论文摘要
本文介绍了钢筋混凝土的检测方法和研究现状,及国内外微波无损检测方面的研究成果和实际应用发展的概况。对金属圆柱体散射问题、有耗介质的电磁特性、天线基础知识和微带传输线理论进行了阐述,介绍了电磁场的数值分析方法。介绍了微带天线的分析方法,常用的微波、射频及电磁场方面的EDA仿真软件。设计了一块四单元的微带阵列天线,天线的介质基板选用介电常数为2.6,厚度为2.8mm的聚苯乙烯材料,基板上下两面敷铜。利用HFSS和ADS两款软件对天线的S参数、辐射特性和馈电网络进行了仿真,从仿真的结果来看,满足设计的要求,最后手工刻制出了这个天线。对天线的方向性和副瓣电平的大小进行了测试,以确定是否符合后续实验的要求。利用微带阵列天线对混凝土的衰减因子和折射率进行了测量,得到了衰减因子和折射率的值,并利用这两个值计算出了混凝土的复介电常数。混凝土的衰减因子的测量采用天线照射混凝土平面,测量出混凝土后面放置金属板和不放置金属板功率值,通过计算它们的差值并代入衰减公式得到衰减因子的值。折射率的测量采用与混凝土平面成30°角的天线向混凝土发射微波,并且天线与混凝土平面成30°角,通过测量出折射角的大小来计算出混凝土的折射率。利用折射率修正的方法对混凝土中的钢筋位置进行了准确定位。采用微带阵列天线分别发射垂直于混凝土平面以及与混凝土平面成30°角的微波,微波的频率为2.4GHz。垂直发射的微波可以确定钢筋所在的水平位置,而斜向的微波可以确定钢筋的垂直位置。由于微波斜入射到混凝土中时会发生折射,需要通过折射率对测量的结果进行修正,以得到准确的钢筋的位置。从实验的结果来看,定位还是比较准确的,最大的误差不超过0.6cm。