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由于沥青路面的力学强度比较高,同时也具有一定的弹塑性变形能力和良好的减振性,因此,沥青路面已经成为高等级公路最为常用的路面形式。在影响路面使用寿命的众多因素中,沥青路面面层的厚度是一个非常重要的影响因素,同时也是施工过程中质量控制及施工验收检测项目的主控项目之一。精确的面层厚度信息对道路质量的控制、结构性能的评价以及道路寿命的预测都有着十分重要的意义,然而传统检测沥青路面面层厚度的方法—取芯法却有很大局限性。探地雷达检测技术因其快速、全面、无损的特点,能有效弥补取芯法的不足,但探地雷达检测精度仍有待进一步提高,因此,研究探地雷达检测技术有重要意义。本文基于Vivaldi天线理论以及电磁波传播理论,通过理论分析、数值模拟与室内模拟实验,系统研究了基于对踵Vivaldi天线阵列的探地雷达技术对沥青路面面层厚度的检测效果。本文的主要工作与研究成果如下:(1)分析了电磁波传播的基本规律,以及电磁波传播特性与介电常数之间的关系,并系统介绍了探地雷达的系统组成、工作原理以及性能参数,对目前工程中电磁波在介质内部传播速度的常规求取方法进行了总结,并分析这些方法各自存在的不足。(2)系统介绍了超宽带天线的基本分析方法以及展宽天线带宽的方法,指出Vivaldi天线在其性能上的优越性,并将传统Vivaldi天线,对踵Vivaldi天线,平衡对踵Vivaldi天线这三者进行对比,指出对踵Vivaldi天线具有传输性能优良,易加工制作的优点。(3)系统介绍了Vivaldi天线的基本设计理论,并通过大量的仿真模拟,设计出一款性能优良的对踵Vivaldi天线,并加工制作成型。在微波暗室内对对踵Vivaldi天线的性能进行测试,并将测试结果与模拟结果进行对比,测量结果符合预期,满足探地雷达对收发天线的性能要求。(4)对传统共源测量法和改进后共源测量法进行了系统的理论分析,指出理论上改进后的共源测量法具有更高的检测精度以及较快的检测速度。搭建对踵Vivaldi天线阵列,用替代材料模拟沥青路面,用改进后的共源测量法进行室内模拟实验,实验结果符合预期,这对今后探地雷达在路面面层厚度检测方面的应用具有重要意义。