JJG(交通)124—2023Ⅰ引言 3計量性能要求 3.1空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差 3.2厚度測量示值誤差 3.3厚度測量重復(fù)性 3.4中心頻率測量相對誤差 4通用技術(shù)要求 5計量器具控制 附錄A厚度測量試樣技術(shù)要求 附錄B探地雷達(dá)檢定記錄表 附錄C探地雷達(dá)檢定證書內(nèi)頁格式 附錄D探地雷達(dá)檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式 JJG(交通)124—2023Ⅲ本規(guī)程代替JJG(交通)124—2015《公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)》和JJG(交通)130—2016《橋梁隧道結(jié)構(gòu)用工程雷達(dá)》。本規(guī)程以JJG(交通)124—2015為主,整合了JJG(交通)130—2016的內(nèi)容。與JJG(交通)124—2015相比除編輯性修改外,主要技術(shù)內(nèi)容變化如下:—修改了概述的內(nèi)容[見第2章,JJG(交通)124—2015的第3章];—增加了中心頻率測量相對誤差和線性度的計量性能要求(見3.4、3.5);—修改了外觀的要求[見4.1,JJG(交通)124—2015的5.1];—增加了整機運行情況的要求(見4.3);—修改了檢定器具中厚度測量試樣的要求[見5.1.3a),JJG(交通)124—2015的—修改了檢定項目表[見5.2,JJG(交通)124—2015的6.2];—增加了整機運行情況的檢定方法(見5.3.1.2);—修改了空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差、厚度測量示值誤差的檢定方法[見5.3.2、—增加了中心頻率測量相對誤差和線性度的檢定方法(見5.3.5、5.3.6);—修改了檢定記錄表、檢定證書內(nèi)頁格式、檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式[見附錄B、本規(guī)程替代規(guī)程歷次發(fā)布情況為:—JJG(交通)124—2015;JJG(交通)124—20231公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)檢定規(guī)程本規(guī)程適用于公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)(以下簡稱“探地雷達(dá)”)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。探地雷達(dá)可用于道路、橋梁和隧道結(jié)構(gòu)的無損探測和厚度檢測。探地雷達(dá)通常由控制單元、接收天線和發(fā)射天線等部件構(gòu)成。探地雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖1探地雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖1—控制單元;3—發(fā)射天線。2—接收天線;發(fā)射天線按照控制單元的指令向介質(zhì)中發(fā)射特定頻率范圍的電磁波,電磁波在傳播過程中遇到介質(zhì)變化時將發(fā)生反射和折射,反射的電磁波被接收天線所接收并傳送回控制單元,從而探測出相應(yīng)的目標(biāo)信息。3計量性能要求3.1空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差不超過±5%。3.2厚度測量示值誤差當(dāng)天線頻率大于或等于400MHz時,厚度測量示值誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1厚度測量示值誤差天線類型厚度空氣耦合接觸耦合JJG(交通)124—20232當(dāng)天線頻率大于或等于400MHz時,厚度測量重復(fù)性變異系數(shù)(Cv)不大于5.0%。3.4中心頻率測量相對誤差中心頻率測量相對誤差不超過±15%。線性度不大于2%。4通用技術(shù)要求探地雷達(dá)的銘牌應(yīng)清晰。銘牌內(nèi)容包括天線頻率、產(chǎn)品型號、產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)廠商名探地雷達(dá)各部分連接應(yīng)穩(wěn)定可靠,按鍵及插接件的接頭接觸良好,工作環(huán)境下反射回波信號顯示應(yīng)正常,反射回波信號的振幅最大值與回波信號的噪聲信號振幅最大值之比5計量器具控制檢定環(huán)境條件如下:a)環(huán)境溫度:(23±5)℃;b)相對濕度:不大于85%;c)環(huán)境周圍無影響儀器正常工作的強電磁干擾。檢定器具包括:b)激光干涉儀:最大允許誤差不超過±(0.03+0.5L)μm,L為測量長度,單位為m。c)頻譜分析儀:掃頻寬度10Hz~6GHz;分辨力帶寬(3dB)的可調(diào)節(jié)范圍1Hz輔助器具包括:a)厚度測量試樣(以下簡稱“厚度試樣”),技術(shù)要求見附錄A。b)空氣波速測量輔助裝置:主要由夾具、雷達(dá)天線固定架、底座和金屬鍍膜反射板組成,金屬鍍膜反射板面積應(yīng)不小于4倍天線底面面積,空氣波速測量輔助裝置示意如圖2所示。JJG(交通)124—20233圖2空氣波速測量輔助裝置示意圖1—夾具;3—底座;2—雷達(dá)天線固定架;4—金屬鍍膜反射板。探地雷達(dá)的檢定項目見表2,檢定記錄表見附錄B。表2檢定項目一覽表檢定項目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查外觀+++銘牌+++整機運行情況+++空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差++-厚度測量示值誤差++-厚度測量重復(fù)性++-中心頻率測量相對誤差++-線性度+--注2:天線頻率小于400MHz,不需要檢定厚度測量示值誤差、厚度測量重復(fù)性兩個項目。用目測檢查探地雷達(dá)的外觀結(jié)構(gòu)和銘牌。通過目測和手感檢查探地雷達(dá)各部分連接情況;開啟探地雷達(dá),目測反射回波信號;設(shè)置信號參數(shù)為無濾波和無背景消除,讀取反射回波信號的振幅最大值與回波信號的噪聲信號振幅最大值,計算兩者的比值。JJG(交通)124—202345.3.2空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差檢定步驟如下:a)將天線用夾具固定在空氣波速測量輔助裝置的雷達(dá)天線固定架上,調(diào)整夾具使天線底面與金屬鍍膜反射板表面平行,天線安裝示意如圖3所示,開啟探地雷達(dá),通電預(yù)熱圖3天線安裝示意圖b)調(diào)整雷達(dá)天線固定架,使得天線底面與金屬鍍膜反射板距離(L0)大于600mm,且不小于被檢天線頻率的電磁波在空氣中的波長(波長為空氣中電磁波波速與天線頻率之比),用鋼卷尺測量該距離,測量3次取平均值作為探地雷達(dá)天線底面與金屬鍍膜反射板距離標(biāo)準(zhǔn)值(L)。c)開始采集數(shù)據(jù),采集1min后,從采集的數(shù)據(jù)中隨機取5道測試數(shù)據(jù),采用公式(1)計算空氣中的雷達(dá)波速vi。(1)式中:i—雷達(dá)波速(mm/ns),i=1,…,5;L—探地雷達(dá)天線底面與金屬鍍膜反射板距離標(biāo)準(zhǔn)值,mm;i—雷達(dá)波雙程走時(ns),i=1,…,5。d)計算5道波的雷達(dá)波速的算術(shù)平均值作為雷達(dá)波速v。e)采用公式(2)計算空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差δv。式中:v—空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差;v—雷達(dá)波速平均值,mm/ns;0—空氣中電磁波波速標(biāo)準(zhǔn)值,c0=300mm/ns。檢定步驟如下:JJG(交通)124—20235a)根據(jù)探地雷達(dá)天線頻率(F)按表3選取厚度試樣,將選取的3個厚度試樣放置于平整地面的金屬反射板上面,放置后的厚度試樣的長、寬不應(yīng)超出金屬板的長、寬。表3標(biāo)稱厚度選取表序號探地雷達(dá)天線頻率(F)組合標(biāo)稱厚度(L)123b)對選取的厚度試樣的厚度進(jìn)行測量,用激光干涉儀測量3個厚度試樣厚度,每個厚度試樣的測試點(數(shù)量≥20個)均勻分布,取厚度測量平均值作為厚度試樣的標(biāo)準(zhǔn)厚度Hsi。c)開啟探地雷達(dá),通電預(yù)熱不少于10min;選取三個試樣中中間厚度的試樣作為波速標(biāo)定試樣,對厚度試樣中的雷達(dá)波速進(jìn)行標(biāo)定。d)采集厚度試樣的雷達(dá)波數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集1min后,從采集的數(shù)據(jù)中隨機取10道測試數(shù)據(jù),讀取10道測試數(shù)據(jù)中雷達(dá)波雙程走時,并計算其平均值tc。e)采用公式(3)計算標(biāo)定試樣中的雷達(dá)波速vc。(3)式中:c—波速標(biāo)定試樣中的雷達(dá)波速,mm/ns;Hc—波速標(biāo)定試樣的厚度,mm;—被測厚度試樣的雷達(dá)波雙程走時平均值,ns。f)按照步驟d),對選擇的3個厚度試樣分別進(jìn)行測量,并計算每個厚度試樣的雷達(dá)波雙程走時平均值tci,采用公式(4)計算出每個厚度試樣的厚度測量值Hmi。c×(4)式中:Hmi—第i個厚度試樣的厚度測量值,mm,i=1,2,3;ci—第i個厚度試樣的雷達(dá)波雙程走時平均值,ns,i=1,2,3。g)當(dāng)厚度試樣厚度小于100mm時,采用公式(5)計算厚度測量絕對示值誤差ΔEQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(′),i);當(dāng)厚度試樣厚度大于或等于100mm時,采用公式(6)計算厚度測量相對示值誤差Δi。EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(′),i)mi-Hsi(5)式中:ΔEQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(′),i)—第i個探地雷達(dá)厚度測量絕對示值誤差,mm,i=1,2,3;Δi—第i個探地雷達(dá)厚度測量相對示值誤差,i=1,2,3;Hsi—第i個厚度試樣的標(biāo)準(zhǔn)厚度,mm,i=1,2,3。h)取ΔEQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(′),i)的最大值作為厚度試樣厚度小于100mm時的厚度測量示值誤差,取Δi的最大值作為厚度試樣厚度大于或等于100mm時的厚度測量示值誤差。JJG(交通)124—20236將5.3.3中d)所獲得的10道數(shù)據(jù)采用公式(7)計算3個厚度試樣測量的變異系數(shù)vi,取最大值作為厚度測量重復(fù)性。式中:vi—第i個厚度試樣的測量重復(fù)性變異系數(shù),i=1,2,3;xi—第i個厚度試樣雷達(dá)波雙程走時平均值,mm,i=1,2,3;xij—第i個厚度試樣第j道數(shù)據(jù)的雷達(dá)波雙程走時,mm,i=1,2,3;n—重復(fù)測量次數(shù),此處取10。檢定步驟如下:a)開啟探地雷達(dá),通電預(yù)熱不少于10min。b)安裝頻譜分析儀,開啟后,設(shè)置頻率范圍應(yīng)大于探地雷達(dá)天線標(biāo)稱頻率相對帶寬的c)選取頻譜中功率最高的頻率點fmax,讀取該頻率點兩邊功率下降3dB的兩個頻率點f1和f2,計算兩點的算術(shù)平均值作為中心頻率標(biāo)準(zhǔn)值fs。d)讀取頻譜中功率最高的頻率點fmax兩邊功率下降10dB的兩個頻率點fH和fL;采用公式(8)計算相對帶寬。式中:f—相對帶寬;rfH—最高頻率點右側(cè)下降10dB的頻率值,MHz;fL—fs—中心頻率標(biāo)準(zhǔn)值,MHz。e)當(dāng)相對帶寬(δf)小于100%時,探地雷達(dá)的中心頻率測量相對誤差不合格,該檢定r步驟終止。f)當(dāng)相對帶寬δf大于或等于100%時,讀取銘牌上的天線頻率作為中心頻率標(biāo)稱值r(fm),采用公式(9)計算中心頻率測量相對誤差。式中:f—中心頻率測量相對誤差;fm—中心頻率標(biāo)稱值,MHz。檢定步驟如下:JJG(交通)124—20237a)重復(fù)5.3.2中步驟a),設(shè)置信號采集模式為時間采集,時間測量量程設(shè)置為10ns,信號參數(shù)選擇無濾波和無背景消除。b)調(diào)節(jié)雷達(dá)天線固定架,使金屬鍍膜反射板的反射回波信號顯示在時間測量量程的1/4的位置,開始采集數(shù)據(jù),測量1min后,用鋼卷尺測量天線底面距金屬鍍膜反射板的距離h1,并記錄反射回波信號的時間t1。c)重復(fù)步驟b),分別使金屬鍍膜反射板的反射回波信號在時間測量量程的1/2位置和3/4位置處,測量天線底面距金屬鍍膜反射板的距離h2和h3,記錄反射回波信號的時間d)采用公式(10)和公式(11)計算第1、2次測量的時間因素系數(shù)。(10)式中:C1—第1次測量的時間因素系數(shù);2—第2次測量的時間因素系數(shù);h1—第1次測量的天線底面距金屬鍍膜反射板的距離,mm; 2—第2次測量的天線底面距金屬鍍膜反射板的距離,mm; 3—第3次測量的天線底面距金屬鍍膜反射板的距離,mm; 1—第1次測量的金屬鍍膜反射板反射的回波信號時間,ns;2—第2次測量的金屬鍍膜反射板反射的回波信號時間,ns;3—第3次測量的金屬鍍膜反射板反射的回波信號時間,ns。e)采用公式(12)計算線性度。(12)式中:V—線性度。經(jīng)檢定合格的探地雷達(dá),出具檢定證書,檢定證書內(nèi)頁格式見附錄C。檢定不合格的探地雷達(dá)出具檢定結(jié)果通知書,并注明不合格項目,檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式見附錄D。探地雷達(dá)的檢定周期一般不超過12個月。8厚度測量試樣技術(shù)要求的探地雷達(dá)厚度測量誤差的輔助器具。厚度測量試樣應(yīng)滿足以下技術(shù)要求:a)厚度測量試樣尺寸:厚度測量試樣的長、寬分別不小于天線底面的長、寬的2倍,厚度測量試樣長、寬邊對齊的疊加組合標(biāo)稱厚度范圍應(yīng)覆蓋(50~700)mm。厚度測量試樣應(yīng)配套金屬反射板,金屬反射板的長、寬尺寸不小于厚度測量試樣的長、寬的尺寸。b)厚度測量試樣材料:應(yīng)為均勻、穩(wěn)定、無磁的非金屬材料,相對介電常數(shù)大于2,上下表面應(yīng)平整。c)最小標(biāo)稱厚度計算方法:最小標(biāo)稱厚度應(yīng)不小于電磁波在厚度測量試樣中的垂直分辨率,電磁波的垂直分辨率(Rv)采用公式(A.1)計算。(A.1)式中:Rv—垂直分辨率,mm;0—空氣電磁波速,C0=300mm/ns;f—天線頻率,GHz;ε—厚度測量試樣的相對介電常數(shù)。JJG(交通)124—20239探地雷達(dá)檢定記錄表樣品名稱樣品編號規(guī)格型號出廠編號制造單位接收日期檢定依據(jù)檢定地點檢定前樣品狀態(tài)檢定后樣品狀態(tài)環(huán)境條件溫度:℃;相對濕度:%;其他:檢定使用的計量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備名稱測量范圍準(zhǔn)確度等級/不確定度證書編號證書有效期使用前情況(是否良好)使用后情況(是否良好)檢定項目序號項目計算結(jié)果(時間單位:ns;速度單位:mm/ns;長度單位:mm)1外觀和銘牌2整機運行情況3空氣中雷達(dá)波速測量相對誤差空氣中電磁波波速標(biāo)準(zhǔn)值測量距離123L序號12345vvtiviJJG(交通)124—2023探地雷達(dá)檢定記錄表(續(xù))檢定項目序號項目計算結(jié)果(時間單位:ns;速度單位:mm/ns;長度單位:mm)4厚度測量示值誤差及重復(fù)性波速標(biāo)定序號123456789tcvc時間厚度測量標(biāo)稱厚度及測量序號123ΔEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up0(′),i)或Δi5中心頻率測量相對誤差f1f2fmfsffHfLfsfr6線性度t12t23t3V檢定員:核驗員:檢定日期: