《地質(zhì)雷達》PPT課件

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1、第三講地質(zhì)雷達中國礦業(yè)大學(xué)劉志新2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)在隧道開挖、煤礦生產(chǎn)及地面工程建設(shè)中經(jīng)常遇到復(fù)雜的地質(zhì)異常，給施工帶來困難，尤其是穿過老窯、軟弱破碎帶、巖溶區(qū)，或者煤與瓦斯突出的危險區(qū)域，若事先未能探查清楚往往造成塌方、涌水或煤與瓦斯突出等事故，影響安全生產(chǎn)。在地面工程地質(zhì)勘探中，要求實施大面積、高密度精查勘探，這就對地質(zhì)探測手段提出了高的要求。實踐證明，應(yīng)用礦井地質(zhì)雷達進行探測，簡便快捷，機動靈活，能較好而準(zhǔn)確地提供資料，取得較好效果。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球

2、探測與信息技術(shù)探地雷達（GroundPenetratingRadar）是一種高科技的地球物理探測儀器，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于高速公路，機場的路面質(zhì)量檢測；隧道，橋梁，水庫大壩檢測；地下管線，地下建筑的檢測等諸多的工程領(lǐng)域。探地雷達利用一個天線發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個天線接受來自地下介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。因此，根據(jù)接收到波的旅行時間（亦稱雙程走時）、幅度與波形資料，可推斷地下介質(zhì)的分布情況。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。

3、地球探測與信息技術(shù)對地下雷達探測目標(biāo)的解釋,離不開必要的地質(zhì)理論和地質(zhì)工程知識，更確切地說，探測地下目標(biāo)的雷達系統(tǒng)應(yīng)稱為“地質(zhì)雷達系統(tǒng)”(Geologicradarsystem)。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)一、基本原理地質(zhì)雷達由發(fā)射部分和接收部分組成。發(fā)射部分由產(chǎn)生高頻脈沖波的發(fā)射機和向外輻射電磁波的天線(Tx)組成。通過發(fā)射天線電磁波以60°～90°的波束角向地下發(fā)射電磁波，電磁波在傳播途中遇到電性分界面產(chǎn)生反射。反射波被設(shè)置在某一固定位置的接收天線（Rx）接收，與此同時接收天

4、線還接收到沿巖層表層傳播的直達波，反射波和直達波同時被接收機記錄或在終端將兩種顯示出來。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)圖1地質(zhì)雷達探測原理示意圖2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)中的波速v為已知時，可根據(jù)精確測得的走時t，由上式求得目標(biāo)體的深度z。式中x值即收發(fā)距，在剖面測量中是固定的；v值可用寬角法直接測量，也可以根據(jù)近似計算公式：c為光速；為地下介質(zhì)的相對介電常數(shù)。2

5、009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)介質(zhì)相對介電常數(shù)電磁波速度V（m/ns)水810.033空氣10.3雪（濕）4—120.09—0.15石灰?guī)r7(6)0.11(0.12)土壤(干)4(3—5)0.15(0.13—0.18)土壤（含水20%）10(4—40)0.095(0.05—0.15)冰3.20.17銅或鐵1----常見介質(zhì)的和2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)波的雙程走時由反射脈沖相對于發(fā)射脈沖的延時而確定。雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄。波形的正負(fù)峰分別以黑色和白色

6、表示，或以灰階或彩色表示。這樣，同相軸或等灰度、等色線，即可形象地表征出地下反射界面。在波形記錄上，各測點均以測線的鉛垂方向記錄波形，構(gòu)成雷達剖面。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)由于探地雷達的電磁波主要是在非理想介質(zhì)中傳播的所以其衰減的速度非常快，這構(gòu)成了雷達應(yīng)用的主要障礙，即探測的深度有限。電磁波的電場強度隨著距離的衰減規(guī)律是：其中為介質(zhì)的吸收系數(shù)，它與介質(zhì)的電性和頻率有關(guān)，根據(jù)計算可以寫為2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)趨膚深度2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與

7、信息技術(shù)二、雷達儀器介紹國外美國GSSI公司的SIR系列雷達（美國勞雷公司代理銷售）瑞典MALA公司的RAMAC/GPR雷達系列加拿大Sensrs&Software公司pulseEKKO型探地雷達國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r是：首先通過引進國外的雷達儀器，進行研究和應(yīng)用，然后開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的自己的雷達產(chǎn)品。目前，國內(nèi)使用最多的雷達大多是美國GSSI公司生產(chǎn)的。國內(nèi)有電子部22所，航天部愛迪爾公司、驕鵬公司和中國礦大（北京）四家單位相繼推出了自己的雷達產(chǎn)品。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)2.1S

8、IR雷達介紹該型號探地雷達儀器的特點是：系統(tǒng)高度集成化、數(shù)字化，操作簡單化，天線屏蔽干擾小，探測范圍廣，分辨率高，具有實時數(shù)據(jù)處理和信號增強，現(xiàn)場實時顯示二維彩色圖像。其配置的探測天線系列化，可應(yīng)用與各類地下目的體及目的層的檢測與探測。2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)2.1SIR雷達介紹SIR-20高速高精度多通道透視雷達SIR-3000便攜式透地雷達2009.10中國礦業(yè)大學(xué)。地球探測與信息技術(shù)100MHz400MHz2.1SIR雷達介紹200MHz2