雷達培訓(xùn)老師課件

中鐵上海工程局集團

有限公司地質(zhì)雷達培訓(xùn)鄧新生電話：139114651992019年7月19日地質(zhì)雷達系統(tǒng)、原理、采集和處理A地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成B地質(zhì)雷達檢測原理C儀器采集參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集SIR-4000D隧道檢測圖譜E處理軟件RADAN7使用F三維測量和效果G采集軟件參數(shù)設(shè)置和處理軟件常見問題答案GSSI地質(zhì)雷達系統(tǒng)探測系統(tǒng)SIR地面耦合天線100200 400 900介質(zhì)阻抗隧道支護質(zhì)量檢測---SIR20主機隧道支護質(zhì)量檢測---SIR3000主機SIR-4000地質(zhì)雷達主機SIR-4000主機測距輪擴展接口電纜：30米，15米，7米1600兆天線1600兆天線測量車和編碼器900兆天線400兆天線勞雷公司天線配套把手611型號測量輪編碼器620型號測量輪編碼器200兆天線100兆天線95.25×55.75×26.5cm地質(zhì)雷達系統(tǒng)組成主機SIR-30E雙通道數(shù)據(jù)采集主機SIR-4000單通道數(shù)據(jù)采集主機天線用途1600兆淺層鋼筋900兆隧道襯砌400兆隧道襯砌、迎拱200兆隧道迎拱100兆超前地質(zhì)預(yù)報，隧道底部巖溶配件打標器做記號測距輪編碼器

611,620,630DMI里程樁號電纜:7M,15M,30M連接主機和天線測距輪擴展口連接SIR-4000主機和630DMI測距輪處理軟件RADAN7數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)處理地質(zhì)雷達系統(tǒng)、原理、采集和處理A地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成B地質(zhì)雷達檢測原理C儀器采集參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集SIR-4000D隧道檢測圖譜E處理軟件RADAN7使用F三維測量和效果G采集軟件參數(shù)設(shè)置和處理軟件常見問題答案地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波地質(zhì)雷達探測原理和數(shù)值模擬電磁波阻抗介電常數(shù)大小反射系數(shù)層面反射單個物體反射隧道模擬:單個鋼筋、上下2個鋼筋；不同深度的一排鋼筋、2排鋼筋(平行、傾斜、梅花)；脫空界面，三角形脫空模擬；不同材質(zhì)的管線地質(zhì)雷達探測圖像擬合電磁波理論和實驗1865年蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·麥克斯韋首先預(yù)測出電磁波的存在。1886年德國物理學(xué)家海因里?！ず掌澖⒘说谝粋€天線系統(tǒng)，采用電火花間隙發(fā)射機和終端加載的偶極子天線，諧振方環(huán)作為接收天線，在實驗中證實電磁波存在。天線地質(zhì)雷達系統(tǒng)的性能很大程度上依賴于天線系統(tǒng)天線的分類：按工作性質(zhì)可以分為發(fā)射天線和接收天線按耦合情況可以分為地面耦合天線和空氣耦合天線天線的概念：天線的定義：無線電設(shè)備中輻射或接收無線電的裝置。天線是一種電磁波轉(zhuǎn)換裝置。它是無線電電磁設(shè)備的重要組成部分。發(fā)射天線：輻射無線電波的天線，把發(fā)射機送來的交變電流能量轉(zhuǎn)換為電磁波，向外界空間發(fā)射/輻射寬頻帶電磁能量；接收天線：接收無線電波的天線，把外界空間獲取的電磁波能量轉(zhuǎn)換為交變電流能量信號，發(fā)送給接收機。通常一副天線既可以作為發(fā)射天線，也可以作為接收天線。地質(zhì)雷達儀器典型的地質(zhì)雷達儀器：主機:控制單元,顯示設(shè)備,存儲設(shè)備電纜天線:空氣耦合，地面耦合電源GPR探測系統(tǒng)原理高頻電磁波，單體天線反射法介電常數(shù)差異波形圖

波形加變面積圖地層界面電磁波反射系數(shù)R介電值實值部份則關(guān)系到能量的儲存虛值部份關(guān)系到能量的耗散，在一般作業(yè)的狹窄頻率值域內(nèi)，電容率可以近似為跟頻率無關(guān)，或者以適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃瘮?shù)為近似。在電磁學(xué)里，介電質(zhì)響應(yīng)外電場的施加而電極化的衡量，稱為電容率。在非真空中由于介電質(zhì)被電極化，在物質(zhì)內(nèi)部的總電場會減??；電容率關(guān)系到介電質(zhì)傳輸（或容許）電場的能力。電容率衡量電場怎樣影響介電質(zhì)，怎樣被介電質(zhì)影響。電容率又稱為“絕對電容率”，或稱為“介電常數(shù)”。≈8.854187817…×10?12F/m介電常數(shù)表:范圍1~81水：介電常數(shù)81

速度30mm/ns地質(zhì)雷達層狀介質(zhì)

子波、單點反射信號地質(zhì)模型數(shù)學(xué)模型脈沖ricker子波1911112地層1地層2地質(zhì)雷達單層界面二維測線圖像

波列圖(填充正波、負波)顯示方式多層介質(zhì)的多個界面反射示意地質(zhì)雷達多層反射界面和解釋圖-灰階圖線掃描和波形顯示方式球面波理論-波前和射線點源散射雙曲線形成過程模擬

天線水平距離(米)時間(納秒)鋼筋探測原理圖地質(zhì)雷達目標體(鋼筋、管線、空洞)探測示意圖長安大學(xué)雙層鋼筋網(wǎng)

實測數(shù)據(jù)剖面air-1concrete-12air-1concrete-wet-15局部脫空地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、地下界面反射波(空洞、水體、金屬)5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波地質(zhì)雷達天線形狀A(yù)ntennasforGPRSystems各種頻率型號的天線外觀照片 1600MHz900MHz 400MHz 200MHz 100MHz天線測試覆蓋區(qū)域=天線寬度三維測量中，測線間距小于天線外觀尺寸寬度一半天線俯視圖和偶極子關(guān)系

測線與測試點 1600MHz900MHz 400MHz 200MHz 100MHz94Thirdstep:twobow-tieantennasinametalboxwithdielectriclayersSIR-4000距離模式測量剖面

現(xiàn)場確定目標體坐標(xyz)確定X：光標回退確定Er：在測試實時在線通過雙曲線擬合計算電磁波傳播速度和材料的介電常數(shù)，并計算目標體的埋藏深度，層位深度。適合地點：任何測試地點天線組裝TxRx天線盒子混凝土板地質(zhì)雷達天線的探測原理

雙程時間信息--range(ns)

探測深度--depth(m)目標體發(fā)射接收地質(zhì)雷達探測原理天線殼子土壤耦合天線

900mhz蝶型天線

地質(zhì)雷達隧道檢測測量方式：

時間和距離，工字鋼和界面圖像鉆孔：脫空定位XYZ坐標TxRx地質(zhì)雷達隧道檢測測量方式：時間和距離，鋼筋網(wǎng)和界面H->lamda/4

400mhz蝶型天線

110隧道襯砌檢測900兆、400兆天線測線方向與測點位置、里程樁號隧道襯砌檢測900兆、400兆天線測線方向與測點位置、里程樁號TxRx200mhz蝶型天線

Tx發(fā)射Rx接收100mhz蝶型天線GEORADARRESEARCH114100兆雙體天線Tx發(fā)射Rx接收100mhz蝶型天線100兆屏蔽蝶形天線結(jié)構(gòu)

EfieldHfield769DA2型號發(fā)射機/接收機118100兆單體天線100MHz單體天線結(jié)構(gòu)圖與測試點

隧道超前預(yù)報現(xiàn)場地面耦合區(qū)域100兆天線底面豎直，天線底殼中間部分貼緊掌子面1203200MLF低頻組合天線測試點：位于發(fā)射天線和接收天線的中間位置121青海水文隊低頻組合天線探測圖像地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、地下界面反射波(空洞、水體、金屬)5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波雷達波的傳播地面耦合效應(yīng)天線與地面之間的多次波124天線電磁波輻射角度天線輻射電磁波輻射場模擬與極化在地質(zhì)雷達檢測中的應(yīng)用900兆天線子波,采集參數(shù):延時和記錄長度地鐵管片900兆天線測試局部剖面指數(shù)增益處理界面地鐵管片900兆天線

旋轉(zhuǎn)90度和正常測試剖面對比廣州地鐵公司900兆天線測試照片廣州地鐵隧道管片900兆天線探測圖像廣西南寧地鐵管片背后注漿測試圖900MHz珠海城際鐵路40厘米厚管片背后注漿探測資料

地質(zhì)雷達400兆天線地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波天線標定天線信號的判斷：天線子波的幾個特征振幅周期頻率相位天線標定的必要性：確保設(shè)備工作正常天線標定的操作性：天線對空氣、模型標定周期子波：振幅、周期、相位Rickerwaveletandspectrumt=1/f=1/400MHz=1/(0.4*10.^9Hz)=2.5*10.^-9s=2.5ns天線型號-中心頻率-脈沖寬度Figure1.Waveletphasecontroloverwaveletshapeandsymmetry.Rickerwaveletsofnonzero-phaselagsarecreatedbyapplyingtheHilberttransformtotheRickerwavelet.電磁波設(shè)備地質(zhì)雷達天線

子波時間信號和頻率信號地質(zhì)雷達設(shè)備自校：天線子波（振幅、周期/頻率、相位）天線工作原理電源脈沖發(fā)生器時間開關(guān)電路蝶形天線地質(zhì)雷達900兆天線

外觀、內(nèi)部構(gòu)造、子波側(cè)視圖俯視圖中心頻率：900MHz脈沖寬度：1.1ns探測深度：0-1米探頭尺寸：33X20X8厘米重量：3.4公斤測量輪參數(shù)：611型2000ticks/m900MHz天線子波示意圖和實測圖子波的形成子波的振幅子波的周期子波的頻率子波的相位159SIR-3000天線空氣波確認延時-

地質(zhì)雷達剖面開始記錄的起始時間點SIR-4000延時參數(shù)設(shè)置900兆天線對空氣和地面耦合波形Wave采用模型標定天線1600兆天線照片沙箱試驗沙箱試驗TxRx沙箱探測圖像

16.5厘米沙底部為鋼板TxRx地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波172地質(zhì)雷達現(xiàn)場記錄剖面延時延時：從主機發(fā)送一個命令到發(fā)射天線，再到接收天線形成子波，以及反饋給主機形成波形，查看子波等待的時間。延時：儀器設(shè)備記錄波形的開始時間點延時的影響因素：主機(雷達控制板)不同電纜長度不同天線(控制電路)不同173延時25%=2納秒/8納秒=剖面上開始記錄到地面的時間差/總記錄時間SIR-3000主機界面中

表面(%)->0表示關(guān)閉177SIR-20延時參數(shù)設(shè)置地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波天線輻射場:近場、中場、遠場天線輻射場（近場），與天線探測過程中的模糊區(qū)，以及電磁波記錄中第一第二個增益點設(shè)置模糊區(qū)參數(shù)和鋼筋保護層厚度測量與天線的選擇模糊區(qū)參數(shù)和第一層厚度偏薄的處理地質(zhì)雷達天線盲區(qū)產(chǎn)生的機理地質(zhì)雷達各種頻率天線的

模糊區(qū)參數(shù)表格P62GSSI地質(zhì)雷達天線應(yīng)用

模糊區(qū)、測深(記錄長度)、分辨率天線型號中心頻率模糊區(qū)測深測程ns垂直分辨率Er=951001600MHz2.5cm50cm(20cm)10-153101900MHz10cm75cm15-20-255cm5103400MHz15.25cm1-1.5m40-50-6010cm5106200MHz30.5cm(2-3m)65-70-75-8020cm3207100MHz20m100-300-50040cm3200MLF16-80MHz0-30m188隧道檢測淺層局部脫空天線硬件：通過天線內(nèi)的金屬隔離裝置減小直達波幅度大小采集軟件：通過第一個增益點(負值)調(diào)整壓制近場電磁波幅度大小處理軟件：指數(shù)增益(多點多段)第一二個增益點(負值)壓制剖面淺表信號幅度大小淺表壓制信號幅度增益調(diào)整SIR-20SIR-3000RADAN6天線是開放的輻射系統(tǒng)，兩個天線距離很近，直接耦合波幅度就很大，它可能遠遠大于目標體的回波，要增加檢測的動態(tài)范圍就要利用屏蔽罩盡量壓低直接耦合波。---第一個增益點通常為負值。Radan7增益,反褶積,偏移,表面水平噪音帶消除2600兆天線1600兆天線隧道二襯測量圖像1600兆天線隧道二襯測量圖像地面耦合與地面時間0點確定測量物體的長度測試現(xiàn)場地質(zhì)雷達剖面

1600MHz天線地面時間0點

估算和深度計算h=v*t/2;其中t=t目-t地=t目，設(shè)置地面時間點為0.地質(zhì)雷達天線地面耦合效應(yīng)

空氣波、地滾波、淺表反射波SIR-30主機內(nèi)900兆天線

對空氣和地面耦合波形地面時間0點等同于天線地板對應(yīng)的時間，天線底板到空氣時間點落在天線對空氣子波的波形中天線和不同介質(zhì)地面耦合信號SIR-4000主機連接400兆天線

不同材質(zhì)表面耦合波和空氣波SIR-4000儀器界面中

地面時間0點估算：人工SIR-4000主機

表面：0，表示關(guān)閉地質(zhì)雷達系統(tǒng)內(nèi)

地面時間0點估算：人工一體機16009004002001003200MLF地質(zhì)雷達隧道檢測地面時間0點現(xiàn)場實際記錄的同一個剖面中既有對空波形又有貼地耦合波形；要求記錄：900MHz天線子波文件，局部放大準確讀取時間信息；同樣的延時參數(shù)、增益選擇1個點垂直方向局部放大：

主頁-窗口設(shè)置-數(shù)據(jù)屬性205100兆天線隧底探測圖形-時間地質(zhì)雷達系統(tǒng)原理

1電磁波探測反射原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)、數(shù)值模擬2天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點3電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、記錄長度和電磁波速度計算5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波地質(zhì)雷達探測深度和記錄長度地質(zhì)雷達探測深度的預(yù)估記錄長度設(shè)置和修正電磁波傳播速度計算，材料介電常數(shù)的計算鉆孔驗證和反算材料的介電常數(shù)地球物理方法與探測深度電磁波能量衰減與趨膚深度

地質(zhì)雷達探測深度從發(fā)射源輻射出來以后電磁波能量在介質(zhì)中會發(fā)生衰減而變?nèi)踮吥w深度是電磁波能量衰減為1/e(37%)的深度地質(zhì)雷達探測有效深度影響因素地質(zhì)雷達探測目標體能力的相關(guān)因素：地下空間媒質(zhì)材料目標體的性質(zhì)

能量在傳播過程中的損失(潮濕混凝土土壤吸收電磁波)

電磁波頻率測深法儀器本身發(fā)射功率(100兆雙體天線，80兆低頻組合天線)天線的中心頻率、帶寬(350HS超疊加天線)接收天線的靈敏度采集參數(shù)：發(fā)射率、掃描速度、記錄長度、疊加次數(shù)、水平平滑、帶通、增益地質(zhì)雷達在不同媒質(zhì)中的探測深度廣西交通規(guī)劃設(shè)計院南寧伊嶺巖測區(qū)

SIR-30E和100兆天線石灰?guī)r探測圖像電磁波傳播深度的影響因素材料的導(dǎo)電率控制了電磁波能量信號的衰減（地質(zhì)雷達探測深度）<<探地雷達原理與應(yīng)用>>P25，曾昭發(fā)，電子工業(yè)出版社，2010年10月地質(zhì)雷達路基地下水位圖像400兆天線和100兆天線路基溶洞探測圖像地質(zhì)雷達探測土壤結(jié)構(gòu)(廣西)水在地質(zhì)雷達探測中的表現(xiàn)

雪、冰、潮濕介質(zhì)、水(充泥)、淡水,海水高速公路路基潮濕壤基探測混凝土齡期(含水率)影響電磁波傳播219500兆天線測試溶洞圖像地質(zhì)雷達巖溶現(xiàn)場記錄長度調(diào)整記錄長度50ns,100ns,150ns地質(zhì)雷達剖面估算記錄長度電磁波傳播速度：Er=9,v=0.1=1/10(m/ns)傳播時間：h=v*t/2t=h*2/v=h*2/0.1=h*20記錄長度timerange：T=t*1.2~1.5地面(紅色)反射界面(藍色)藍色：記錄長度，綠色：有效層位或者目標測試記錄時間段采集現(xiàn)場設(shè)置和調(diào)整記錄長度記錄長度15ns->20ns記錄長度(目標檢測區(qū)域)224地質(zhì)雷達剖面

估算記錄長度和有效目標區(qū)域地質(zhì)雷達剖面反射界面深度計算和媒介中電磁波傳播速度公式和標定h:地層底界面深度(m)t:電磁波傳播雙程時間(ns)c:電磁波在空氣中的傳播速度(0.3m/ns)v:電磁波在材料中的傳播速度(m/ns)εr：材料的相對介電常數(shù)900兆天線測量剖面

鉆孔校準介電常數(shù)h=v*t/2藍色為鉆孔信息t=t目標-t地面v=2*h/tEr=(c/v).^2錦州花崗巖地質(zhì)雷達超前預(yù)報圖像剖面和深度計算，開挖驗證20141029\FILE____022.DZTH=v*t/2,v=2*h/t隧道底部地質(zhì)雷達巖溶探測剖面石灰?guī)r地區(qū)鉆孔資料標定介電常數(shù)h=v*t/2,t=t目標-t地面；淡綠色為鉆孔，紅色為泥土部分12.5m=v*(260-20)ns/2,v=0.1042m/ns,Er=8.29SIR-4000主機地質(zhì)雷達距離測量剖面

利用電磁波目標體上反射雙曲線特征實時計算媒質(zhì)的介電常數(shù)大小RADAN7偏移歸位

雙曲線擬合、速度分析、介電常數(shù)計算RADAN7偏移歸位

雙曲線擬合、速度分析、介電常數(shù)計算RADAN處理軟件中目標體反射雙曲線擬合計算電磁波傳播速度和材料的介電常數(shù)RADAN后處理軟件中目標體反射雙曲線擬合計算電磁波傳播速度和材料的介電常數(shù)地質(zhì)雷達現(xiàn)場采集常用參數(shù)和原理1地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成2電磁波探測原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)3天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點、電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波10地面/空氣耦合天線探測鐵路路基結(jié)構(gòu)層11儀器采集參數(shù)和圖譜有效探測深度范圍內(nèi)的地質(zhì)雷達分辨率不同頻率天線探測地層分界面100MHz3207A------

75mhz-40cm(Er=9)

400MHz50400S----250mhz-10cm(Er=9)

900MHz3101A-----500mhz--5cm(Er=9)

混凝土Er=9空氣Er=1900MHz天線反射波形和頻譜分析400MHz天線反射波形和頻譜分析100兆天線反射波形和頻譜分析地質(zhì)雷達天線剖面中計算垂直分辨率不同頻率和周期的天線子波形態(tài)對比示意圖反褶積處理RADAN反褶積處理MINI1.6G混凝土板探測資料

原始剖面圖像和反褶積處理和解釋圖像MINI1.6G混凝土板探測資料-雙層鋼筋和脫空

原始剖面圖像和反褶積處理和解釋圖像垂直方向多界面圖像楔形地層地質(zhì)雷達分層

垂直分辨率電磁波在不同深度的頻率特征和分辨率示意

RADAN軟件反褶積信號處理RADAN軟件反褶積信號處理反褶積記錄子波完整性：SIR4000，SIR30

不削波無方波鋼筋間距計算

水平分辨率鋼筋間距計算

水平分辨率261電磁波傳播水平分辨率:

巖溶發(fā)育地區(qū)鐵路路基400,200,100MHz剖面地質(zhì)雷達現(xiàn)場采集常用參數(shù)和原理1地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成2電磁波探測原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)3天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點、電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、地下界面反射波(空洞、水體、金屬)5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波10地面/空氣耦合天線探測鐵路路基結(jié)構(gòu)層11儀器采集參數(shù)和圖譜電磁波球面擴散圖

反射波振幅減小與采集軟件增益放大調(diào)整264↑↑↑

ABC

能量耗散和吸收能量存儲和傳播電磁波傳播規(guī)律-衰減265266267介電常數(shù)268電磁波能量衰減<<探地雷達原理與應(yīng)用>>P25曾昭發(fā)電子工業(yè)出版社2010年10月e.^-az隨z的增加而減小，因而a為衰減常數(shù)269能量傳播示意能量衰減信息信號反射強度：隧道底部迎拱混凝土板探測274目標振幅增益是e的正指數(shù)取對數(shù)(dB分貝)，lne^+az=az=av*t則變成線性關(guān)系電磁波球面擴散圖

反射波振幅減小與采集軟件增益放大調(diào)整900兆天線淺層測量磚墻

球面擴散曲線-單點整體增益西安科技大學(xué)20150507山東臨沂房屋安全鑒定中心

2.6GHZ地面耦合天線測量磚墻結(jié)構(gòu)剖面指數(shù)增益分段調(diào)整278增益設(shè)置：手動檔279-1-0.50+0.5+1280衰減曲線增益曲線281-1-0.50+0.5+1地質(zhì)雷達增益記錄參數(shù)SIR-4000增益設(shè)置界面地質(zhì)雷達長剖面上多個測點增益調(diào)整設(shè)置

GSSI地質(zhì)雷達SIR-4000、SIR-30(顯示增益)1009001500地質(zhì)雷達現(xiàn)場采集常用參數(shù)和原理1地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成2電磁波探測原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)3天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點、電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、地下界面反射波(空洞、水體、金屬)5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波10地面/空氣耦合天線探測鐵路路基結(jié)構(gòu)層11儀器采集參數(shù)和圖譜900兆天線子波和頻譜（理論ricker子波）400兆天線子波和頻譜（理論ricker子波）時間序列信號頻譜 100 200 500濾波器類型地質(zhì)雷達記錄剖面(工字鋼信號)-功率譜地質(zhì)雷達記錄剖面(工字鋼信號)-功率譜SIR-4000數(shù)據(jù)采集濾波-帶通濾波f/4<f0<2*f0~3*f0地質(zhì)雷達隧道襯砌檢測剖面周期和頻譜分析16.85ns23.20ns6.11ns 7.77nsT=2*(t2-t1)=2*(7.77-6.11)=2*1.66=3.32ns;F=1/T=1/3.32ns=301MHzT=tb-ta=23.20-16.85=6.35ns;F=1/T=1/6.35ns=157MHz地質(zhì)雷達隧道襯砌檢測剖面周期和頻譜分析332MHz162MHz金屬體在地質(zhì)雷達檢測隧道襯砌剖面中的表現(xiàn)原始剖面高通濾波處理后剖面低頻信號表現(xiàn)和高通濾波效果原始剖面高通濾波處理后剖面地質(zhì)雷達隧道襯砌檢測剖面周期和頻域高通原始剖面高通濾波處理后剖面地質(zhì)雷達剖面功率譜(中低頻信號和中頻信號)在頻率域中，分離中低頻信號和中頻信號頻譜分析

高通、低通濾波原始剖面高通濾波處理后剖面低頻干擾剖面高通濾波處理后剖面低頻干擾剖面原始剖面高通濾波處理后剖面低頻干擾剖面原始剖面高通濾波處理后剖面低頻干擾剖面原始剖面金屬體在地質(zhì)雷達剖面中的表現(xiàn)400高通濾波處理后剖面原始剖面金屬體在地質(zhì)雷達剖面中的表現(xiàn)400高通濾波處理后剖面第一層鋼筋網(wǎng)拉平后的剖面原始剖面地質(zhì)雷達剖面波形周期分析和頻率分析100兆天線地質(zhì)雷達剖面(RADAN5高通濾波)100MHz天線波形和頻譜分析地質(zhì)雷達現(xiàn)場采集常用參數(shù)和原理1地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成2電磁波探測原理、介電常數(shù)、電磁波反射系數(shù)3天線外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測試點、電磁波極化4天線子波、記錄剖面延時參數(shù)、地面反射波（地面耦合波）、地下界面反射波(空洞、水體、金屬)5地質(zhì)雷達天線探測模糊區(qū)、探測深度、電磁波傳播速度公式、現(xiàn)場標定和計算6垂直分辨率(反褶積)、水平分辨率、覆蓋區(qū)域7地質(zhì)雷達電磁波球面擴散與增益調(diào)整8采集軟件和處理軟件中的垂直頻率濾波9儀器現(xiàn)場采集水平測點密度、水平滑動平均濾波335測點密度建議:測點個數(shù)盡量多900兆天線：每米100個測點->200個測點400兆天線：每米50個測點->200個測點200兆天線：每米25個測點100兆天線：每米10個測點，點距10厘米->5厘米(7m寬的掌子面有多少個測點？)超前地質(zhì)預(yù)報采集:時間模式、點測模式結(jié)合具有不同水平測點密度地質(zhì)雷達剖面900兆天線：200測點/米900兆天線：100測點/米3376設(shè)置測量參數(shù),以400兆天線為例，距離方式

SURVEYWHEEL338400兆天線參數(shù)100兆天線參數(shù)SIR-3000主機

水平掃描數(shù)500與用戶標記間距5米掃描/單位：50-100-200SIR-4000主機時間模式

掃描速度和現(xiàn)場測試測點個數(shù)地質(zhì)雷達工作中的介電常數(shù)作用介電常數(shù)概念Er電磁波波長電磁波傳播速度V電磁波界面反射系數(shù)R目標的物性推斷:空氣、水體、金屬電磁波趨膚深度目標體的深度垂直分辨率水平分辨率電磁波輻射角

地質(zhì)雷達現(xiàn)場采集常用參數(shù)和原理A地質(zhì)雷達儀器系統(tǒng)組成B地