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1、1北京鑫衡运科贸有限责任公司联系电话：010－82250916，82251763传真：010－82250815公司网址：http://www.bjxhy.com探地雷达基本原理（A部分）手机号码：15810448633QQ号码：77055062邮箱地址：zgf770416@sina.com.cn张国峰主要内容1.什么是雷达2.什么是探地雷达(GPR)3.GPR的优点及局限性4.GPR基本方法原理5.RAMAC/GPR系统示意图6.地下介质电特性1.什么是雷达RADIODETECTIONANDRANGING（无线电探向和测距）雷达最初是
2、用于军事目的探测空中目标体.RADAR2.什么是探地雷达采用电磁波探测的一种技术，频率一般在5-3000MHz，用于对地下结构，埋藏物以及人造结构成像。地下不同物体或介质的差异，会对电磁波进行反射，使用者根据反射图像判断地下异常体的位置。采用脉冲雷达体制，最早的脉冲雷达系统是Melton于1937年提出的。基本工作模式：反射，速度探测，层析成像（雷达CT)。GPR(groundpenetratingradar)3.GPR的优点及局限性设备轻便,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精度高图像比
3、较直观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、含水粘土层等）.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.3.GPR的优点及局限性4.GPR基本方法原理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50-150m/µs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
4、机拾取“背散射”信号，记录它并将其显示在计算机屏幕中4.GPR基本方法原理Time[ns]Depth[m]?Length[m]4.GPR基本方法原理孔中雷达4.GPR基本方法原理4.GPR基本方法原理速度(地面雷达)CMP,commonmidpointmeasurement（共中心点）WARR,wideanglereflectionrefraction（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4.GPR基本方法原理层析成像(钻孔雷达)4.GPR基本方法原理
5、实际使用时，最常用的方法是做一条剖面在剖面中寻找一个已知点（如管线、钻孔等），通过已知目标物的深度计算出速度，然后得出其它地下物体的速度。V=2d/t速度探测5.RAMAC/GPR系统示意图控制单元发射接收测量轮触发信号触发信号数据6.地下介质的电特性要探测的介质的电特性，决定雷达方法是否适用。在用雷达进行地质勘探时，水是决定电特性的最主要的因素。电导率(穿透深度…)相对介电常数(对比度,信号速度,“足印”…)水(与上面参数有关)传导电流:Jc=sEs=电导率(S/m)s=1/r(电阻率,Wm)电导率是一个物体传导电流的能力（或电荷在
6、介质中流动的难易程度）如:-电子在金属板内-水中离子的移动NoE-fieldE-fieldapplied6.地下介质的电特性NoE-field6.地下介质的电特性GPR信号的穿透深度与土壤的电导率有关(低致金属目标体):0204060801001200,512481632土壤电导率mS/mDepth(feet)01020302551535Depth(meter)6.地下介质的电特性土壤中的水含量与电导率-8-7-6-5-4-3-2-10051015202530水含量(水的重量/土壤重量)电导率的对数(mS/m)6.地下介质的电特性频率
7、[MHz]用途探测深度[m]10地质,土工,采矿….50-6025地质,土工,采矿….40-5050地质,土工,河流,湖泊,环境….30-40100地质,土工,河流,湖泊,环境,土壤….20-30200-250浅层地质,土木工程,公用事业,考古,河流,湖泊,土壤,环境…10-15350-500土木工程,公用事业,考古,空洞,管线探测,雪和冰的厚度可达7.5800混凝土,空洞,路面,桥梁,公用事业,未知物体,管线探测,雪和冰的厚度可达2.56.地下介质的电特性关于电导率和GPR探测的有用建议:“当地下介质(寄主)的电导率大于10mS/m
8、(或小于100Ohmm),GPR不是一个合适的方法”从好的低电导率土壤(石英沙)中得到的雷达剖面从高电导率土壤（粘土）中得到的雷达剖面。可见信号衰减较大。6.地下介质的电特性6.地下介质的电特性极化电流:D=eEe=介电
