第五章地質(zhì)雷達(dá)教材ppt課件.ppt

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1、第五章地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)地質(zhì)雷達(dá)法、探地雷達(dá)法GPR（Ground-Penetrating-Radar），Geo-radar,GeoProbingradar它是一種對下的或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不可見的目標(biāo)體或分界面進(jìn)行定位或判別的電磁波探測技術(shù)1海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室一、基本原理高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式，通過發(fā)射天線被定向送入地下，經(jīng)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體反射后返回地面，由接收天線所接收。因?yàn)樗菑牡孛嫦虻叵掳l(fā)射電磁波來實(shí)現(xiàn)探測目的，所以又稱探地雷達(dá)，高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時，其傳播路徑、電磁場強(qiáng)度與波形將隨

2、通過介質(zhì)的電性特征與幾何形態(tài)而變化。因此，通過對時域波形的采、處理和分析，可確定地下分界面或地質(zhì)體的空間位置及結(jié)構(gòu)。2海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室探地雷達(dá)工作原理示意圖3海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室4海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室共偏移距觀測方法5海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室探地雷達(dá)工作原理示意圖天線雷達(dá)可測量信號到達(dá)目標(biāo)的傳輸時間利用估算的傳播速率計算出目標(biāo)的距離當(dāng)滿足下面條件時，隱蔽物可由雷達(dá)探出：在天線信號范圍之內(nèi)信噪比適當(dāng)時間x6海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室天線時間x測深和分辨率與以下幾個因素有關(guān)：天

3、線頻率、發(fā)射功率、傳播介質(zhì)的電磁特性、目標(biāo)物的形狀和大小7海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室波形波形+面積彩色顯示8海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室當(dāng)目標(biāo)物與掃描方向垂直時當(dāng)目標(biāo)物與掃描方向平行時在雷達(dá)圖中經(jīng)常會形成一“線狀圖型”(當(dāng)在目標(biāo)物的頂部掃描時)在雷達(dá)圖中總是會形成一“雙曲線圖案”所以，需要在橫向與縱向兩個方向進(jìn)行掃描9海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室超高頻電磁波（10MHz－5000MHz）由于地下介質(zhì)往往具有不同的物理特性，如介質(zhì)的介電性、導(dǎo)電性及導(dǎo)磁性差異，因而對電磁波具有不同的波阻抗，進(jìn)入地下的電磁波在穿過

4、地下各地層或管線等目標(biāo)體時，由于界面兩側(cè)的波阻抗不同，電磁波在介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射和折射，反射回地面的電磁波脈沖其傳播路徑、電磁波場強(qiáng)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，從接收到的雷達(dá)反射回波走時、幅度及波形資料，可以推斷地下介質(zhì)或管線的埋深與類型。10海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室高分辨率無損性高效率抗干擾能力強(qiáng)特點(diǎn)：11海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室雷達(dá)勘探基本原理：利用波的反射現(xiàn)象測量障礙物離開我們所站地方的距離。例如：己知聲波在空氣中傳播的速度是：v=340m/s,從呼喊開始到聽見回聲的時

5、間t=4秒,那么障礙物離開我們的距離S就可以用如下公式：S=1/2v*t=?（340×4）=680(m)12海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室脈沖旅行時：13海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室Hulgmeyer,1904首次使用電磁信號來確定地下金屬目標(biāo)體的存在Leimbach,Lowy1910,用電磁波定位埋藏的物體（專利）Hulsenbeck：脈沖技術(shù)確定地下物體的結(jié)構(gòu)，地表下任何介電常數(shù)的變化將導(dǎo)致電磁波的反射A.P.Annan二、雷達(dá)技術(shù)的研究及探測儀器的發(fā)展14海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室加拿大Sensor&So

6、ftwareInc.,EKKO(Noggin)系列美國GSSI，SIR系列瑞典MalaGeoscienceInc.,RAMAC系列意大利IDS,RIS系列15海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室EKKO100增強(qiáng)型EKKO1000型Noggin250型EKKO系列16海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室SIR3000型（最新）匹配天線SIR系列17海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室3207型5103型5100型NextGSSI自行生產(chǎn)的天線18海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室Subecho70型屏蔽天線900型屏蔽Subecho200

7、型Radarteam定制的天線19海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室X3M型RAMAC系列匹配天線20海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室屏蔽天線100型非屏蔽天線100型非屏蔽天線200型21海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室RIS-2K/ME型（多道）RIS系列RIS-2K/0型（單道）22海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室北京愛迪爾公司的CBS-9000型地質(zhì)雷達(dá)及天線23海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室24海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室25海洋與地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室三、野外數(shù)據(jù)優(yōu)化采集1.主要技術(shù)參數(shù)1.1雷達(dá)方程26海洋與

8、地球科學(xué)學(xué)院　工程物探室1.2探測距離探測距離與選用的天線的發(fā)射功率、天線頻率、地下介質(zhì)的相對介電常數(shù)、電導(dǎo)率相關(guān)，頻率低，發(fā)射功率大，介質(zhì)電阻率高，探測深度大。地下介質(zhì)相對介電常數(shù)電導(dǎo)率(ms/m)雷達(dá)波速（m/ns）衰減系數(shù)（dB/m)空氣100.30淡水800.50.0330.1海水80300000.011000干砂3-50.010.15