雷达基本理论总结.ppt

L E T ’S M A K E I T V I S I B L E 雷达基本理论 探地雷达 基础 了解探地雷达的基本知识, 如何使用雷达，什么情况下使用雷达. 目的: 什么是雷达? RADIO DETECTION AND RANGING （无线电探向和测距） 雷达最初是用于军事目的 探测空中目标体. 什么是探地雷达(GPR) ? 采用无线电波探测的一种技术, 频率一般在5 - 2000MHz, 对地下结构和埋藏物以及人造结构成像. 它不是所谓的“黑匣子”, 直接告诉你地下异常体的位置. 最早的脉冲雷达系统是Melton 于 1937年提出的。 三种基本模式: 反射, 速度探测, 层析成像. GPR 的优点 携带方便 GPR 是无损探测技术 与其它地球物理方法相比， 数据采集速度非常快 水平和垂直位置精度高 高分辨率地下图像 GPR 的局限性 探测深度和目标体的分辨能力依赖于土壤（或地下介质）特性 . 高导电率介质会使 GPR方法无效（如海水、盐碱地、金属矿、粘土层等）. 目标体和周围介质要有足够的电性差异（介电常数和电阻率） GPR数据的解释 因人而异， 解释者的经验非常重要. 不同天线的穿透深度 上述穿透深度是理想条件下的数值. 天线 (MHz) 土壤中 (m) 25 25 40 50 20 30 100 12 20 200 8 15 250 5 10 500 3.5 5 800 2 3.5 1000 1.5 3 岩石中 (m) 用电磁波穿透地下介质 穿透深度取决于介质的介电常数和电导率 记录反射时间 速度一般在 50 - 150 m/μs 三种模式: 反射, 速度, 层析成像 基本原理 GPR 方法 – 反射 雷达探测的95% 是用偶极反射模式 从原理上将，GPR 类似于声纳设备 发射机发射一 “列”电磁脉冲， 该脉冲在介质中传播 在地下介质的电特性有变化的地方 发生反射(即散射) 接收机拾取“背散射”信号，记录它 并将其显示在计算机屏幕中 GPR 方法 - 反射 Time [ns] Depth [m] ? Length [m] 基本原理 – 反射 (孔中雷达) 基本原理 – 速度 (地面雷达) CMP, common midpoint measurement（共中心点） WARR, wide angle reflection refraction（宽角反射折射） 给出速度剖面用于把时间记录转换成深度 需要可分离天线(Tx发射/Rx接收) RAMAC/GPR比竞争对手的优势 基本原理 – 层析成像 (钻孔雷达) RAMAC/GPR 在野外的应用 一套系统 单人操作 许多应用 屏蔽 天线 非屏蔽 天线 孔中 天线 250 MHz 500 MHz 800 MHz 1000 MHz 25 MHz 50 MHz 100 MHz 200 MHz 100 MHz 250 MHz 100 MHz + 用绞车和电缆 可测2500 m. Control Unit II, CUII RAMAC/GPR 系统示意图 控制单元 接收 发射 数据 触发 触发信号 测量轮 RAMAC/GPR 屏蔽配置 1GHz ,1.2GHz 或1.6GHz独立系统 100-800Mhz 屏蔽天线 RAMAC/GPR 不屏蔽配置 25, 50, 100 和 200 MHz 不屏蔽天线. RAMAC/GPR 钻孔配置 100 MHZ 和250 MHz 反射或层析成像模式 电缆或绞车+1000m RAMAC/GPR 多道配置 多达16 个记录通道 连接 4 个发射机和 4 个接收机 与所有的RAMAC/GPR 天线兼容 民用/结构工程 公用事业领域 (管线, 电缆), 钢筋和空洞. 水平定向钻 前期勘探 (HDD) 交通: 公路和铁路检测, 冰层厚度, 桥面检测和桥基础研究.