (B-cкан) позволяет получать изображения поперечного среза исследуемой среды (рис. 5).

Площадной режим сканирования (С-скан) позволяет получать изображения продольного среза исследуемой среды, а также формировать трёхмерные изображения (рис. 6).

По полученному изображению можно точно определить местоположение объектов и их размеры. Для удобства визуального восприятия имеется возможность отметить объекты тегами, которые содержат информацию о типе объекта, координатах (рис. 7).

В программном обеспечении для улучшения качества изображения применяются следующие функциональные возможности [4, 5].

  • Коррекция нулевого зазора (или нулевого отсчёта) позволяет уточнить начальные параметры измерения.
  • Настройка шага сканирования позволяет выбирать оптимальный интервал для сбора данных.
  • Применение линейных и нелинейных методов фильтрации позволяет улучшить качество и читаемость данных.
  • Настройка контрастности изображения помогает выделить детали и особенности структуры объекта.

Результаты сканирования могут быть сохранены для последующего анализа и сравнения результатов.

Результаты испытаний георадара

В процессе разработки георадара был проведён ряд экспериментов, в частности, сканирование плиты-перекрытия на определение арматуры (рис. 8, 9).


В результате линейного и площадного сканирования плиты-перекрытия офисного помещения обнаружена арматура, которую используют для армирования бетонных перекрытий.

Дополнительно проводились эксперименты на бетонных образцах с арматурой разного диаметра и материала (рис. 10, 11).


Компания «ПЛАНАР» продолжает работу над улучшением георадара и в скором времени планирует расширить его возможности для сканирования больших объектов и создания трёхмерной визуализации структуры. На данный момент инженеры разрабатывают фильтры и миграционные алгоритмы для обеспечения эффективного площадного сканирования.

Заключение

Подводя итог, с уверенностью хочется сказать, что георадар – это мощный инструмент для неразрушающего контроля бетонных конструкций, который обеспечивает высокую точность и достоверность полученных данных. Его применение позволяет экономить время и ресурсы, а также повышает качество и безопасность строительства и ремонтных работ.

Литература

  1. Вопросы подповерхностной радиолокации. Коллективная монография / под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2005. 416 с.
  2. Радиолокатор со ступенчатым изменением частоты для обнаружения и распознавания малогабаритных объектов под поверхностью земли // Институт радиофизики и электроники имени А.Я. Усикова НАН Украины.
  3. Smitha N., Ullas Bharadwaj D.R., Abilash S. et al. Kirchhoff and F-K migration to focus ground penetrating radar images. Geo-Engineering 7, 4 (2016).
  4. Lindell David B. et al. «Wave-based non-line-of-sight imaging using fast f-k migration» ACM Transactions on Graphics (TOG) 38 (2019): 1–13.
  5. Rucka M., Wojtczak E., Zielińska M. Interpolation methods in GPR tomographic imaging of linear and volume anomalies for cultural heritage diagnostics.
© СТА-ПРЕСС, 2024

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

25.12.2023 2396 0
Комментарии
Рекомендуем
Проверяемое автономное управление: архитектура контроля решений ИИ в киберфизических и распределённых системах Электроника и автоматизация

Проверяемое автономное управление: архитектура контроля решений ИИ в киберфизических и распределённых системах

В статье рассматривается архитектура SEACS (Self-Evolving Autonomous Control System), предназначенная для построения проверяемого контура автономного управления в распределённых и киберфизических системах. В отличие от подходов, где успешный вызов модели или выполнение команды трактуется как завершение задачи, SEACS разделяет наблюдение, оценку состояния, выбор решения, исполнение и последующую проверку фактического результата. Рассматриваются механизмы управления риском и доверием, гистерезиса, задержки повторных воздействий, резервных сценариев и передачи решения человеку. Отдельное внимание уделено воспроизводимым испытаниям, требованиям к данным и метрикам, а также ограничениям исследовательского прототипа.
30.10.2026 СЭ №8/2026 285 0
К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 7. Оптические уровни  и плазмон-поляритоны Тамма Электроника и автоматизация

К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 7. Оптические уровни и плазмон-поляритоны Тамма

Эта статья завершает серию публикаций о научном наследии Игоря Тамма, в которой была проанализирована эволюция идей Тамма и его учеников от 1930-х годов до наших дней. Среди различных направлений, которыми в различные периоды своей жизни занимался Игорь Тамм, мы остановились на тематике, связанной с взаимодействием света с электронами на границе металла и диэлектрика. Данное направление, начавшееся с разработки теории «таммовских поверхностных состояний», логически продолжилось открытием оптических состояний Тамма (Optical Tamm States – OTS), а затем плазмон-поляритонов Тамма (Tamm Plasmon-Polaritons – TPP). Именно этим двум явлениям посвящена настоящая статья.
28.10.2026 СЭ №8/2026 335 0

Реклама
Реклама.  ООО «Остек-СМТ»  ИНН 7731481045  erid = 2SDnjchs19E
Реклама
Реклама.  ООО «Остек-СМТ»  ИНН 7731481045  erid = 2SDnjdHxidA
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться