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探地雷达科普:探地雷达发展历史、天线分类、结构组成和工作原理

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(一)探地雷达方法
探地雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(10MHz~3GHz)电磁技术。一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收地下介质界面的反射波。利用回波的回程时间、振幅和波形资料等运动学和动力学特征来分析和推断介质结构和物性特征。

SL-GPR无线探地雷达用于地下暗管探测
(二)探地雷达发展历史
探地雷达始于1910年,源于德国,用于探测地下相对高导电性质的区域。
1926年,德国专家提出脉冲技术确定地下结构的思路。
1960年,Cook将脉冲雷达应用于矿井中。1970年,雷达用于南极冰盖探测。
70年代末,雷达技术成熟,并进行商用生产。
(三)探地雷达特点
1.发射天线和接收天线间距小,当地层倾角不大时,反射波路径与地层垂直;
2.工作效率高,可以实时反应地下介质情况;
3.电磁波传播理论与弹性波的传播理论类似。
(四)探地雷达天线分类
1.以频率划分为低频、中频和高频:
(1)低频天线:频率在100MHz及以下的天线,工程检测中多用于超前预报及空洞溶洞探测。
(2)中频天线:频率在100MHz-1000MHz,采用屏蔽式半波偶极子天线。具有天线体积小,发射效率高的特点。在工程勘查与检测中常使用该类天线,包括200MHZ、400MHz、600MHZ、900MHZ。
(3)高频天线:频率在1GHz以上的天线。工程中用于桥梁路基等结构体检测
2.以结构特点又划分为非屏蔽、屏蔽天线
3.以电性参数分有偶极子天线、反射器偶极子天线、喇叭状天线
4.按其耦合类型可分为:地面耦合和空气耦合型
(五)探地雷达结构组成
探地雷达结构如右图所示,主要分五部分组成。
●主控单元
●显示单元
●发射单元
●发射天线
●接收单元
●接收天线
●距离测量单元

(六)探地雷达工作原理
一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收地下介质界面的反射波。利用电磁破在不同介质中的速度差异导致的回波回程时间不同,可以推断出介质的结构。



IP属地:湖北1楼2023-03-29 09:23回复