Page 98 - 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

图11 波导 R220扫描获得的S 21 与S 11 结果

度, 仅在检测效果上有所差异; 反射检测法效果受
频率 影 响 较 大, 需 通 过 腐 蚀 部 位 尺 寸 和 M.
Rockwitz 理论公式确定微波检测频率, 从而获得
最佳检测效果。
5 试验与验证

微波无损检测试验平台主要包括矢量网络分析
仪、 矩形波导和波导固定支架, 具体布置如图13所
示。选用安捷伦 E5071C型射频网络分析仪作为微

波信号源。将 R48 ( 3.94~5.99GHz ) 型矩形波导固
图12 波导 R220扫描获得的 ΔS 21 和 ΔS 11 曲线

定在支架上, 通过同轴电缆与矢量网络分析仪相连,
、 曲线与横坐标轴围成的曲线面积

将混凝土样品放置于两侧矩形波导中间, 控制矩形
表2 S 21 S 11
频率 / GHz
项目 波导与混凝土表面提离距离为2mm 。为证明仿真
5.38~8.17 8.2~12.5 11.9~18 17.6~27
方法的有效性, 通过对比仿真和试验结果中腐蚀前
56.74 106.71 170.24 301.52
未腐蚀S 21
63.38 122.84 196.85 339.49 、 曲线与坐标轴围成面积对检测效果进行
整体腐蚀S 21 后S 21 S 11
|Δ S 21 | 6.64 16.14 26.61 37.97 验证。钢 筋 腐 蚀 前 后 ( 腐 蚀 长 度 和 深 度 分 别 为
25.08 47.65 81.95 241.98
未腐蚀S 11
350mm 和2mm ) 试验结果曲线与坐标轴围成的面
24.98 47.56 82.06 245.93
整体腐蚀S 11
|ΔS 11 | 0.1 0.09 0.11 3.95 积如表3所示。
由表2可见, 随着波导频率的增大, 腐蚀与未腐

面积差值随之增大, 17.6~27GHz时达到最
蚀S 21

大, 约为37.97 ; 在5.38~18GHz内, 未腐蚀与腐蚀

的面积几乎无差异, 而在17.6~27GHz内,
时S 11
面积差增至3.95 , 说明当腐蚀层厚度为2mm 时, 波

导 R220的反射检测效果较好, 与 M.Rockwitz理论
公式计算得到的最佳检测频率基本一致。

根据所有波导检测结果发现, 在5.38~18GHz
曲线振荡频率变大,
内, 随着频率的不断增大, S 21
相比未腐蚀的幅值差异逐渐增大, 说明 图13 微波检测试验平台与装置布置示意
腐蚀后S 21
频率越大透射检测法效果越好; 随着频率增加, 腐 曲线与坐标轴围成的
由表3可见, 腐蚀后S 21
差值曲线的振荡幅值始终维持相对稳 面积变化较小。腐蚀前后散
蚀前后S 11
面积明显增大, 而S 11
定。整体来看, 透射检测法受频率影响较小, 在上 射参量结果曲线与坐标轴围成面积的变化趋势与仿
述波导频率范围内均能较好地区分钢筋腐蚀程 真结果一致, 验证了仿真方法的有效性。
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2023年 第45卷 第8期
无损检测