上各點位置的編碼値或振幅値，由此 m*n 矩陣中擷取純混凝土反射 訊號波譜，如圖 5-2 所示。此反射訊號波譜圖為時域下的結果，縱軸 代表振幅大小(或編碼值)，橫軸代表時間(深度或取樣數間隔)。
-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000
0 50 100 150 200 250
圖 5-2 透地雷達量測純混凝土之反射波譜圖
由量測純混凝土的結果，第一個波峰的位置為空氣與混凝土界面 處之反射訊號，第二個波峰後面部分的訊號為電磁波在混凝土中衰減 現象。
(2).有限元素模擬之電磁波反射訊號
在模擬純混凝土之單一訊號，其純混凝土模型如圖 5-3 所示，天 線部分設置激發端和接收端於純混凝土模型的中心位置，且用矩形波 導模式模擬電磁波入射純混凝土模型。
空氣與混凝土界面處反射訊號
電磁波在混凝土中衰減現象
圖 5-3 純混凝土模擬示意圖
對於有限元素模擬純混凝土，採用模擬所求解出來的散射參數經 由數值處理而繪出的，而散射參數是入射電壓波與反射電壓波的比 値，因此用模擬所求解出來的散射參數值數據，經反傅立葉轉換後而 繪出的純混凝土訊號圖，會比實際純混凝土訊號圖振幅強度小。如圖 5-4 所示。
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 20 40 60 80 100 120
圖 5-4 有限元素模擬電磁波於純混凝土模型內之反射訊號
圖 5-4 為模擬純混凝土經數值處理由頻域轉換為時域之電磁波反 射訊號，在圖中可以看到左右兩邊的波形震盪為對稱，這是由頻域轉 換時域的結果，因此在判讀時看其中一邊波形震盪，而對於下面分析
天線部份
純混凝土模型
激發端 接收端
含鋼筋(#3、#6、#10)混凝土亦是用同樣的方法。因此將圖擷取一邊 來說明，如圖 5-5 所示，圖中縱軸代表訊號振幅値(編碼值)，橫軸代 表時間(深度或取樣數間隔)。
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
圖 5-5 擷取後之純混凝土電磁波反射訊號
由模擬純混凝土結果發現，第一個波峰為空氣與混凝土界面處之 反射訊號，第二個波峰後面部分的訊號為電磁波在混凝土中的衰減現 象。
(3).比較透地雷達量測與有限元素模擬之電磁波反射訊號
將圖 5-5 和圖 5-2 比較後，對於模擬出來的訊號有逐一衰減的趨 勢，在第一個較大的波峰為空氣與混凝土界面處之反射訊號，而從第 二個波峰之後的訊號為電磁波在混凝土中的衰減現象，與實際量測純 混凝土電磁波反射訊號的波傳現象相符。不過在振幅強度和時間軸的 部份與實際量測上有些差距，但並不影響模擬純混凝土電磁波反射訊 號之波傳行為。
空氣與混凝土界面處反射訊號
電磁波在混凝土中衰減現象
5-1-2 內含鋼筋(#10)混凝土模擬與實際量測比較
(1).實際透地雷達量之電磁波反射訊號
將 15*15*15
cm
3內含鋼筋(#10)混凝土試體進行透地雷達掃描，並 擷取出實際雷達剖面圖和訊號圖，如圖 5-6-(a)、5-6-(b)所示。(a).透地雷達剖面圖 (b).透地雷達訊號圖 圖 5-6 內含鋼筋(#10)之混凝土實際雷達剖面圖和訊號圖
由實驗得到內含鋼筋(#10)混凝土的雷達剖面圖，透過上述純混 凝土訊號擷取方式，將內含鋼筋(#10)混凝土反射訊號波譜圖繪出，
如圖 5-7 所示。此反射訊號波譜圖為時域下的結果，縱軸代表振幅(編 碼值)，橫軸代表時間(深度或取樣數間隔)。由圖中，第一個波峰為空 氣與混凝土界面處之反射訊號，第二個波峰為混凝土與鋼筋界面處之 反射訊號，而之後訊號為鋼筋底層的電磁波繞射現象和電磁波衰減現 象。
-30000 -20000 -10000 0 10000 20000 30000
0 50 100 150 200 250
圖 5-7 透地雷達量測內含鋼筋(#10)混凝土之反射波譜圖
(2).有限元素模擬之電磁波反射訊號
在模擬內含鋼筋(#10)混凝土之單一訊號，其模型如圖 5-8 所示，
天線部分置於模型的中心位置且在鋼筋正上方，用矩形波導模式模擬 電磁波入射含鋼筋混凝土模型。
圖 5-8 內含鋼筋(#10)混凝土模擬示意圖
模擬結果經由數值處理後，並加入純混凝土之電磁波反射訊號繪 出，如圖 5-9 所示，線較粗的為內含鋼筋(#10)混凝土之電磁波反射訊 號，線較細為純混凝土之電磁波反射訊號，圖中縱軸代表訊號振幅値 (編碼值)，橫軸代表時間(深度或取樣數間隔)。
天線部份
混凝土模型
激發端 接收端
5.6cm
#10 鋼筋
空氣與混凝土界面處反射訊號 混凝土與鋼筋界面處反射訊號
電磁波在混凝土中衰減現象
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
圖 5-9 模擬內含鋼筋(#10)混凝土訊號
由圖中，含鋼筋(#10)混凝土與純混凝土之電磁波反射訊號比較，
在第一個波峰位置，含鋼筋(#10)混凝土與純混凝土之電磁波反射訊 號位置相同，此為空氣與混凝土界面處反射訊號，在第二個波峰振幅 比純混凝土有明顯的變大，可以看出電磁波碰到鋼筋而反射訊號的反 應，由第三個波峰之後的訊號與純混凝土訊號相比，有較大訊號反 應，此為電磁波通過鋼筋後所產生的電磁波繞射現象。
(3).比較透地雷達量測與有限元素模擬之電磁波反射訊號
將圖 5-9 和圖 5-7 比較後，在第二個波峰皆有較大的振幅反應，
是因為電磁波遇到鋼筋之反射訊號的結果，而之後的訊號也是有振幅 反應，此皆為電磁波通過鋼筋產生的繞射現象。因此對於實際量測之 電磁波反射訊號與模擬之電磁波反射訊號，在訊號的波傳行為上是相 符合的。
混凝土與鋼筋界面處反射訊號
電磁波通過鋼筋產生電磁波繞射現象
空氣與混凝土界面處反射訊號
5-1-3 內含鋼筋(#6)混凝土模擬與實際量測比較
(1).實際透地雷達量之電磁波反射訊號
將 15*15*15
cm
3內含鋼筋(#6)混凝土試體進行透地雷達掃描，並 擷取出實際雷達剖面圖和訊號圖，如圖 5-10-(a)、5-10-(b)所示。(a).透地雷達剖面圖 (b).透地雷達訊號圖 圖 5-10 內含鋼筋(#6)之混凝土實際雷達剖面圖和訊號圖
由實驗得到內含鋼筋(#6)混凝土的雷達剖面圖並擷取訊號，將含 鋼筋(#6)混凝土反射訊號波譜圖繪出，如圖 5-11 所示。此反射訊號波 譜圖為時域下的結果，縱軸代表振幅(編碼值)，橫軸代表時間(深度或 取樣數間隔)。由圖中，第一個波峰為空氣與混凝土界面處之反射訊 號，第二個波峰為混凝土與鋼筋界面處之反射訊號，而之後訊號為鋼 筋底層的電磁波繞射現象和電磁波衰減現象。
-30000 -20000 -10000 0 10000 20000 30000
0 50 100 150 200 250
圖 5-11 透地雷達量測內含鋼筋(#6)混凝土之反射波譜圖
(2).有限元素模擬之電磁波反射訊號
在模擬內含鋼筋(#6)混凝土之單一訊號，其模型如圖 5-12 所示，
天線部分置於模型的中心位置且鋼筋正上方，用矩形波導模式模擬電 磁波入射含鋼筋混凝土模型。
圖 5-12 內含鋼筋(#6)混凝土模擬示意圖
模擬結果經由數值處理後，並加入純混凝土之電磁波反射訊號繪 出，如圖 5-13 所示，線較粗為內含鋼筋(#6)混凝土之電磁波反射訊 號，線較細為純混凝土之電磁波反射訊號，圖中縱軸代表訊號振幅値 (編碼值)，橫軸代表時間(深度或取樣數間隔)。
天線部份
混凝土模型
激發端 接收端
5.6cm
#6 鋼筋
空氣與混凝土界面處反射訊號 混凝土與鋼筋界面處反射訊號
電磁波在混凝土中衰減現象
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
圖 5-13 模擬內含鋼筋(#6)混凝土訊號
由圖中，含鋼筋(#6)混凝土與純混凝土之電磁波反射訊號比較，
在第二個波峰處振幅有明顯的變大，表示電磁波遇到鋼筋之反射訊號 之後的訊號與純混凝土訊號相比，有較大訊號反應，可能是電磁波通 過鋼筋後所產生的電磁波繞射現象。
(3).比較透地雷達量測與有限元素模擬之電磁波反射訊號
將圖 5-13 和圖 5-11 比較後，在模擬部分訊號是呈逐一衰減現象，
鋼筋反射位置於第二個波峰會有較大的振幅反應，在後面訊號部分與 純混凝土相比，有較大的訊號反應，由此得知，可能為電磁波通過鋼 筋產生的繞射現象，因此，對於內含鋼筋(#6)混凝土實際量測與模擬 結果在反射訊號的波傳現象是相符合的。
5-1-4 內含鋼筋(#3)混凝土模擬與實際量測比較
(1).實際透地雷達量之電磁波反射訊號
將 15*15*15
cm
3內含鋼筋(#3)混凝土試體進行透地雷達掃描，並 擷取出實際雷達剖面圖和訊號圖，如圖 5-14-(a)、5-14-(b)所示。混凝土與鋼筋界面處反射訊號
電磁波通過鋼筋產生電磁波繞射現象 空氣與混凝土界面處反射訊號
(a).透地雷達剖面圖 (b).透地雷達訊號圖 圖 5-14 內含鋼筋(#3)之混凝土實際雷達剖面圖和訊號圖
由實驗得到內含鋼筋(#3)混凝土的雷達剖面圖並擷取訊號，將內 含鋼筋(#3)混凝土反射訊號波譜圖繪出，如圖 5-15 所示。此反射訊號 波譜圖為時域下的結果，第一個波峰為空氣與混凝土界面處之反射訊 號，第二個波峰為混凝土與鋼筋界面處之反射訊號，後面部分訊號為 電磁波受鋼筋影響之繞射現象。縱軸代表振幅(編碼值)，橫軸代表時 間(深度或取樣數間隔)。
-30000 -20000 -10000 0 10000 20000 30000
0 50 100 150 200 250
圖 5-15 透地雷達量測內含鋼筋(#3)混凝土之反射波譜圖 空氣與混凝土界面處反射訊號
混凝土與鋼筋界面處反射訊號 電磁波在混凝土中衰減現象
(2).有限元素模擬之電磁波反射訊號
在模擬內含鋼筋(#3)混凝土之單一訊號，其模型如圖 5-16 所示，
天線部分置於模型的中心位置且在鋼筋正上方，用矩形波導模式模擬 電磁波入射含鋼筋混凝土模型。
圖 5-16 內含鋼筋(#3)混凝土模擬示意圖
模擬結果經由數值處理後繪出，如圖 5-17 所示，線較粗為內含 鋼筋(#3)混凝土之電磁波反射訊號，線較細為純混凝土之電磁波反射 訊號，圖中縱軸代表訊號振幅値(編碼值)，橫軸代表時間(深度或取樣 數間隔)。
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
圖 5-17 模擬內含鋼筋(#3)混凝土訊號
天線部份
混凝土模型
激發端 接收端
5.6cm
#3 鋼筋
混凝土與鋼筋界面處反射訊號
電磁波通過鋼筋產生電磁波繞射現象 空氣與混凝土界面處反射訊號
由圖中，含鋼筋(#3)混凝土與純混凝土之電磁波反射訊號比較，
在第二個波峰處振幅沒有明顯的變大，推測有可能#3 鋼筋尺寸太小，
對於電磁波反射面積小，但後面的訊號與純混凝土訊號相比，還是有 較大訊號反應，表示雖然#3 鋼筋尺寸小，不過電磁波還是有遇到鋼 筋的反應，為電磁波通過鋼筋後所產生的電磁波繞射現象。
(3). 比較透地雷達純量測與有限元素模擬之電磁波反射訊號
將圖 5-17 和圖 5-15 比較後，在模擬部分訊號是呈逐一衰減現象，
鋼筋反射位置於第二個波峰並沒有很突顯，推測可能是#3 鋼筋尺寸 太小的關係，電磁波反射面積較小，不過在後面訊號部分與純混凝土 相比，還是有較大的訊號反應，由此得知，可能為電磁波通過鋼筋產 生的繞射現象，雖然在鋼筋反射位置與實際量測結果有差距，不過對 於反射訊號之波傳現象上實際量測與模擬結果是相符合的。
由圖 5-9、圖 5-13 和圖 5-17 在模擬單一訊號純混凝土、內含鋼筋 (#3、#6 和#10)混凝土之結果發現，內含鋼筋(#6 和#10)在第二個波峰 皆有較大振幅變化，說明電磁波碰到鋼筋之反射訊號變化，除了內含 鋼筋(#3)在第二個波鋒沒有明顯的振幅變化，推測可能#3 鋼筋尺寸較 小反射面積較小的緣故，不過在內含鋼筋(#3、#6 和#10)第二個波峰 之後的訊號震盪，若與模擬純混凝土結果比較，可以看出皆有明顯的 訊號振幅變化，說明電磁波碰到鋼筋而產生電磁波繞射的現象。由實 際量測結果發現，內含鋼筋(#10、#6 和#3)之電磁波反射訊號，當尺 寸越大所反射訊號能量就越強，因此相較於模擬結果部份，內含鋼筋 (#10、#6 和#3)之電磁波反射訊號也是有相同的趨勢，鋼筋尺寸越大 而反射訊號的振幅也越大，因此說明模擬結果與實際量測在波傳現象 趨勢是相符合。
5-2 疊代訊號比較
本節主要是對透地雷達實驗量測與有限元素模擬應用於純混凝土 試體、內含鋼筋(#3、#6、#10)混凝土試體，探討其電磁波反射訊號 剖面圖的差異。對於實驗與模擬情形下列分二個部份進行討論：(1).
實際透地雷達量測之電磁波反射訊號剖面圖、(2).有限元素模擬不同 位置之電磁波反射訊號與透地雷達量測電磁波反射訊號比較。
5-2-1 純混凝土模擬與實際量測之比較
(1).實際透地雷達量測之電磁波反射訊號剖面圖
實際純混凝土電磁波反射訊號剖面圖，如圖 5-18 所示。
圖 5-18 純混凝土之電磁波反射訊號剖面圖
(2).有限元素模擬不同位置之電磁波反射訊號與透地雷達量測電磁波 反射訊號比較
在模擬純混凝土不同位置之電磁波反射訊號，其模擬方式如圖 5-19 所示，天線部分設置於純混凝土模型而由左至右每 5cm 作一次 模擬，且用矩形波導模式模擬電磁波入射純混凝土模型。不同位置模 擬結果經由資料處理，得到各位置下的電磁波反射訊號，將其電磁波 反射訊號以疊代方式疊代成電磁波反射訊號剖面圖，如圖 5-20 所示。