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1、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?RADIODETECTIONANDRANGING（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
2、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)25254050203010012202008152505105003.5580023.510001.53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50-150m/µs三种模式:反射,速度,层析成
3、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,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
4、/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250MHz500MHz800MHz1000MHz25MHz50MHz100MHz200MHz100MHz250MHz100MHz+用绞车和电缆可测2500m.ControlUnitII,CUIIRAMAC/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200MH
5、z不屏蔽天线.RAMAC/GPR钻孔配置100MHZ和250MHz反射或层析成像模式电缆或绞车+1000mRAMAC/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.环境危险废弃物成图,地下埋藏罐(UST),沉积岩研究,深度测量.地球物理技术地层成图,空洞和下沉孔,地下水,矿井探测,裂隙探测,大坝研究,基础研究,隧道调查.军事道路完整性探测,战壕路线探测，地雷、炮弹等埋藏物考古场地成图,古墓
6、探测,人工制品探测GPR应用对雷达来说，最重要的市场是…公用事业探测管线和阀门探测混凝土检测路面和桥面探测地质勘探冰,雪和冰川钻孔雷达GPR方法–速度探测不过，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地下介质的电特性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,
7、Wm)电导率是一个物体传导电流的能力（或电荷在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-fieldappliedNoE-field电特性GPR信号的穿透深度与土壤的导电率有关(低致金属目标体):电特性0204060801001200,512481632土壤导电率mS/mDepth(feet)01020302551535Depth(meter)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)电特性关于电导率和GPR探测的有用建议:“
