铁路道砟的介电常数测定方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种铁路道砟的介电常数测定方法和系统，涉及铁路辅助设备。该测定方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，所述雷达波由同一位置发出；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。该铁路道砟的介电常数测定方法和系统操作计算简便，精度高，使得介电常数的计算结果更加准确。

The railway ballast dielectric constant determination method and system

The embodiment of the invention provides a railway ballast dielectric constant determination method and system, relates to a railway auxiliary equipment. Including the determination method: between detection of the first reflection plate and second reflection plate distance D, wherein the first reflector and second reflector plate clamping the measured ballast; determining receives the first reflector and the second reflector radar wave, the time difference of the radar wave by t. The same location issued; according to the dielectric constant of the time between the first and second reflector reflector distance D, receives the first reflector and the second reflector radar wave, the difference of T and V2 in vacuum electromagnetic wave velocity calculation of the measured ballast. The railway ballast dielectric constant determination method and system operation is simple in calculation and high precision, which makes the calculation results more accurate dielectric constant.

【技术实现步骤摘要】
铁路道砟的介电常数测定方法和系统
本专利技术涉及铁路辅助设备，具体地涉及一种铁路道砟的介电常数测定方法和系统。
技术介绍
地质雷达探测具有快速无损特点，国内外广泛将其应用于有砟铁路道床与路基结构检测评估。道床脏污率作为评定其脏污程度的重要指标，在道床维护规范中规定，当脏污率达到25％及以上时，必须对道砟进行清筛。但要利用地质雷达来快速获取道砟脏污率相关指标，根据地质雷达探测原理，则需要对不同脏污率的道砟进行地质雷达探测相关参数的标定，其标定参数为不同脏污率道砟的介电常数。现有介质结构介电常数的测定技术有相对反射系数标定法和固体介质介电常数绝对测量方法。前者测量相对介电常数，利用反射板作为标准雷达反射界面，分别测量雷达波在反射板和待测介质表面的反射系数，通过比值计算法来获得被测介质的介电常数；后者利用电化学或物理化学原理直接测量介质表面或介质体内部的介电常数，包括微波测量、电桥测量等技术方法。道砟或不同脏污率的道砟为粗细颗粒级配介质，一则介质表面凹凸不平，二则细颗粒或脏污颗粒往往在粗颗粒的缝隙中往下渐进沉积，属于过渡型渐变介质结构，如上所述的现有测量手段，在介质表面测量或某一深度测量时，获取的介电常数都不能真实反映道砟层介质的真实介电常数。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种铁路道砟的介电常数测定方法和系统，该铁路道砟的介电常数测定方法和系统操作计算简便，精度高，使得介电常数的计算结果更加准确。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种铁路道砟的介电常数测定方法，该方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，所述雷达波由同一位置发出；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。优选地，所述确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t包括：确定接收到第一反射板的雷达波反射波的时间T1；确定接收到第二反射板的雷达波反射波的时间T2；以及根据所述时间T2和所述时间T1，计算接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t。优选地，所述根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及所述真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε包括：根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，计算雷达波在待测道砟介质层的波速V1；根据所述雷达波在待测道砟介质层的波速V1和所述真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。优选地，所述第一反射板和第二反射板的雷达波反射时间差△t使用以下公式计算：Δt＝T2-T1，其中T1为接收到所述第一反射板的雷达波反射波的时间，T2为接收到所述第二反射板的雷达波反射波的时间。优选地，所述雷达波在待测道砟介质层的波速V1使用以下公式计算：其中D为所述第一反射板和第二反射板之间的距离，△t为接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差。优选地，所述待测道砟的介电常数ε使用以下公式计算：其中所述V2为真空中电磁波波速，V1为所述雷达波在待测道砟介质层的波速。优选地，所述确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t包括：确定所述第一反射板的雷达波反射波波形的预设位置对应的时刻t1；确定所述第二反射板的雷达波反射波波形的预设位置对应的时刻t2；计算所述时刻t2和所述时刻t1的差，以得到所述第一反射板和第二反射板的雷达波反射时间差△t，其中所述波形的预设位置为波峰和波谷中的至少一者。本专利技术实施例还提供一种铁路道砟的介电常数测定系统，该系统包括：第一反射板、第二反射板、包括雷达天线的雷达仪以及处理装置，其中，所述第一反射板和所述第二反射板夹合待测道砟；所述雷达仪的雷达天线用于发射雷达波以及接收所述第一反射板和所述第二反射板反射的雷达波，所述雷达仪的雷达天线发出的雷达波垂直于所述第一反射板，并指向所述第一反射板的中央；处理装置，用于对所述第一反射板和所述第二反射板反射的雷达波进行处理，以计算所述待测道砟的介电常数。优选地，其中所述第一反射板与所述雷达仪的距离小于所述第二反射板与所述雷达仪的距离。优选地，所述雷达仪的雷达天线与所述第一反射板的距离至少为30cm。通过上述技术方案，采用本专利技术提供的铁路道砟的介电常数测定方法和系统，该测定方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，所述雷达波由同一位置发出；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。该铁路道砟的介电常数测定方法和系统操作计算简便，精度高，使得介电常数的计算结果更加准确。本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：图1是本专利技术一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定方法的流程图；图2是本专利技术另一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定方法的流程图；图3是本专利技术另一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定方法的流程图；图4是本专利技术另一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定方法的流程图；以及图5是本专利技术一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定系统的结构示意图。附图标记说明1第一反射板2第二反射板3雷达仪4处理装置。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。图1是本专利技术一实施例提供的铁路道砟的介电常数测定方法的流程图。如图1所示，该方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D(步骤S11)，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t(步骤S12)；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε(步骤S13)。本专利技术提供了利用精确速度测量来换算标定不同脏污率道砟介电常数的方法。在待测有脏污率控制的道砟层上下表面放置两块反射板作为辅助反射面，本专利技术优选为铁板，利用该反射面的雷达反射波来代替道砟层上下表面的反射波，用于识别和读取反射波到达时间或时间差。本专利技术克服了道砟介质表面不平整时采用反射系数测量计算方法带来的误差乃至错误，充分考虑到了级配道砟或脏污道砟细颗粒向下沉积带来的过渡型介质不均匀性影响。在测量接收到第二反射板的雷达波反射波的时间时，需要移走第一反射板，以使雷达波能够由第二反射板反射。图2是本专利技术另一实施例提供的铁路道砟的介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路道砟的介电常数测定方法，其特征在于，该方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，所述雷达波由同一位置发出；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。

【技术特征摘要】
1.一种铁路道砟的介电常数测定方法，其特征在于，该方法包括：检测第一反射板和第二反射板之间的距离D，其中所述第一反射板和第二反射板夹合待测道砟；确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，所述雷达波由同一位置发出；根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。2.根据权利要求1所述的铁路道砟的介电常数测定方法，其特征在于，所述确定接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t包括：确定接收到所述第一反射板的雷达波反射波的时间T1；确定接收到所述第二反射板的雷达波反射波的时间T2；以及根据所述时间T2和所述时间T1，计算接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t。3.根据权利要求1所述的铁路道砟的介电常数测定方法，其特征在于，所述根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t以及所述真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε包括：根据所述第一反射板和第二反射板之间的距离D、接收到所述第一反射板和所述第二反射板的雷达波反射波的时间差△t，计算雷达波在待测道砟介质层的波速V1；根据所述雷达波在待测道砟介质层的波速V1和所述真空中电磁波波速V2计算所述待测道砟的介电常数ε。4.根据权利要求2所述的铁路道砟的介电常数测定方法，其特征在于，所述第一反射板和第二反射板的雷达波反射时间差△t使用以下公式计算：Δt＝T2-T1，其中T1为接收到所述第一反射板的雷达波反射波的时间，T2为接收到所述第二反射板的雷达波反射波的时间。5.根据权利要求3所述的铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦怀兵，朱德兵，章游斌，周光建，陈斐，肖志宇，孔波，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，朔黄铁路发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11