Page 97 - 无损检测2023年第八期

王申华, 等:

基于微波的输变电线路钢筋混凝土结构腐蚀检测

, 的幅值仍维持相对稳定, 整体变化范
较于 ΔS 21 Δ S 11

围为-1.472~1.0dB 。

图8 波导 R100扫描得到的 ΔS 21 和 ΔS 11 曲线

图10 波导 R140扫描得到的 ΔS 21 和 ΔS 11 曲线

3.4 R220波导仿真结果
幅值
R220波导检测结果如图11所示, 可见, S 21

主要集中在-26.85~-52dB , 未腐蚀和整体腐蚀时,

最大值与最小值之间的差值分别为 25.29dB 和

下陷深
37.99dB ; 在频率21.3 , 22 , 24.8GHz 附近, S 21
分别达到12.31 , 18.03 ,
度较大, 这几个频率处 ΔS 21

11.11dB ( 见图12 ), 即存在多个适合微波透射法检测
的特征频率, 但以上几个特征频率对应的幅值差均小

于 R100在13GHz 时的幅值差29.14dB 。随着波导
曲线前后幅值变化趋势发生改变, 在
频率增大, S 11

17.6~22GHz时, 内保持与其他波导相同的变化趋
势, 而在22~26.7GHz 时, 随着频率的增加峰值逐渐

增大, 且在22~25GHz , 下陷深度较大; 未腐蚀和整

分别在22.35GHz和23.31GHz处

体腐蚀时, S 11

下陷深度达到最大( 对应的幅值为 -43.98dB 和

最大值与最小值之差由原来的
-40.56dB ), S 11

26.86dB降为23.22dB , 幅值衰减程度明显变大。
图9 波导 R140扫描得到的S 21 与S 11 结果
在22.35GHz和24.6GHz
由图12可知, Δ S 11
小, 微波能量更加集中, 使得其获取钢筋相关信息的能
处幅值差分别为10.6dB 和9.53dB , 说明回波损耗

幅值主要集中在-21.9~-46.8dB , 未
力更强。 S 21 3 0 对此两个频率比较敏感, 因此, 可将上述两个频率作
腐蚀和整体腐蚀时, 最大与最小值的差值分别为 为反射法的检测频率, 根据 M.Rockwitz理论公式

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43.8dB 和 19.15 dB ; 同 时, S 21 在 13 GHz 和 计算得到检测2mm 腐蚀深度的钢筋需要工作频率

13.2GHz 附近出现了明显的脉冲尖峰, 曲线下降速度 约为23.88GHz的微波, 与仿真结果确定的频率十

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快, 说明在该频率附近微波能量衰减较快, 可将该频率 分接近, 说明 M.Rockwitz理论公式同样适用于微
定为微波检测的敏感频率, 即13~14GHz 作为透射检 波反射法检测钢筋腐蚀时的频率选择。

曲线的变化规律未发生较大改变,
测的特征频段。 S 11
4 讨论与分析
最大
仅振荡频率有所增大, 未腐蚀和整体腐蚀时, S 11

与最小值之间的差值分别为7.dB和5.dB 。 为了进一步分析微波工作频率对腐蚀检测效果
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3
、 曲线与横坐标轴
Δ S 21 和 Δ S 11 随频率的变化如图10所示, Δ S 21 的影响, 对各波导扫描结果S 21 S 11

幅值在9.92~-29.14dB , 在13GHz 和13.72GHz 处 围成的面积( S 参数dB幅值在对应波导频率范围内

幅值相对较大( 分别为-29.14dB , -7.648dB )。相 的 积分) 进行计算, 其结果( 无单位, 下同) 如表 2 所示。
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2023年 第45卷 第8期
无损检测