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系統識別號 U0026-1708202014041100
論文名稱(中文) 複數連續小波轉換應用於透地雷達信號之分析
論文名稱(英文) Ground Penetrating Radar Signal Analysis Using Complex Continuous Wavelet Transform
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 張裕
研究生(英文) Yu Zheng
電子信箱 q6179958@gmail.com
學號 N66074289
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 135頁
口試委員 指導教授-倪勝火
口試委員-張文忠
口試委員-陳景文
口試委員-柯永彥
口試委員-謝旭昇
中文關鍵字 透地雷達信號處理  地下孔洞  雷達剖面影像  非破壞檢測  複數連續小波轉換 
英文關鍵字 Signal processing  empty underground holes  non-destructive testing  wavelet transform 
學科別分類
中文摘要 工程開挖施工的進行中常會遇到地下管線、鋼筋等地下埋設物,為了得知其地下狀況及位置,以期降低破壞現場結構物的風險,避免產生額外成本,在潛在有障礙物之地點施予不同處理方式以提升施工效率,使用透地雷達(Ground Penetrating Radar)能夠快速且經濟地檢測出大略的位置,並可即時顯示影像,經有相關經驗之專業人士現場判釋,即可約略描繪出該地之地層構造,然有時細微訊號容易被強度更高的反射訊號覆蓋,若可再進一步利用其它方法進行後處理,突顯信號特徵以降低誤判。本研究利用前人檢測的試驗資料,將複數連續小波轉換應用於透地雷達原始信號分析,可觀察訊號隨著時間及頻率之間的變化,藉著改變尺度與平移,可以凸顯介電常數變化之處,進而推論異常結構物在地下的大略位置,經本文之研究所得由複數連續小波轉換重新繪出振幅圖及相角圖,而振幅圖能突顯淺層訊號,但深層訊號完全漏失訊號特性,無明顯振盪,而相角圖則以相位角形式表現,其在深層表現不如雷達波振幅衰減,兩者呈現截然不同的特性,可與雷達影像圖同時比對,以提高判讀效率。
英文摘要 The lack of efficient management may potentially lead to the dangerous situation in which the underground pipes, rebar, etc., are destroyed during engineering excavation. We need to know the position of these things to prevent the risk of destroying structures and incurring additional cost. Improving construction efficiency by applying different treatment methods to potential objects. We can quickly and economically detect approximate locations of underground objects by using the ground penetrating radar. The images can be displayed in real time. After the on-site interpretation by professionals with relevant experience, the stratigraphic picture of the area can be roughly depicted. Furthermore, other post-processing technology may enhance the signal characteristics. In this study the test data by previous research are used as raw signal in applying the complex continuous wavelet transform. The time domain and frequency domain were analyzed by translating at different scales. The changes in dielectric constant can be highlight and then we can infer the approximate location of the structure in the ground. The complex continuous wavelet transform not only can display the amplitude but also the phase angle changing with time and frequency. The amplitude can highlight the shallow signal, however, the deep signal completely loses the signal characteristics without obvious oscillation. The phase angle is expressed in phase angle form. Unlike the amplitude, the phase angle doesn’t attenuate rapidly. These two completely different features can be compared with the radar image at the same time, improving interpretation efficiency.
論文目次 摘要 I
Extended Abstract II
致謝 VI
目錄 VII
表目錄 X
圖目錄 XI
符號說明 XV
第一章 前言 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的與方法 1
1.3研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1透地雷達回顧 3
2.1.1地下異質(如管線、孔洞等)之調查 4
2.1.2地下水位及含水量變化的探測 6
2.1.3地層構造之探查 6
2.1.4混凝土及道路鋪面的調查 7
2.1.5 壩體異常之偵測 8
2.1.6岩盤中裂隙及斷層的探測 9
2.1.7河床及湖底地形之測繪 9
2.1.8隧道襯砌的檢測 9
2.1.9樓板鋼筋之偵測 10
2.2 小波轉換回顧 10
第三章 透地雷達及相關理論 14
3.1透地雷達 14
3.1.1透地雷達探測原理 14
3.1.2電磁波基本原理 16
3.1.3馬克斯威爾方程式 17
3.1.4電磁波的波速設定 18
3.1.5地層介質影響參數 21
3.2傅立葉轉換 24
3.3希爾伯特轉換(Hilbert transform) 25
3.3.1基本定義 25
3.3.2希爾伯特轉換的解析函數 25
3.4小波轉換 27
3.4.1小波介紹 27
3.4.2連續小波轉換 27
3.4.3複數連續小波轉換 29
第四章 現地實驗案例 30
4.1檢測儀器與設備 30
4.2現地實驗內容 32
第五章 資料分析與評估 46
5.1適用透地雷達訊號的母小波 46
5.2合適的剖面方式 65
5.2.1以天線頻率800 MHz施測之合適繪圖剖面方式 65
5.2.2以天線頻率500 MHz施測之合適繪圖剖面方式 68
5.2.3以天線頻率250 MHz施測之合適繪圖剖面方式 73
5.3希爾伯特轉換與複數連續小波轉換繪圖比較 80
5.4案例探討 84
第六章 結論與建議 100
6.1結論 100
6.2建議 101
參考文獻 103
附錄 案例判釋 110
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2020-08-26起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2020-08-26起公開。


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