Алгоритми пошуку дефектів в інженерних спорудах за допомогою георадарів. (оглядова стаття, Частина І)

  • D. O. Batrakov Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0002-6726-8162
Ключові слова: поляризаційний стан, імпульсні георадари, неруйнівний контроль, дистанційне зондування

Анотація

Актуальність проблеми розвитку технічних засобів (імпульсних георадарів) і алгоритмів обробки надширокосмугових сигналів випливає з широкого спектру можливостей, які дають ці засоби неруйнівного контролю і дистанційного зондування спільно з потенціалом сучасних обчислювальних засобів і програмного забезпечення. Особливий інтерес у зв'язку з цим представляють результати, отримані на основі використання різних ефектів, пов'язаних зі зміною стану поляризації як первинних (зондуючих) імпульсів, так і сигналів, відбитих від складних багатошарових середовищ для виявлення дефектів в них. це пов'язано з можливістю не тільки швидкого виявлення неоднорідностей, але і з відносно невеликою собівартістю таких робіт.

Мета роботи - огляд різних технічних засобів (імпульсних георадарів) і методів обробки сигналів для виявлення різних внутрішніх неоднорідностей в плоскошаруватих середовищах. До таких  неоднородностей відносять крім різних елементів внутрішніх комунікацій (кабелі) і технічних елементів (дренажні труби) також і небезпечні зовні невидимі дефекти - підповерхневі тріщини і розшарування (порушення контакту між шарами).

Матеріали та методи: в роботі наведено огляд методів, розроблених в тому числі і автором, які призначені для вирішення в першу чергу практичних завдань виявлення підповерхневих неоднорідностей і дефектів в плоскошаруватих середовищах. Фізичним підгрунтям для створення цих методів послужили результати багаторічних досліджень автора, які пов'язані із застосуванням аналізу поляризаційного стану складних (в тому числі і імпульсних) сигналів, що розсіяні різними об'єктами.

Результати: основу розглянутих результатів складають як наукові статті, так і патенти України на винаходи і корисні моделі, отримані автором.

Висновки: наведений у статті огляд результатів і різних методів являє собою ще одне підтвердження широких можливостей, які відкриваються новими засобами дистанційного зондування і неруйнівного контролю. До цих засобів слід віднести не тільки власне прилади (елементи отримання первинних даних), але і алгоритми обробки інформації та програмне забезпечення, що об'єднані в єдину методологію збору, обробки і подальшого зберігання даних про поточний стан обстежуваних технічних і природних об'єктів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографія автора

D. O. Batrakov, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м. Свободи, 4

Посилання

Avtomobilni dorohy. Otsinka ta reiestratsiia stanu dorozhnikh pokryttiv ta tekhnichnykh zasobiv avtomobilnykh dorih avtomatyzovanymy systemamy video diahnostyky: SOU 45.2-00018112-080:2011. – [Diisnyi vid 2012-03-01]. – K. : Derzhavna sluzhba avtomobilnykh dorih Ukrainy (Ukravtodor), 2012. 45 s. – (Standart Orhanyzatsii Ukrainy). [In Ukrainian].

Kiiashko IV, Smolianiuk RV. Vykorystannia system videodiahnostyky dlia otsinky stanu poverkhni pokryttiv ta elementiv oblashtuvannia avtomobilnykh dorih. Avtoshliakhovyk Ukrainy; 2008;6:23-30. [In Ukrainian].

Jol Harry M, Editor. Ground penetrating radar, theory and applications. Amsterdam: Elsevier BV; 2009. р. 508.

Saarenketo T, Saarenketo T, Scullion T. Road evaluation with ground penetrating radar. Journal of Applied Geophysics. 2000;43:119-138.

Vladov ML, Starovoitov AV. Vvedenie v georadiolokatciiu : ucheb. posobie [dlia stud. vissh. uch. zaved.] M.: MGU; 2004. p. 153 [In Russian].

Grinev AIu, Editor. Voprosy podpoverkhnostnoi radiolokatcii: kollektivnaia monografiia. M.: Radiotekhnika; 2005. 416 s. [In Russian].

Batrakova AG. Otcenka sostoianiia dorozhnykh odezhd s privlecheniem georadarnykh tekhnologii : monografіia – Kh. : KhNADU; 2013. 152 P. [In Russian].

Batrakov DO, Batrakova AG, Golovin DV, Kravchenko OV, Pochanin GP. Determination of Thicknesses of the Pavement Layers with GPR Probing. Physical Bases of Instrumentation. 2014;3.2(11):46-57. DOI: http://dx.doi.org/10.25210/jfop-1402-046057 http://red.jfop.ru/jfop-1402/ [In Russian].

Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys: ASTM D 6433–11. – 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken,, United Statesю 2011. 49 р. Rep. PA 19428-2959.

Cao Y, Guzina BB, Labuz JF. Pavement Evaluation using Ground Penetrating Radar: Final Report, March, 2008 Minnesota: Department of Civil Engineering, University of Minnesota; 2010. 102 р. Rep. № MN/RC 2008-10.

Batrakov DO, Batrakov DO, Batrakova AG, Golovin DV, Simachev AA. Hilbert transform application to the impulse signal processing. 5th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, 6-10 September, 2010, Sevastopol, Ukraine: Proceedings. Sevastopol, 2010. p. 113-115.

Pochanin GP, Masalov SA, Ruban VP, Kholod PV, Batrakov DO, Batrakova AG, Urdzik SN, Pochanin OG. Advances in Short Range Distance and Permittivity Ground Penetrating Radar Measurements for Road Surface Surveying, in: Advanced Ultrawideband Radar: Signals, Targets and Applications. CRC Press - Taylor & Francis Group, London. 2016:20-65. ISBN 9781466586574 - CAT# K20299

Kapustin VV, Denisov PP, Moishnen LO. Primenenie georadarnogo metoda v kvaziodnorodnykh sredakh. «EMZ-2011» : 5-ia Vserossiiskaia shkola-seminar im. M.N. Berdichevskogo i L.L. Vaniana po elektromagnitnym zondirovaniiam zemli : sb. Materialov. 2011;2:343-346. [In Russian].

Batrakova AG, Batrakov DO, Pochanin HP. zaiavnyk ta patentoutrymuvach; Sposib vyiavlennia ta vyznachennia mists znakhodzhennia u tomu chysli i pidpoverkhnevykh trishchyn v asfaltobetonnomu pokrytti. Pat. 81296 Ukraine, (51) MPK E01C 23/00, G01R 29/08 (2006.01), u201300256; zaiavl. 08.01.2013; opubl. 25.06.2013, Biul. № 12/2013. [In Ukrainian].

Batrakov DO, Urdzik SM, Pochanin HP, Batrakova AH. zaiavnyk ta patentoutrymuvach, Sposib vyiavlennia pidpoverkhnevykh trishchyn u asfaltobetonnomu pokrytti dorohy pid chas rukhu diahnostychnoi laboratorii v transportnomu pototsi. Pat. 113916 Ukraine, (51) MPK E01C 23/00, G01R 29/08 (2006.01) – a201511191; zaiavl. 13.11.2015; opubl. 27.03.2017, Biul. № 6/2017. [In Ukrainian].

Sudyka J, Krysiński L. Radar technique application in structural analysis and identification of interlayer bonding. Int. J. Pavement Res. Technol., 2011;4(3):176-184. http://www.ijprt.org.tw/mailweb/files/sample/V4N3_176-184.pdf

Krysiński L, Sudyka J. Typology of reflections in the assessment of the interlayer bonding condition of the bituminous pavement by the use of an impulse high- frequency ground-penetrating radar, Nondestruct. Test. Eval. 2012;27(3):219-227. www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10589759.2012.

Batrakov DO, Luo Yiyang, Antyufeeva MS, Shulga SN, Batrakova AG. Detection of delamination between plane layered media using pulse geodars. Radiophysics and Electronics

Bulletin, V.N. Karazin National University; 2019;30:27-37.

Batrakov DO, Zhuk NP. An iterative solution to the inverse problem of remote sensing of nonuniform media based on values of the polarization parameters. Journal of communications technology & electronics, MAIK Nauka/Interperiodika. 38(6):1106-1114. [In Russian].

Zhuck NP, Batrakov DO. Inverse scattering problem in the polarization parameters domain for isotpopic layered media: solution via Newton-Kantorovich iterative technique. Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 1994;8(6):759-779.

Batrakov DO, Budko NV, Zhuk NP. Interpretation of sounding data of layered structures based on the solution of the inverse problem of scattering of electromagnetic waves. I. Technical Physics - ISSN:1063-7842, 1994;64(1):152-161. https://journals.ioffe.ru/articles/18622 . [In Russian].

Born M, Volf E. Osnovy optiki. M.: Nauka. 1973. 720 s. [In Russian].

Batrakov DO, Beloshenko KS, Batrakova AG, Antufeeva MS. The use of GPR polarization parameters for the control of plane-layered media condition. Radiophysics and Electronics Bulletin, V.N. Karazin National University. 2017;26:10-16. [In Russian].

Batrakov DO, Antufeeva MS, Batrakova AG, Antufeev AV, Fang Haojie. The use of georadars to identify subsurface defects in road surfaces. Radiophysics and Electronics Bulletin, V.N. Karazin National University, 2017;26:17-23. [In Russian].

Batrakov DO, Batrakova AH, Pochanin HP, Orlenko OA. zaiavnyk ta patentoutrymuvach Kharkivskyi natsionalnyi avtomobilno-dorozhnii universytet; Kharkivskyi natsionalnyi universytet im. V.N. Karazina. Sposib vyiavlennia ta vyznachennia napriamku u tomu chysli i pidpoverkhnevykh trishchyn v asfaltobetonnomu pokrytti. Pat. 121483 Ukraine, (51) MPK E01C 23/00, G01R 29/08 (2006.01) u201705440; zaiavl. 02.06.2017; opubl. 11.12.2017, Biul. № 23/2017. http://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=search [In Ukrainian].

Batrakov DO, Batrakova AH. zaiavnyk ta patentoutrymuvach Kharkivskyi natsionalnyi avtomobilno-dorozhnii universytet; Kharkivskyi natsionalnyi universytet im. V.N. Karazina. Sposib kalibruvannia ta vydalennia parazytnykh vidbyttiv pry neruinivnomu kontroli verkhnoho sharu asfaltobetonu za dopomohoiu heoradara. Pat. 118408 Ukraina, (51) MPK E01C 23/00, G01R 29/08 (2006.01). a201705444; zaiavl. 02.06.2017; opubl. 10.01.2019, Biul. № 1/2019 (vynakhid). [In Ukrainian].

Batrakov DO, Batrakova AH, Pochanin HP, Orlenko OA. zaiavnyk ta patentoutrymuvach Kharkivskyi natsionalnyi avtomobilno-dorozhnii universytet; Kharkivskyi natsionalnyi universytet im. V.N. Karazina. Sposib vyiavlennia ta vyznachennia napriamku u tomu chysli i pidpoverkhnevykh trishchyn v asfaltobetonnomu pokrytti. Pat. 118409 Ukraina, (51) MPK E01C 23/00, G01R 29/08 (2006.01. a201705456; zaiavl. 02.06.2017; opubl. 10.01.2019, Biul. № 1/2019 (vynakhid). [In Ukrainian].

Vaganov RB, Katcenelenbaum BZ, Osnovy teorii difraktcii M.: Nauka. Glavnaia redaktciia fiziko-matematicheskoi literatury; (Sovremennye fiziko-tekhnicheskie problemy). 1982. 272 P. [In Russian].

Vasylieva OM, Bukin OV, Suhak VH. Shchilynna antena dlia radiolokatoriv pidpoverkhnevoho zonduvannia, Pat. UA 103381. MPK H01Q 3/24 zaiavl. 14.11.2011, nomer zaiavky a 2011 13332, opubl. 10.10.2013, Biul . № 19/2013. [In Ukrainian].

Опубліковано
2019-12-24
Цитовано
0 статей