Remote sensing of building structural displacements using a microwave interferometer with imaging capability: Fid-Bau Portal

Remote sensing of building structural displacements using a microwave interferometer with imaging capability

Pieraccini, M. / Luzi, G. / Mecatti, D. / Fratini, M. / Noferini, L. / Carissimi, L. / Franchioni, G. / Atzeni, C.

Da das Anbringen von Sensoren an den Bauten zu aufwändig ist, wird hier der Bodenradar herangezogen. Dabei handelt es sich um den speziellen Fall des synthetischen Apertur-Radars, der mit der Mikrowellen-Differentialinterferometrie assoziiert wird. Diese ist in der Satellitentechnik schon erfolgreich angewendet worden, wo sie sich durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet. Bei der wesentlich geringeren Entfernung für die Messungen am Boden lassen sich somit geringe Verformungen von Gebäuden ermitteln. Die Anlage besteht aus einem Sender und einem Empfänger mit je einer Hornantenne und einer mechanischen Führung, an der entlang die Sende- und Empfangseinheit bewegt wird, um die lineare synthetische Apertur zu realisieren. Für jede Position entlang der Führung werden für jede Frequenz der mit kontinuierlichen Wellen gestufter Frequenz angeregten Wandler die Komponenten der Signale in Phase und bei einer Phasenverschiebung von 90 Grad empfangen und digitalisiert. Aus den so aufgenommenen Signalen bei verschiedenen Frequenzen und bei Zuordnung zu der örtlichen Positionierung des Empfängers werden holographische Mikrowellenbilder erhalten. Da die gemessenen Phasenwerte von der Mikrowellenlänge und der Form der Antennen abhängen, wären aufwändige Kalibrierungen erforderlich. Der Phasenwert ist zudem in Einheiten der halben Wellenlänge von der Entfernung zwischen dem Sensor und dem Messobjekt abhängig. Wenn jedoch zwei Bilder unter gleichen Bedingungen aufgenommen werden, so ist die Phase nur von der Deformation des Objekts abhängig. Die Phasendifferenz der Pixel bildet das Interferogramm. Das Messsystem wird an einem Modell eines 9 m hohen dreistöckigen Gebäudes erprobt, das mit einer Winde mechanisch beansprucht wurde. Eine Verschiebung an einer ausgewählten Stelle der Gebäudefront konnte in 15 m Entfernung mit einer Unsicherheit von 0,18 mm bei einer Gesamtverschiebung von 1,10 mm ermittelt werden. (Tietz, H.-D.)