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研究生:陳煒傑
研究生(外文):Wei-Chieh Chan
論文名稱:透地雷達電磁波數位編碼於混凝土內含不同鋼筋尺寸判別之研究
指導教授:張奇偉張奇偉引用關係徐增興徐增興引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:土木與工程資訊學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:透地雷達數位影像編碼電磁波
外文關鍵詞:Ground penetrating radarDigital Image-Codeelectro-magnetic wave
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透地雷達用於構件上之檢測已是非常普遍,針對透地雷達國內、外也有許多學者有多方面的研究,不過對於混凝土結構構件內含不同鋼筋尺寸的分析較少研究,一般透地雷達資料處理中,將介質材料反射訊號數位化後,可改善傳統透地雷達剖面圖判讀與圖像比對的準確性,此種判定方式屬於定性分析與比較,而本研究以電磁波波傳理論為基礎並配合數位影像處理技術進行混凝土內含不同鋼筋尺寸判定,其分析方法則以介質反射訊號特徵與波傳現象,經由反射訊號能量、波形變化、幾何等關係進行探討,判定不同尺寸之鋼筋。
Ground penetrating radar has been widely used in the measurement of civil construction component. Studies about its application in various aspects has been made by researchers both local and abroad. However, studies about its application in determination of the different sizes of structural steel within the concrete are still less popular. In the processing of data from ordinary ground penetrating radar, transformation of signal reflected by medium into digits can help improve the accuracy of interpreting cross sectional view and showing differences between images by comparison using traditional one. Such a method of determination is a kind of qualitative analysis and comparison.
However, this study aims at determination of the different sizes of structural steel within the concrete on the basis of theory of propagation of electro-magnetic wave and digital image processing technology and is carried out by observation of the characteristic of signal reflected by medium and phenomenon of propagation of electro-magnetic wave to establish relationship between energy of signal reflected by medium, changes of wave form, geometry etc so as to enable determination of the different sizes of structural steel.
目錄
誌謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 研究內容 2
1-4 研究流程 3
第二章 文獻回顧 4
2-1透地雷達的發展史 4
2-2文獻回顧 4
第三章 透地雷達基本理論 18
3-1透地雷達檢測之原理 18
3-2 電磁波基本理論 18
3-3電性參數 20
3-3-1 導電率 20
3-3-2相對介電常數 22
3-3-3 反射係數 22
3-3-4電磁波於多層介質中介電常數計算 22
3-3-5 功率反射係數 24
3-3-6 衰減度 25
3-3-7頻率與波速關係 26
3-3-8電磁波波傳反射能量範圍 27
3-3-9電磁波解析能力與穿透能力 29
3-4透地雷達基本介紹 31
3-4-1透地雷達資料擷取 31
3-4-2透地雷達剖面圖像產生方式 32
3-4-3介質層反射訊號分析原理 33
3-4-4試驗設定參數之探討 34
3-4-5透地雷達之限制 36
3-4-5透地雷達之優點 37
第四章 實驗內容與結果分析 38
4-1 實驗儀器 38
4-2 實驗試體 41
4-3 實驗設計與分析 42
4-3-1儀器參數設定 42
4-3-2施測規劃與結果分析 43
4-4 實驗結果 60
4-4-1保護層深度固定,變換不同鋼筋尺寸 60
4-4-2改變保護層深度及變換不同鋼筋尺寸 61
第五章 結論與建議 63
5-1 結論 63
5-2 建議 64
參考文獻 65


表目錄
表3-1電磁波在各種物質中之電性參數 21
表4-1每1公斤/立方公尺之混凝土所需用量 41
表4-2實驗參數設定 42
表4-3保護層5.6cm鋼筋尺寸計算 48
表4-4鋼筋探測儀實驗結果算 49
表4-5不同保護層深度下的能量寬帶 57
表4-6 #6鋼筋不同保護層深度鋼筋尺寸計算 57
表4-7#10鋼筋不同保護層深度鋼筋尺寸計算 58
表4-8不同保護層深度下的水平解析能力 59


圖目錄
圖1-1 研究流程圖 3
圖3-1 理想介質中平面波電場與磁場示意圖 18
圖3-2 各界面反射時間軸 23
圖3-3 電磁波反射訊號在各介質層示意圖 23
圖3-4 均勻介質時的功率反射係數 24
圖3-5 含異介質時的功率反射係數 25
圖3-6 衰減係數和頻率關係圖 26
圖3-7 電磁波速度與頻率關係圖 27
圖3-8 電磁波涵蓋地層範圍臨界角示意圖 28
圖3-9 電磁波反射能量區域範圍 28
圖3-10 第一菲涅耳波帶示意圖 30
圖3-11 天線頻率與解析能力關係圖 31
圖3-12 透地雷達資料擷取流程圖 32
圖3-13 雷達剖面圖像產生方式示意圖 33
圖3-14 透地雷達剖面圖(混凝土內含#10鋼筋) 33
圖3-15電磁波對鋼筋影響示意圖 34
圖4-1 實驗儀器 38
圖4-2 透地雷達天線組在拖曳盒內部安排情形圖 39
圖4-3 混凝土試體內含鋼筋示意圖 41
圖4-4 實驗所使用之試體 41
圖4-5 透地雷達實驗示意圖 43
圖4-6 試體一#3保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 43
圖4-7 試體二#3保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 44
圖4-8 試體一#6保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 44
圖4-9 試體二#6保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 44
圖4-10 試體一#10保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 45
圖4-11 試體二#10保護層深度5.6cm剖面圖及功率反射係數圖 45
圖4-12 電磁波對鋼筋影響示意圖 46
圖4-13 功率反射係數圖 46
圖4-14 電磁波涵蓋範圍 47
圖4-15 #10鋼筋在保護層深度5.6cm鋼筋探測儀圖 48
圖4-16 #6鋼筋在保護層深度5.6cm鋼筋探測儀圖 49
圖4-17 #3鋼筋在保護層深度5.6cm鋼筋探測儀圖 49
圖4-18 功率反射係數圖 50
圖4-19 試體配置示意圖 51
圖4-20 交界面示意圖 51
圖4-21 實驗施測示意圖 52
圖4-22 #6保護層深度0cm剖面圖及功率反射係數圖 52
圖4-23 #6保護層深度2cm剖面圖及功率反射係數圖 53
圖4-24 #6保護層深度4cm剖面圖及功率反射係數圖 53
圖4-25 #6保護層深度6cm剖面圖及功率反射係數圖 53
圖4-26 #6保護層深度8cm剖面圖及功率反射係數圖 54
圖4-27 #6保護層深度10cm剖面圖及功率反射係數圖 54
圖4-28 #10保護層深度0cm剖面圖及功率反射係數圖 54
圖4-29 #10保護層深度2cm剖面圖及功率反射係數圖 55
圖4-30 #10保護層深度4cm剖面圖及功率反射係數圖 55
圖4-31 #10保護層深度6cm剖面圖及功率反射係數圖 55
圖4-32 #10保護層深度8cm剖面圖及功率反射係數圖 56
圖4-33 #10保護層深度10cm剖面圖及功率反射係數圖 56
圖4-34 不同保護層深度#6、#10鋼筋尺寸誤差%比較 58
圖4-35 保護層2cm剖面圖的功率反射係數圖 60
參考文獻
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