Спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті
Номер патенту: 81296
Опубліковано: 25.06.2013
Автори: Батракова Анжеліка Геннадіївна, Почанін Геннадій Петрович, Батраков Дмитро Олегович
Формула / Реферат
Спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті, який полягає в тому, що лінійно поляризовану випромінюючу антену та лінійно поляризовану приймальну антену радіолокатора підповерхневого зондування розміщують над поверхнею дорожнього одягу та виконують радіолокаційне зондування, для чого збуджують випромінюючу антену електричним сигналом, формують електромагнітну хвилю в дорожньому одязі, приймають електромагнітну хвилю приймальною антеною, перетворюють електромагнітну хвилю в електричний сигнал, перетворений електричний сигнал реєструють і зберігають у цифровому вигляді в пам'яті комп'ютера, який відрізняється тим, що випромінюючу та приймальну антени розміщують таким чином, щоб напрямки поляризації обох антен були взаємно ортогональними, а радіолокаційне зондування виконують, обертаючи антенну систему відносно вертикальної осі на заздалегідь визначені один або більше кутів, після цього аналізують залежність амплітуди прийнятої електромагнітної хвилі від кута оберту антенної системи, рішення про існування тріщини приймають за наявністю в прийнятому електромагнітному полі крос-поляризованої компоненти, яка реєструється приймальною антеною.
Текст
Реферат: Спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті, який полягає в тому, що лінійно поляризовану випромінюючу антену та лінійно поляризовану приймальну антену радіолокатора підповерхневого зондування розміщують над поверхнею дорожнього одягу та виконують радіолокаційне зондування. Випромінюючу та приймальну антени розміщують таким чином, щоб напрямки поляризації обох антен були взаємно ортогональними, а радіолокаційне зондування виконують, обертаючи антенну систему відносно вертикальної осі на заздалегідь визначені один або більше кутів. Після цього аналізують залежність амплітуди прийнятої електромагнітної хвилі від кута оберту антенної системи, рішення про існування тріщини приймають за наявністю в прийнятому електромагнітному полі крос-поляризованої компоненти, яка реєструється приймальною антеною. UA 81296 U (12) UA 81296 U UA 81296 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області будівництва доріг та дорожніх покриттів і може бути використана для оцінки якості доріг з асфальтобетонним покриттям під час будівництва та експлуатації доріг. Відомий спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті (патент RU 2213826 С2 "Способ обнаружения дефектов 7 асфальтобетонного покрытия", МПК Е01С 23/01, G01N 27/00, 10.10.2003), який передбачає буріння асфальтобетонного покриття, а виявлення дефектів здійснюють шляхом занурення одного електрода за межами асфальтобетонного покриття із забезпеченням електричного контакту з основою, а як інший електрод використовують бур і між електродами включають джерело напруги з послідовно з'єднаним вимірником сили струму, а в процесі буріння асфальтобетонного покриття вимірюють значення сили струму і в момент стрибкоподібного його збільшення судять про наявність тріщини в асфальтобетонному покритті. Недоліком такого способу є необхідність буріння асфальтобетонного покриття, що пошкоджує дорожній одяг. Відомий спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті (патент ЕР 0519045 В1 "Non-destructive materials testing apparatus and technique for use in the field" МПК7 G01N 3/30, G01N 3/06, G01N 3/02, G01N 29/12, G01N 29/04, G01N 3/04, 11.09.1996), який полягає в тому, що розміщують акустичний передавач та акустичний приймач на поверхні дороги, збуджують передавач, формують акустичну хвилю напруження в досліджуваній структурі, реєструють акустичну хвилю приймачем, перетворюють акустичну хвилю в електричний сигнал, перетворюють електричний сигнал в спектр та виявляють спектр відбиття від тріщин. Причинами, що перешкоджають застосуванню цього способу для виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті, є необхідність забезпечення контакту між поверхнею досліджуваної структури та акустичними передавачем і приймачем, що вимагає на час проведення вимірювання залишати акустичну локаційну апаратуру нерухомою і не дозволяє проводити пошук тріщин під час руху локаційної апаратури, а також потреба в зондуванні ще й ділянки дороги, на якій є області без тріщин, в порівнянні з результатам зондування яких визначають наявність тріщини. До того ж існує велика вірогідність пропуску визначення тріщини, якщо вона проходить вздовж маршруту зондування через те, що сигнали, які зареєстровано за таких умов на цілому та пошкоджених ділянках дороги, майже не відрізняються. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті (Diamanti N., Redman D., Giannopoulos A. A Study of GPR vertical crack responses in pavement using field data and numerical modelling // Proc. of the XIII International Conference "Ground penetrating radar" (Lecce, Italy) - 2010. - P.224-228. ISBN: 978-1-4244-4605-6, Bavusi M, Loperte Α., Lapenna V., Soldovieri F. Rebars and defects detection by a GPR survey at a L'Aquila school damaged by the earthquake of April 2009 // Proc. of the XIII International Conference "Ground penetrating radar" (Lecce, Italy) - 2010. - P.245-249. ISBN: 978-1-4244-4605-6, Ahmad, N., Lorenzl, H., and Wistuba, M. Crack detection in asphalt pavements, how useful is GPR? // 6th Int. Workshop on "Advanced ground penetrating radar", (Aachen, Germany) - 2011.), який полягає в тому, що лінійно поляризовану випромінюючу антенну та лінійно поляризовану приймальну антену надширокосмугового імпульсного радіолокатора підповерхневого зондування розміщують над поверхнею дорожнього одягу таким чином, щоб напрямки поляризації обох антен співпадали, збуджують випромінюючу антену надширокосмуговим імпульсом електричної напруги, формують електромагнітну хвилю в дорожньому одязі, приймають електромагнітну імпульсну хвилю приймальною антеною, перетворюють електромагнітну імпульсну хвилю в електричний сигнал, перетворений електричний сигнал реєструють і зберігають у цифровому вигляді в пам'яті комп'ютера, за допомогою комп'ютерних програм перетворюють отримані дані у зображення радіолокаційного профілю дорожнього одягу, базуючись на досвіді оператора радара, знаходять відгуки, які відповідають тріщинам та за даними профілю, зчитаними по осях довжина маршруту і глибина, визначають місця знаходження тріщин в дорожньому одязі. Причинами, що перешкоджають застосуванню цього способу для виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті є необхідність зондування ще й ділянки дороги, на якій є області без тріщин, в порівнянні з результатам зондування яких на зображенні радіолокаційного профілю визначають наявність тріщини, а також дуже мала амплітуда відбитого тріщиною сигналу за умов, коли тріщина розташована поперек вектору індукції електричного поля сигналу, що зондує. Недоліки прототипу обумовлені тим, що за критерій, що визначає наявність тріщини в асфальтобетонному покритті, беруть радіолокаційне зображення тріщини, яке має вигляд відгуку гіперболічної форми на зображенні радіолокаційного профілю дорожнього одягу. А для 1 UA 81296 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 цього потрібно виконати зондування відносно великої ділянки дороги, при цьому потрібно, щоб під час зондування антенна система обов'язково перетнула тріщину. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті шляхом використання явища деполяризації лінійно поляризованого поля при відбитті електромагнітної хвилі протяжним об'єктом (Ваганов Р.Б., Каценеленбаум Б.З. Основы теории дифракции. - Μ.: Наука, 1982. -272с.), що забезпечить підвищення чутливості локатора до виявлення в тому числі і підповерхневих тріщин в дорожньому одязі, підвищення вірогідності виявлення тріщин, появу можливості визначення їх напрямку, положення початку та кінця, а також глибини залягання. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті, який полягає в тому, що лінійно поляризовану випромінюючу антену та лінійно поляризовану приймальну антену радіолокатора підповерхневого зондування розміщують над поверхнею дорожнього одягу та виконують радіолокаційне зондування, для чого збуджують випромінюючу антену електричним сигналом, формують електромагнітну хвилю в дорожньому одязі, приймають електромагнітну хвилю приймальною антеною, перетворюють електромагнітну хвилю в електричний сигнал, перетворений електричний сигнал реєструють і зберігають у цифровому вигляді в пам'яті комп'ютера, відповідно до корисної моделі, випромінюючу та приймальну антени розмішують таким чином, щоб напрямки поляризації обох антен були взаємно ортогональними, а радіолокаційне зондування виконують, обертаючи антенну систему відносно вертикальної осі на заздалегідь визначені один або більше кутів, після цього аналізують залежність амплітуди прийнятої електромагнітної хвилі від кута повороту антенної системи, рішення про існування тріщини приймають за наявністю в прийнятому електромагнітному полі крос-поляризованої компоненти, яка реєструється приймальною антеною. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 схематично зображено антенну систему при зондуванні дорожнього одягу з тріщиною. На фіг. 2 схематично зображено взаємне розміщення антенної системи та тріщини, при якому у відбитому полі виникає крос-поляризаційна компонента. На фіг. 3 зображено нормовану залежність амплітуди сигналу, що приймається, від кута повороту антенної системи. При збудженні випромінюючої антени (на фіг.1 та фіг. 2 позначено 1), розташованої над дорожнім одягом (на фіг. 1 верхній шар дорожнього одягу позначено 3, а основу позначено 4), в матеріалі дорожнього одягу з'являється хвиля напруженості електромагнітного поля зі складовою напруженості електричного поля (фіг. 2). Якщо матеріал дорожнього покриття є однорідним в горизонтальній площині, то завдяки поляризаційній розв'язці та відсутності крос-поляризованої компоненти у відбитому полі, передача сигналу з випромінюючої антени 1 в приймальну (на фіг.1 та фіг. 2 позначено 2) принципово відсутня. Якщо в матеріалі дорожнього одягу 3, 4 існує тріщина (на фіг.1 та фіг. 2 позначено 5), орієнтована під кутом α до випромінюючої антени 1, то на межах матеріал дороги - матеріал заповнення тріщини виникає поле (фіг. 2). При α = 0°, поле має велику амплітуду, але при цьому куті проекція R на приймальну антену дорівнює нулю за амплітудою. При збільшенні α до 45 градусів амплітуда прийнятого сигналу R досягає максимального значення. При подальшому збільшенні кута α до 90 градусів проекція Т на стінки тріщини 5 зменшується до майже нуля. Через це вектор має все меншу амплітуду, що призводить до зменшення амплітуди R. Коли тріщина 5 є орієнтованою вздовж приймальної антени 2, амплітуда прийнятого сигналу R наближається до нуля. Аналітично залежність амплітуди кросполяризованої компоненти від кута α описується виразом R sin cos , а графік цієї залежності має вигляд, зображений на фіг. 3. Якщо тріщина 5 є розташованою безпосередньо під віссю обертання антенної системи (на фіг. 1 позначено 6), то при обертанні антенної системи в межах від 0 до 360 градусів амплітуда крос-поляризованої компоненти поля змінюється від нуля до максимального значення 4 рази. Напрямок тріщини 5 є орієнтованим під кутом 45 градусів до максимуму графіку фіг. 3. Щоб визначити, який саме з двох напрямків є дійсним, досить пересунути антенну систему 1 та 2 в 2 UA 81296 U 5 одному з прогнозованих напрямків і повторити вимірювання з обертанням антенної системи 1 та 2. У випадку, коли вибрано вірний напрямок, нормована залежність амплітуди кросполяризованої від кута обертання залишиться тією ж, як і раніше (фіг. 3.). В протилежному випадку її вигляд суттєво відрізнятиметься. Переміщуючи антенну систему 1 та 2 вздовж тріщини 5, за виглядом отриманої залежності амплітуди крос-поляризованої компоненти R від кута α можна визначити положення початку та кінця тріщини 5. Про положення початку та кінця тріщини 5 свідчитиме викривлення форми нормованої залежності амплітуди крос-поляризованої компоненти R від кута повороту при 10 15 20 25 русі антенної системи 1 та 2 вздовж тріщини 5. Глибина від поверхні до тріщини 5 визначається за затримкою приходу відбитого сигналу в приймальну антену 2 та визначеною швидкістю поширення електромагнітної хвилі в матеріалі, з якого складається дорожній одяг. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє виявляти наявність в тому числі і підповерхневих тріщин в дорожньому одязі, визначати їх напрямок, знаходити початок та кінець тріщини, а також глибину її залягання. Причому для виявлення факту існування тріщини в окремій точці дорожнього одягу достатньо виконати зондування в досліджуваній точці дороги, обертаючи антенну систему, а не зондувати цілу ділянку. Завдяки тому, що за відсутності об'єктів, які збуджують крос-поляризовану компоненту поля (в цьому випадку - тріщин), зв'язок між випромінюючою 1 та приймальною 2 антенами відсутній, або дуже малий, існує можливість використовувати більш потужній сигнал для збудження випромінюючої антени. Завдяки відсутності безпосереднього зв'язку між випромінюючою 1 та приймальною 2 антенами є змога виявляти навіть слабкі за амплітудою відбиті сигнали, що забезпечує запропонованому способу високу чутливість до тріщин 5, особливо підповерхневих. Як наслідок, запропонований спосіб значно підвищує вірогідність виявлення тріщин в дорожньому одязі. Для виявлення факту існування тріщини в окремій точці дороги достатньо виконати зондування в цій точці дороги, обертаючи антенну систему, а не зондувати цілу ділянку дороги та ще й в двох взаємно ортогональних напрямках, як це пропонується в прототипі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті, який полягає в тому, що лінійно поляризовану випромінюючу антену та лінійно поляризовану приймальну антену радіолокатора підповерхневого зондування розміщують над поверхнею дорожнього одягу та виконують радіолокаційне зондування, для чого збуджують випромінюючу антену електричним сигналом, формують електромагнітну хвилю в дорожньому одязі, приймають електромагнітну хвилю приймальною антеною, перетворюють електромагнітну хвилю в електричний сигнал, перетворений електричний сигнал реєструють і зберігають у цифровому вигляді в пам'яті комп'ютера, який відрізняється тим, що випромінюючу та приймальну антени розміщують таким чином, щоб напрямки поляризації обох антен були взаємно ортогональними, а радіолокаційне зондування виконують, обертаючи антенну систему відносно вертикальної осі на заздалегідь визначені один або більше кутів, після цього аналізують залежність амплітуди прийнятої електромагнітної хвилі від кута оберту антенної системи, рішення про існування тріщини приймають за наявністю в прийнятому електромагнітному полі крос-поляризованої компоненти, яка реєструється приймальною антеною. 3 UA 81296 U 4 UA 81296 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for detection and determination of location of cracks, with subsurface included, in asphalt-concrete pavement
Автори англійськоюBatrakov Dmytro Olehovych, Batrakova Anzhelika Hennadiivna, Pochanin Hennadii Petrovych
Назва патенту російськоюСпособ выявления и определения местоположения трещин, в том числе и подповерхностных, в асфальтобетонном покрытии
Автори російськоюБатраков Дмитрий Олегович, Батракова Анжелика Геннадиевна, Почанин Геннадий Петрович
МПК / Мітки
МПК: G01R 29/08, E01C 23/00
Мітки: визначення, знаходження, спосіб, покритті, підповерхневих, асфальтобетонному, тому, місць, виявлення, тріщин, числі
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-81296-sposib-viyavlennya-ta-viznachennya-misc-znakhodzhennya-u-tomu-chisli-i-pidpoverkhnevikh-trishhin-v-asfaltobetonnomu-pokritti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виявлення та визначення місць знаходження у тому числі і підповерхневих тріщин в асфальтобетонному покритті</a>
Попередній патент: Спосіб контролювання вивантаження сміття
Наступний патент: Епоксидна клейова композиція
Випадковий патент: Застосування нерестриктованих соматичних стовбурових клітин (usscs) для виготовлення лікарських засобів