基于双频连续波雷达技术的木材中白蚁无损检测.docx

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基于双频连续波雷达技术的木材中白蚁无损检测

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马春雨张丹丁振东宗楚菁

摘要：提出了一个双频连续波雷达系统用于检测木材中的白蚁活动，建立了一个双频CW系统检测算法，利用接收信号的多普勒频移开发并测试了一个软件雷达系统，其中多普勒的变化反应白蚁的活动，同时分析了被腐蚀木材中白蚁的存活性。实验表明，通过调整木材和检测仪器的间距，对功率频谱和相位数据采集分析，结果确定木材和检测仪器的间距最小为50厘米;相位信息也是确定白蚁存在的一个重要的指标。

关键词：双频;连续波雷达;白蚁检测;多普勒;相位信息;腐蚀

Abstract：AdualfrequencyCWradarsystemisproposedtodetecttheactivityinformationoftermitesinwood.AdualfrequencyCWsystemdetectionalgorithmisestablished.AsoftwareradarsystemisdevelopedandtestedbyusingtheDopplershiftofthereceivedsignaltodetecttermites.TheDopplervariationreflectstheactivityinformationoftermites.Theexistingactivityoftermitesinthewoodcorrodedbytermitesisanalyzed，meanwhile.Theexperimentshowsthatbyadjustingthedistancebetweenthewoodandthedetectioninstrument，thepowerspectrumandthephasedataarecollectedandanalyzed.Theresultshowsthatthedistancebetweenthewoodandthedetectioninstrumentisatleast50cm.Thephaseinformationisalsoanimportantindextodeterminetheexistenceoftermites.

Keywords：two-frequency;CWradar;termitedetection;Doppler;phaseinformation;corrosion

在现代社会，白蚁腐蚀的木质结构是一个严重的问题;由于黑暗和潮湿的侵蚀，造成白蚁的出现，当发现白蚁存活在木材中，它已对木材造成了极大的损害。正如所知，自然的复杂性表现在任何一种形式主义或方法都不足以捕捉其所有性质，从而对正在研究的现象进行完整的描述。这就是通过分析它们的排放物来检测昆虫的情况。白蚁活动及其相关排放物的特征描述是一项艰巨的任务，因为白蚁发出的信号建模较为复杂。木材[1-2]是一种天然材料，因此有被昆虫和真菌侵蚀[3]和变质的风险。腐蚀木材已成为越来越多的研究热点，其中，无损检测技术是在不破坏原木材原始状态的条件下，将所需的目标信息准确且快速识别出来的技术[4]。

白蚁会产生某种酸，它们很容易腐蚀木头。目前，木材检测方法[5]很多，但每种方法都有其自身的缺陷。因此，白蚁腐蚀后的木材难以检测。

白蚁被列为世界性五大害虫之一，种类繁多，其危害每年造成巨大的经济损失[6]，中国地区有白蚁41属473种[7]。对目前的工作来说，最重要的是它们对人造结构的破坏是由于它们对木材和其他纤维素材料的腐蚀。白蚁可以让地球上几乎所有物品都能遭其的侵害。1989年，巴西一座被白蚁破坏的教堂屋顶倒塌，造成26人死亡，500人受伤。尽管白蚁造成了许多问题，但也应该承认，白蚁有助于在许多热带生态系统中循环养分，使土壤通气，并作为许多食虫动物的食物。白蚁的生存取决于食物、水分和温度。一般来说，白蚁的分布范围在赤道以北和以南45°到50°之间。白蚁也出现在智利的顶端，塔斯马尼亚州，喜马拉雅山海拔3000米。预测表明白蚁将继续在欧洲北部蔓延[8]。可以看出，白蚁的检测非常重要。

检测白蚁的方法有很多种，如射线、超声波、应力波等。其中，AE方法[9]是一种超声波测量（声发射）方法。然而，AE检测白蚁方法有其局限性，探测时传感器和木头必须要紧密接触。声发射的应用多用于煤岩识别[10-12]。这种方法的缺点是它不能被远程检测，因为它需要相对于雷达检测的接触传感器。由于