公路断面探伤及结构层厚度探地雷达

中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程

JJG（交通）124—××××

公路断面探伤及结构层厚度探地雷达

HighwayStructureDefectandLayerThicknessGround

PenetrationRadar

（征求意见稿）

××××―××―××发布××××―××―××实施

中华人民共和国交通运输部发布

JJG(交通)124—××××

公路断面探伤及结构层厚度探地雷达检定规程

1范围

本规程适用于公路断面探伤及结构层厚度探地雷达（以下简称探地雷达）的首次

检定、后续检定和使用中检查。

2概述

探地雷达可用于道路、桥梁和隧道混凝土结构的检测，例如公路路面及隧道衬砌

厚度、脱空和空洞、混凝土均匀与密实性、渗漏带和回填欠实。

探地雷达通常由发射天线、接收天线和控制单元等部件构成。

发射天线按照控制单元的指令向介质中发射特定频率范围的电磁波，电磁波在传

播过程中遇到介质变化时将发生反射和折射，反射的电磁波被接收天线所接收并传送

回控制单元，从而探测出相应的目标或者界面信息。探地雷达的工作原理见图1所示。

1

2

3

4

5

图1探地雷达工作原理示意图

1——控制单元；2——接收天线；3——发射天线；

4——发射信号；5——反射信号；

3计量性能要求

3.1空气中雷达波速测量相对误差

空气中雷达波速测量相对误差不超过±5%。

3.2厚度测量误差

当探地雷达天线频率≥400MHz时，厚度测量误差应符合表1的规定。

3

JJG(交通)124—××××

表1厚度测量示值误差

示值误差

序号天线频率F测量厚度范围L

地耦天线空耦天线

1400MHz≤F＜800MHzL≥200mm±10%；±3%；

21.6GHz≤F≤800MHzL≥100mm

1)L≥100mm，±10%；1)L≥100mm，±3%；

2)L＜100mm，±10mm。2)L＜100mm，±3mm。

3F＞1.6GHzL≥50mm

3.3厚度测量重复性

当探地雷达天线频率≥400MHz时，厚度测量重复性变异系数퐶푣不大于5%。

3.4信噪比

信噪比大于等于20。

3.5线性度

线性度不大于2%。

4通用技术要求

4.1外观

外观应干燥、无缺损、无锈蚀，表面光滑、均匀，各部位说明文字、符号、铭刻

标志、屏幕显示等清晰、完整。

4.2铭牌

探地雷达的标牌应清晰。标牌内容包括产品型号、产品名称、生产厂商名称、产

品技术参数、生产编号和制造日期等。

4.3缺陷探测

当探地雷达天线频率≥800MHz时，用探地雷达检测缺陷试样，选择二维成像模式

显示数据，屏幕中应有明显的弧形强反射信号。

5计量器具控制

5.1环境条件

检定环境条件如下：

a)环境温度：23℃±5℃；

4

JJG(交通)124—××××

b)环境湿度：不大于85%RH；

c)环境周围无影响仪器正常工作的强电磁干扰。

5.2检定器具

5.2.1通用卡尺：测量范围0mm～1000mm，最大允许误差不超过±0.2mm。

5.2.2激光干涉仪：允许误差为±（0.03+0.5L）μm，L为测量长度，单位为米。

5.2.3厚度标准试样组：厚度标准试样组为不同尺寸的厚度块，厚度标准试样材料应

为均匀、稳定、无磁的非金属材料，上下表面应平整；厚度标准试样面积不小于天线

底面面积的4倍，应配套反射板，反射板的尺寸不小于厚度标准试样的尺寸；厚度标

准试样数量不少于10个，厚度标准试样的标称厚度采用下式（1）计算：

휀푝

퐻푖=퐻푟푖√（1）

휀푠

式中：퐻푖——第i个厚度标准试样的标称厚度(mm)，i=1,2，……；

퐻푟푖——对应路面厚度，在40mm~500mm范围内均匀取值(mm)；

휀푝——路面材料相对介电常数，一般取5；

휀푆——厚度标准试样的相对介电常数。

5.2.4空气波速检定装置：测量范围（0~1000）mm，反射板面积应不小于4倍天线底

面面积，主要由夹具、雷达天线固定架、底座和全反射板组成，空气波速检定装置示

意见图2所示。

4

1

2

3

图2空气波速检定装置示意图

1——夹具；2——雷达天线固定架；3——底座；4——反射板。

5.2.5缺陷试样：缺陷试样为具有不同尺寸缺陷的一块混凝土试样，混凝土试样面积

5

JJG(交通)124—××××

应不小于4倍天线底面面积，试样厚度应不小于200mm；用通孔模拟缺陷，通孔直径

范围50mm~100mm，通孔中心距离试样表面不小于100mm，通孔个数不小于5个。

5.3检定项目

探地雷达的检定项目见表2，检定记录格式见附录A。

表2探地雷达检测项目

检验项目首次检定后续检定使用中检查

外观和铭牌+++

缺陷探测+--

空气中雷达波速测量相对误差++-

厚度测量误差++-

厚度测量重复性+++

信噪比+--

线性度+--

注：

1、凡需检定的项目用“+”表示；不需要检定的项目用“-”表示；

2、天线频率小于400MHz,无需检定厚度测量误差、厚度测量重复性和缺陷探测三个项目。

5.4检定方法

5.4.1通用技术要求

5.4.1.1外观和铭牌

用目测检查探地雷达的外观结构和铭牌。

5.4.1.2缺陷探测

检定步骤如下：

a）开启探地雷达，通电预热不少于10min；

b）将天线放置在缺陷试样上方，信号稳定后开始采集数据，沿着垂直于通孔方向

移动天线，使天线底面扫过所有通孔，停止移动天线，并记录数据，选择二维成像模

式显示数据，读取缺陷信号。

6

JJG(交通)124—××××

5.4.2空气中雷达波速测量相对误差

检定步骤如下：

a）开启探地雷达，通电预热不少于10min；

b）将探地雷达天线安装在空气波速检定装置的夹具上，并使天线底面与反射板平

行，探地雷达天线底面的中心与反射板的中心同轴；

c）调整雷达天线固定架，使得天线底面距离反射板600mm，用通用卡尺测量该距

离，测量三次取平均值作为测量距离的标准值L；

d）信号稳定后开始采集数据，测量1min后，从采集的数据中随机取5道测试数

据，采用下式（2）计算空气中的雷达波速푣푖；

퐿

푣=(2)

푖푡푖

⁄2

式中：푣푖——雷达波速（mm/ns)，i=1,…,5；

L——探地雷达与反射板的水平距离(mm)；

푡푖——雷达波角双程走时(ns)，i=1,…,5。

e）计算5道波的雷达波速的算术平均值作为雷达波速푣푛；

f）采用下式（3）计算空气中雷达波速相对误差훿푛；

푣푛−푐0

훿푛=×100%(3)

푐0

式中：훿푛——空气中雷达波速相对误差，n=1，2，3，4；

푣푛——雷达波速平均值（mm/ns）；n=1，2，3，4；

푐0——空气中电磁波速标准值，푐0=300mm/ns。

g）按照步骤c）~f），天线底面至反射板的距离分别取700mm、800mm、900mm，

计算不同测量距离下空气中雷达波速相对误差。

5.4.3厚度测量示值误差

检定步骤如下：

a）用激光干涉仪测量各厚度标准试样厚度：测试点(数量≥20个)均匀分布，取厚

度测量平均值作为厚度标准试样的标准厚度퐻푠푖；

b）开启探地雷达，通电预热不少于10min，将厚度标准试样安置于检定平台上并

调平，安装探地雷达天线；

7

JJG(交通)124—××××

c）根据天线频率选取5个厚度试样进行厚度测量，取一个具有中间厚度值的试样

作为波速标定试样，信号稳定后开始采集数据，测量lmin后，从采集的数据中随机取

10道测试数据。记录波速标定试样中的雷达波双程走时平均值푡̅푐，并采用下式（4）计

算标定试样中的雷达波速푣푐；

퐻푐

푣푐=̅(4)

푡푐⁄

2

式中：푣푐——波速标定试样中的雷达波速(mm/ns)；

퐻푐——波速标定试样的厚度(mm)；

푡̅푐——波速标定试样中的雷达波双程走时平均值(ns)。

d）用标定后的探地雷达对第i个厚度标准试样进行测量，测量1min后，从采集的

数据中随机取10道测试数据，根据标定的波速计算厚度，取平均值作为第i个厚度标

准试样厚度测试值퐻푚푖

e）重复步骤d），采用下式（5）或（6）计算厚度测量示值误差∆푖。

퐻푚푖−퐻푠푖

∆푖=×100%(5)

퐻푠𝑖

′

∆푖=퐻푚푖−퐻푠푖(6)

式中：∆푖——第i个探地雷达厚度测量相对示值误差，i=1,…,5；

퐻푚푖——第i个厚度标准试样的厚度测试值(mm)，i=1,…,5；

퐻푠푖——第i个厚度标准试样的标准厚度(mm)，i=1,…,5；

′

∆푖——第i个探地雷达厚度测量绝对示值误差(mm)，i=1,…,5。

5.4.4厚度测量重复性

检定步骤如下：

将5.4.3中d）所获得的10道数据采用下式(7)和(8)计算变异系数퐶푉푖，取最大值

作为测量结果。

푆푖

퐶푉푖=×100%(7)

푥̅푖

2

∑10(푥−푥̅)

푆=√푗=1푖푗푖(8)

푖푛−1

式中:퐶푉푖——第i个厚度标准试样的测量重复性变异系数；

푆푖——第i个厚度标准试样的重复性标准差(mm)；

푥̅푖——第i个厚度标准试样厚度测试值的算术平均值(mm)；

8

JJG(交通)124—××××

푥푖푗——第i个厚度标准试样第j道数据的测试值(mm)；

n——重复测量次数，此处取10。

5.4.5信噪比

检定步骤如下：

a）将天线夹持固定在空气波速检定装置上，使天线底面与反射板表面平行，天线

底面的中心与反射板的中心同轴，距离约为2倍空气中雷达电磁波波长；

b）开启探地雷达，通电预热不少于10min，设备参数选择无滤波和无背景消除，

信号稳定后开始采集数据，测量1min后，从采集的数据中随机抽取10道测试数据：

c）采用下式(10)计算第i道数据的信噪比푆푁푅푖；

퐴푀푃푖

푆푁푅푖=(10)

퐴푁푖

式中：푆푁푅푖——第i道数据的信噪比；

퐴푀푃푖——第i道数据中，反射板反射回波信号的振幅最大值；

퐴푁푖——第i道数据中，背景干扰（噪声）的振幅最大值。

d）取10道数据的信噪比的平均值作为系统信噪比。

5.4.6线性度

检定步骤如下：

a）将天线固定在空气波速测量装置的夹具上，使探地雷达天线的底面与反射板平

行，天线底面的中心与反射的中心同轴；

b）开启探地雷达，通电预热不少于10min，数据参数选择无滤波和无背景消除等

实时处理；

c）采集模式选择时间采集，时间测量量程设置为20ns，调节雷达天线固定架，使

反射板的反射回波信号显示在时间测量量程的1/4的位置，信号稳定后开始采集数据，

测量1min后，用通用卡尺测量天线底面距反射板的距离h1，并记录反射回波信号的时

间t1；

d）重复步骤c)，分别使反射板的反射回波信号在时间测量量程的1/2位置和3/4

的位置处，测量天线底面距反射板的距离h2和h3，记录反射回波信号的时间t2和t3；

e）采用下式（11）、（12）和（13）计算线性度。

|퐶−퐶|

푉=21(11)

(퐶2+퐶1)⁄2

9

JJG(交通)124—××××

ℎ2−ℎ1

퐶1=(12)

푡2−푡1

ℎ3−ℎ2

퐶2=(13)

푡3−푡2

式中：푉——线性度；

퐶1——第一次测量的时间因素系数；

퐶2——第二次测量的时间因素系数；

ℎ1——第一次测量的天线底面距反射板的距离(mm)；

ℎ2——第二次测量的天线底面距反射板的距离(mm)；

푡1——第一次测量的反射板反射的回波信号时间(ns)；

푡2——第二次测量的反射板反射的回波信号时间(ns)；

푡3——第三次测量的反射板反射的回波信号时间(ns)。

5.5检定结果处理

经检定合格的探地雷达，出具检定证书，检定证书内页格式见附录B。检定不合格

的探地雷达出具检定结果通知书，并注明不合格项目，检定结果通知书内页格式见附

录C。

5.6检定周期

探地雷达的检定周期一般不超过一年。

10

JJG(交通)124—××××

附录A

探地雷达检定记录表

记录编号：

样品名称样品编号

型号规格出厂编号

制造单位接收日期

检定依据检定地点

检定前样品状态检定后样品状态

环境条件温度：℃；湿度：%RH；其他：

测量准确度等级/证书使用前情况使用后情况

检定使用的计名称证书有效期

范围不确定度编号(是否良好)(是否良好)

量标准器及主

要配套设备

检定项目

天线规格出厂编号

序号项目计算结果(时间单位：ns，速度单位：mm/ns，长度单位：mm）

一外观和铭牌

二缺陷探测

空气中电磁波

波速标准值

速度相对误差

距离标准值12345

平均值%

开始t0

1结束t1

速度

开始t0

空气中雷达

三波速校准相2结束t1

对误差速度

开始t0

3结束t1

速度

开始t0

4结束t1

速度

11

JJG(交通)124—××××

探地雷达检定记录表（续）

记录编号：

厚度测量值

测量序号12345

NO.1

NO.2

NO.3

NO.4

NO.5

厚度测NO.6

量示值

四NO.7

误差及

重复性NO.8

NO.9

NO.10

①平均值

②标准差

③变异系数=②/①

④标准值

⑤厚度示值误差=①-④或

(①-④)/④

12345678910平均值

五信噪比

123线性度

六线性度距离时间距离时间距离时间

检定:核验：日期：

12

JJG(交通)124—××××

附录B

探地雷达检定证书内页格式

检定证书第2页

证书编号××××××-××××

检定机构授权说明

检定环境条件及地点：

检定所依据的技术文件（代号、名称）

温度℃其他

湿度%RH地点

检定使用的计量标准装置/主要设备

不确定度/准确

仪器设备证书

名称仪器设备编号测量范围度等级/最大有效期至

编号

允许误差

第2页共3页

13

JJG(交通)124—××××

检定证书第3页

证书编号××××××-××××

检定结果

序号被检项目检定结果结论

1外观和铭牌

2缺陷探测

3空气中雷达波速测量相对误差

4厚度测量误差

5厚度测量重复性

6信噪比

7线性度

注：

1本报告检定结果仅对该计量器具有效；

2本证书未加盖“检定专用章”无效；

3下次检定时请携带（出示）此证书。

以下空白

第3页共3页

14

JJG(交通)124—××××

附录C

探地雷达检定结果通知书内页格式

检定结果通知书第2页

证书编号××××××-××××

检定机构授权说明

检定环境条件及地点：

温度℃地点

湿度%RH其他

检定使用的计量标准器具/主要设备

不确定度/准确