,,,,探地雷达技术介绍,北京雷迪公司,电话 010-67621208,,,,,目 录,,探地雷达原理
探地雷达的主要组成部件
探地雷达的工作方法
探地雷达的技术参数
测量参数的选择
雷达管线探测识图
与RD4000管线仪结合做管线探测
市场上几种商用雷达的主要技术特色
探地雷达在其他方面的应用,,,,,,一，探地雷达原理：
探地雷达由地面上的发射天线将高频短脉冲(106---109Hz)的电磁波定向送入地下，这种高频电磁波遇到存在电性差异的地下地层或目标体反射后返回地面，由接收天线接收。
高频电磁波在传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性及几何形态而变化，故通过对时域波形的采集、处理与分析，可确定地下界面或地质体的空间位置及结构
其最大的特点是高分辩率和高工作效率，它已成为地球物理勘探中一种有力武器，在国民经济的诸多领域发挥着作用!,,,,,,雷达电磁波传播示意图,它的传播遵循麦克斯韦波动方程理论,,,,,,探地雷达通常通常以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑白、灰阶或彩色表示，这样同相轴或等灰线、等色线即可形象地表征地下反射面或目标体。在波形图上种测点均以测线的铅垂反向记录波形，构成雷达剖面,,,,,,二，探地雷达的主要组成部件
其示意图,1，天线-----发射天线和接收天线
1-1，天线的分类
按测量方法设计分为：收发分体和收发同体
按频率划分可分为：低频(80HZ以下)、中频(100HZ—1000HZ)、高频(1GHZ以上)
按结构特点划分为：非屏蔽和屏蔽天线
按电性参数划分为：偶极子天线、反射器偶极子天线、喇叭状天线
按其耦合类型可分为 ：地面耦合和空气耦合型,,,,,,1-2，三大类天线特点及相关应用
采用不同种天线结构是为了获得较高的发射效率。
频率在80MHz以下的为低频天线，通常采用非屏蔽式半波偶极子杆状天线。无反射器，无屏蔽。辐射场具有轴对称性，能量分散，能流密度小。因发射频率低，介质中衰减小，可用于较深目标的探测，在场地勘察中经常采用。
频率在100MHz-1000MHz范围内的天线称为中频天线，采用屏蔽式半波偶极子天线。反射器将辐射到后方的能量集中到前方，在前方形成较大的能流密度。具有天线体积小，发射效率高的特点。在工程勘查与检测中常使用该类天线，包括300MHZ、600MHZ、900MHZ。100MHZ加强型天线也属于该类天线，它采用高功率发射技术，探测深度可达15m左右，场地勘察、线路勘察和隧道超前预报中常使用该种天线。
高频天线：频率高于1GHZ的称为高频天线。高频天线常采用喇叭形状，以提高辐射效率。该天线辐射能量集中，分辨率高，目前主要用于路面、跑道的质量检测。,,,,,,1-3，偶极子天线辐射方向,非屏蔽天线的辐射是以天线轴为对称的，并且在垂直天线轴的中心平面内辐射强度最大，向两侧变小。,屏蔽天线辐射的方向性与屏蔽结构有关，其辐射成一个锥形面向下辐射 前后角，左右角个成一定角度。辐射能量较为集中，能流密度较大，有利于增大探测深度。
一般来说，地下介质的介电常数愈大，偶极子源的辐射功率就愈往地下集中，地下辐射场E在临界角(Sinøc=(εo/εr)1/2)方向上辐射强度最大。,,,,,,2，控制单元的的A/D转换,A/D转换是决定地质雷达技术指标的核心部件，因为采样率非常高，采样间隔间隔在10-1-10-2ns之间，A/D转换的分辨率与采样率茅盾突出，通常采用多次发射，移位采样的方式达到提高采样率的目的。A/D转换的分辨率有24Bit、16Bit和8Bit几种，多数地质雷达采用16Bit和8Bit，只有少数地质雷达达到24Bit。采用高频天线时一般都采用8Bit工作方式。,,,,,3，控制单元的采集和显示器,雷达的数据采集主要是在控制单元中完成的，它可在监视器进行实时显示，也可不用各厂家生产的监视器，控制单元直接接笔记本电脑进行采集和显示的控制。目前多数据厂家生产的雷达都有这两种功能，如果现场不要进行数据处理工作，也可回到室内通过高速USB口下载数据到电脑中，用专用的数据处理软件进行处理，解释。,,,,,,三，探地雷达的工作方法,1，剖面法
这是发射天线(T)和接收天线(R) 以固定间隔距离沿测线同步移动的一种测量方式。发射天线和接收天线同时移动一次便获得一个记录。,,,,,,2，共深点反射法
探地雷达探测来自深部界面的反射波时，会由于信噪比过低，不易识别。这时可采用类似地震的多次覆盖技术，应用不同的天线距的发射—接收天线对在同一测线进行重复测量，然后把所得的测量记录中测点位置相同(共深点)记录进行叠加，能增加所得记录对地下介质的分辩率。,S1,O1,O4,,地面,,R,,M,,,,,,,,,,,,,,X1,,,X4,,h,,S4,T4,R4,T1,R1,,,,,,,3，宽角法,宽角法测量方式是发射天线固定在地表某点，接收天线沿地表逐点移动，此时的记录是电磁波通过地下各不同层的传播时间，从而反映了不同层介质的速度分布。,,,,,,四，探地雷达的技术参数,1,分辩率,分辩率决定了地球物理方法分辩最小异常介质的能力。目标体的几何形状、目标体的电性、围岩的不均一性等都可影响雷达的分辩率。
探地雷达根据介电差异来区分物质体的，那么目标体与围岩的介电差异最小到底到什么程度雷达还可分辩出来？
目标体功率反射系数为：,一般说目标体的功率反射系数应不小于0.01,否则从理论上雷达是分辩不出来的,,,,,,分辩率可分为垂直分辩率和水平分辩率。
水平分辨率
水平分辨率是雷达能够分辨的物体的水平最小尺度。水平分辨率对于工程探测来说是头等重要
的技术指标。根据Fresnel(菲涅尔)原理，菲涅尔带中心垂直反射与边缘反射的波程差为λ/2，菲涅尔带半径df为：
df=(hλ/2+λ2/16)1/2
水平分辨率应为菲涅尔带半径的1/2。
假定雷达波以锥面形式向下传播，物体上表面将大部分能量反射回来，则水平分辨率可根据下式估算：
Rf= (λh+λ/4)1/2
Rf :圆柱半径, λ：电磁波长，h：柱体顶面埋深。
总结：那么也就是说当两个目标体的水平距离大于Rf 时，雷达图上才能分辩得到，从实践中可知：对于单个目标体，雷达的水平分辩率可高达1/10 Rf,,,,,,垂向分辨率
垂向分辨率是能探测到的物体的垂向最小尺度
根据应用实践，分辨率与深度有关，随着深度h的增大，分辨率降低。可用下式估算垂向分辨率RV。
RV= 0.08*h 0
展开阅读全文
相关搜索