探地雷达概论(孙).ppt

* * * * * 探测的分辨率问题 返回 结束 指对多个目的体的区分或小目的体的识别能力。概括地说，这个问题决定于脉冲的宽度，即与脉冲频带的设计有关。频带越宽，时域脉冲越窄，它在射线方向上的时域空间分辨能力就越强，或可近似地认为深度方向的分辨率高，其关系式为： 。式中Beff有效频带宽度，为分辨界面的有效波形之间的时间间隔。若从波长的角度来考虑，则工作主频率越高(即波长短)，雷达反射波的脉冲波形就越窄，其分辨率越高。实际应用中可以半波长为尺度来表明纵向分辨率。例如，对于100MHZ的中心频率，在粘土中，波长λ=0.6m(以v=0.06m/ns计)，其分辨能力为0.3m。 * 探测的分辨率问题 返回 结束 水平空间方向上的分辨能力，在很大程度上决定于介质的吸收特性。介质吸收越强，目的体中心部位与、边缘部位的反射能量相对差别也越大，水平方向的分辨能力相对也就较强。 分辨率还与地下各个方向上脉冲波的能量分布情况，即天线的方向图有关。 * 原理13 返回 结束 * 原理14 返回 结束 * 目的体特性与所处环境分析 （1）天线中心频率选择 （2）时窗选择 （3）采样率选择 （4）测点点距选择 （5）天线间距选择 探地雷达测量的设计 v 返回 结束 * 现场测量工作 返回 结束 剖面法(CDP) ：发射天线和接收天线以固定间距(TR=z=D)沿探测线同步移动，记录点位于TR的中点。测量中测点间距应小于波长的l/4。 宽角法(WARR)：采用一个天线固定，移动另一个天线的方式，或者两天线同时由一中心点向两侧反方向移动。此时记录的是电磁波脉冲通过地下各个不同介质层的双程传播时间，它反映地下成层介质的速度分布。 多天线法(MAM)：这种测量方式是利用多个接收天线，同时实现多点测量。但这种方法必须考虑天线的屏蔽，以避免直达波或泄漏波在天线之间多次反射造成的干扰。 透射法：做电磁波CT时使用。但用得较少。 * 3. 解释原理 返回 结束 地下介质相当于一个复杂的滤波器，介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质，使得脉冲到达接收天线时，波幅被减小，波形变得与原始发射波形有较大的差别。此外，不同程度的各种随机噪声和干扰波，也歪曲了实测数据，因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善数据资料，为进一步解释提供清晰可辨的图像。 * 数字记录的探地雷达数据类似于反射地震数据，反射地震数字处理许多有效技术通过某种形式改变均可以应用于探地雷达资料的处理。例如： 多次重复测量取平均，以抑制随机噪声； 邻近的不同位置的多次测量取平均，以压低非目的体杂乱回波，改善背景； 自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波； 滤波处理或时频变换以除去高频杂波或突出目的体、降低背景噪声和余振影响， 一维、二维空间滤波 设计与脉冲波形有关的反滤波或匹配滤波器 做与目的体有关的三维处理 3. 探地雷达的数据处理与资料解释 (1). 探地雷达的数据处理 返回 结束 * （补充速度的求取） 1．时间剖面的解释方法 （1）反射层的拾取 （2）时间剖面的解释 2．资料解释的专家系统介绍 （1）对雷达图像信息进行反褶积处理。 （2）利用自动识别系统 （3）根据专家领域知识进行地层性质判别 (2). 探地雷达的资料解释方法 v 返回 结束 * 图像解释 返回 结束 识别异常 ：在很大程度上基于地质雷达图像的正演成果。通过理论计算和大量的物理模拟实验，为识别现场探测中可能遇到的种种有限目的体所引起的异常，以及对各类图像进行地质解释提供理论依据。 地质解释：和所有物探技术一样，它是一个“系统工程”，它包含了物理原理、仪器技术特点、地质和地理、工程人文等多方面的知识和经验。目前的人工判读解释，只是对异常的识别作一些联系已知条件的注释，但仅就这一工作，应深入研究的问题仍不少。可以肯定，和专家系统、人工智能的研究类同，雷达图像异常解释的成功率，必将随着“系统工程”的不断完善而大大提高。 * 4. 应用与发展 应用分类： 浅部应用探测深度小于 0.5m，中心频率在0.5×103MHz以上，常用以探测隐藏物和小洞(f=l03～l04MHz)、墙厚(厚度小于0.25m，精度为±1.4cm，f=103～4×103MHz)，以及埋设的军械如地雷(f在0.5×103～1.5×103MHz)等。 中深应用深度在5m或更大，f在50～800MHz，常用以探测路面以下较有利条件的土壤中的埋设管缆；探测高速公路下、隧道周围的空洞和弱点；在低损土壤中探废弃器具及尸首；探测铺砌如机场跑道、高速公路、水泥体中的洞隙等；考古探查；桥梁和建筑物的完整性和基岩面、持力层等。 深部应用中心频率小于100MHZ，探深在数十至数百以至千米，通常探测矿产、冰层、沙漠以及飞行器