Page 91 - 无损检测2023年第十一期
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洪伟华, 等:
微波透射检测集料含水率可靠性的多元线性回归分析
法进行显著性检验, 以反映自变量与多个因变量之 室内 试 验, 确 定 本 组 样 品 固 有 含 水 率 数 据; 在
间的线性相关程度, 判定其可靠性。 SPECTER9软件上设定5个不同频率的微波参考
总平方和为 测量值, 通过微波传感器一发一收, 确定微波透射集
n 料后的微波测量值, 进而得到5个不同频率微波信
y i-y
S T = ∑ ( - 2 ( 4 ) 号的衰减值, 并将样品固有含水率数据和5个微波
)
i = 1
回归平方和为 衰减值组成一个数据条。通过上述步骤, 进行不同
n
^ - 2 试验样品、 不同质量、 不同含水率等多种工况下的含
y i-y
S R = ∑ ( ) ( 5 )
i = 1 水率检测试验, 从而提升校准模型曲线的准确性, 对
复相关系数的平方称为多元线性回归方程的决 多种工况下检测的固有含水率数据与5种衰减值数
2
定系数, 用R 表示, 如式( 6 ) 所示。
据进行多元线性回归分析, 得到含水率与衰减值的
S R S e 拟合曲线。
2
R = = 1- ( 6 )
该检测设备具体检测过程如图 3 所示, 待集
S T S T
2 试验设备与方案 料通过微波传感器时, 微波传感器发射端发射多
段频率为1GHz~5GHz 的微波, 微波经过含水的
2.1 试验设备
集料后部分能量被集料中的水分吸收, 能量衰减
基于微波透射检测原理, 试验采用微波透射
后的微波被微波传感器接收端所接收, 最终通过
在线检测含水率设备进行检测, 其外观及布置现
特制的信号电缆把发送端和接收端所得到的微波
场如图1所示。该测量仪器主要包括微波传感器
信号传送给微波数据处理单元, 利用微波数据处
和微波数据处理单元两部分。微波传感器又称为
理单元对数据进行处理, 最后将检测结果在显示
微波天线, 是电磁波的载体, 包含一对 1GHz~5
屏中显示出来。
GHz 的功率天线, 一端用于发射微波信号, 另一端
用于接收微波信号, 二者空间垂直分布于所检测 2.2 试验方案
集料的两侧。微波信号处理单元即主机( 设备的 试验选用浙江某矿区加工生产的凝灰岩集料,
根据 GB / T14685 — 2022 《 建设用卵石、 碎石》要求
核心部件), 是微波信号源的控制与分析运算处理
对集料进行了物化性能试验, 结果表明所用集料的
中心, 是校准曲线的执行端, 也是含水率信号的输
洁净程度以及坚固程度满足试验要求, 从而可有效
出端。
保证试 验 数 据 的 准 确 性。根 据 该 矿 生 产 的 0~
4.75mm , 4.75~16.00mm , 16.00~31.50mm 3种
规格水洗后集料的含水率状况, 利用离线与在线检
测手段对其进行取样检测, 得到固有含水率与5种
不同频率微波衰减值数据, 然后利用多元线性回归
分析构建微波透射在线检测集料含水率计算模型。
其中离线监测参照JTGE42 — 2005 《 公路工程集料
试验规程》, 利用烘干法进行试验, 每次取样检测试
验进行两次平行测试, 以两次试验结果的平均值作
为固有含水率数据; 利用微波透射在线检测含水率
图1 试验仪器及布置现场 设备对每种规格集料测定其在5种不同频率下的微
波衰减值。试验过程中需确保操作人员、 测量对象
微波处理数据单元采用 SPECTER9软件建立
和检测方式相同, 以保证数据结果的精准性。最后
多元线性回归分析模型, 其较准示例如图 2 所示。
其中, W1~W5为5种不同频率的微波信号; H 为 利用校准分析模型的设备分析多元线性回归分析模
实验室中检测的样品固有含水率数据; P 为微波水 型的有效性及在线检测不同规格集料含水率的检测
分测量仪测得的样品含水率数据; E 为实际含水率 精度。
与测量仪所测得含水率之间的误差, 即对比偏差。 2.3 结果可靠性评价方法
系统校准的具体操作步骤为: 取部分检测样品进行 根据试验结果, 以对比偏差、 对比偏差的均方根
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2023年 第45卷 第11期
无损检测
