Page 70 - 无损检测2025年第一期

邹学琴，等：

土钉长度的时域电磁反射检测方法

2.1 土钉半径比较

土钉长度为 200 mm，集总端口发射主频为
10 GHz的入射磁场， 分别设置土钉半径为16，20，24，
28 mm且进行模拟计算，对集总端口处反射信号的波
形结果进行比较，结果如图4所示。记录不同土钉半
径情况下的反射时间，并根据土钉的长度和反射时间
结合式（7） 计算电磁波的传播速度，结果如表1所示。

上述结果表明，在土钉半径不同的情况下，反射
时间几乎相等，电磁波的传播速度存在千分之一的
细微差异，故土钉半径的改变对于电磁波检测土钉
长度的影响极小，可忽略不计。 图 4 不同土钉半径条件下的反射波形
表1 不同土钉半径条件下的反射时间和波速比较

土钉半径/mm
参数
16 20 24 28
反射时间/ns 4.611 67 4.613 3 4.615 4.616 67
波速/（m · s ） 8.673×10 7 8.670×10 7 8.667×10 7 8.664×10 7
－1
2.2 平行导体距离比较
土钉半径设置为 16 mm，在土钉长度、激励电
磁波主频不变的条件下，讨论平行导体间的距离对
TDR检测结果的影响。平行导体间的距离分别设置
为2，4，6，8 mm，测得的反射波信号如图5所示，电
磁波的反射时间和传播速度如表2所示。
上述数据表明，虽然平行导体之间的距离变化
会轻微影响反射波的到达时间，从而导致计算出的
电磁波速度有所不同，但差异极其微小，并不足以影
响TDR技术检测结果的准确性。
2.3 注浆介质比较
土钉长度固定为200 mm，平行导体间距固定为
2 mm，土钉半径固定为16 mm，并设置线路端部为短 图 5 不同平行导体距离条件下的反射波形
路状态，模拟计算中通过改变注浆料的材料来探讨 件下的反射信号如图6所示，反射时间和电磁波速如
注浆介质对于TDR技术检测结果的影响。选取的材 表3所示。可知不同注浆介质下，电磁波传播速度差
料分别为混凝土、空气和油。得到的3种注浆介质条 异明显。

表2 不同平行导体距离下的反射时间和波速比较
平行导体距离/mm
参数
2 4 6 8
反射时间/ns 4.603 4.606 4.61 4.618
波速/（m · s ） 8.689×10 7 8.683×10 7 8.677×10 7 8.661×10 7
－1
表3 不同注浆材料下的反射时间和波速比较 上述结果表明，电磁波在空气中传播速度最快，而
在油中传播速度最慢，在混凝土介质中的传播速度介
注浆料
参数
空气 油 混凝土 于两者之间。因此，当使用TDR技术进行土钉长度测
反射时间/ns 1.356 67 2.638 33 4.605 量时，必须考虑注浆介质对电磁波传播速度的影响，并
－1
波速/（m · s ） 2.94×10 8 1.51×10 8 8.69×10 7 据此调整或标定速度参数，以确保测量结果的准确性。
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测