Evaluation of Metal Position in Concrete using Electromagnetic Wave

ABSTRACT

งานวิจัยนี้นำเสนอระบบตรวจหาตำแหน่งโลหะในคอนกรีตด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแบ่งออกแบบระบบเป็น 4 ส่วน ได้แก่ ส่วนของสายอากาศรูปปากแตร ทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากระบบตรวจหาตำแหน่งโลหะในคอนกรีต ไปยังเป้าหมายและรับสัญญาณที่สะท้อนจากเป้าหมายโดยการออกแบบและสร้างสายอากาศรูปปากแตรให้รองรับการใช้งานที่ความถี่ 4 GHz มีอัตราขยายเท่ากับ 11.691dBi ค่า VSWR เท่ากับ 1.2 และมีแบบรูปการแผ่พลังงานเป็นแบบทิศทางเดียว ส่วนที่สองคือส่วนวงจรกำเนิดสัญญาณของระบบเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์แบบควบคุมด้วยแรงดัน (Voltage controlled oscillator) ทำหน้าที่ผลิตสัญญาณที่เอาต์พุตเป็นสัญญาณคลื่นแบบต่อเนื่องที่ความถี่ประมาณ 4.2 กิกะเฮิรตซ์ ส่วนที่สามคือส่วนการวิเคราะห์และประเมินประเมินผลของระบบตรวจหาโลหะในคอนกรีต หลักการทำงานในส่วนนี้อาศัยคุณสมบัติของการสะท้อนและดูดกลืนคลื่นของโลหะและคอนกรีต โดยพิจารณาจากค่าสภาพยอมสัมพัทธ์ซึ่งเป็นค่าเฉพาะตัวของโลหะและคอนกรีต โลหะมีค่าสภาพยอมสัมพัทธ์ที่สูงจะมีคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับคอนกรีตมีค่าสภาพยอมสัมพัทธ์ที่น้อยส่งผลทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทะลุผ่านได้ ส่วนสุดท้ายคือส่วนแสดงผลจะใช้โปรแกรม MATLAB สำหรับหารแสดงผลและประมวลผลซึ่งการแสดงผลจะทำการแสดงผลป่านทางจอคอมพิวเตอร์ การทดสอบการทำงานของระบบตรวจหาตำแหน่งของโลหะในคอนกรีตในงานวิจัยนี้ได้ทดสอบกรณีฝังโลหะลงไปในเนื้อคอนกรีตที่มีความหนาตั้งแต่ 5-20 เซนติเมตร และมีการปรับขนาดของโลหะที่ฝังในคอนกรีตคือขนาด 21x24 15x15 10x10 และ 5x5 ตารางเซนติเมตร พบว่าระบบสามารถตรวจพบโลหะทุกกรณี และสำหรับกรณีไม่มีการฝังโลหะลงไปในเนื้อคอนกรีตระบบจะแสดงผลว่าไม่พบโลหะ ดังนั้นงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้สำหรับงานวิศวกรรมได้จริง