物探中的只眼——探地雷達

發布時間：2019-09-12瀏覽次數：1962返回列表

生活在科時代，我們對雷達這名詞早已不陌生了，那么是否大家知道什么叫做探地雷達？它又是如何在地物理中發揮作用的呢？別著急，接下來給大家介紹。

、什么是探地雷達？
探地雷達（Ground Penetrating Radar簡稱GPR）又稱地質雷達，透地雷達，是用頻率介于106~109Hz的無線電波來確定地下介質分布的種方法。

二、探地雷達的作原理是什么？
探地雷達的使用方法和原理是通過發射天線向地下發射頻電磁波，通過接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質中傳播時遇到存在電性差異的界面時發生反射，根據接收到電磁波的波形、振幅強度和時間的變化特征推斷地下介質的空間位置、結構、形態和埋藏深度。

三、探地雷達可以用來干什么？
探地雷達可用于檢測各種材料，如巖石、泥土、礫石，以及人材料如混凝土、磚、瀝青等的組成。雷達可確定金屬或非金屬管道、下水道、纜線、纜線管道、孔洞、基礎層、混凝土中的鋼筋及其它地下埋件的位置。它還可檢測不同巖層的深度和厚度，并常用于地面作業開前對地面作個廣泛的調查。

四、探地雷達是怎么發展起來的？
1910年，德的G.letmbach和H.lowy次提出了利用探地雷達術來探測地下目標體的概念和理論；1926年，Hulsenbech次提出了應用脈沖術來確定地下結構；1970年，Harison前往南行冰層探測，取得了1200m深度的資料；1974年，Unterberger R.R對鹽層行了探測；探地雷達早期只應用于低電導率介質中。
70年代以來，隨著計算機術的速發展，很多開始研究早期探地雷達儀器，如美GSSI公司的SIR系列、日本OYO公司的YLRZ系列，使得淺層目標體探測得以實現，目前上廣泛使用的儀器有美地物理勘探設備公司的SIR系列、日本應用地質株式會社的GeoRadar系列、加拿大探頭及軟件公司的Pluse EKKO系列和瑞典地質公司的RAMAC/GPR鉆孔雷達系統等，這些儀器中心頻率大概在10~1000MHz左右，探測深度從幾米到五十幾米，可應用于地面、鉆孔和航空。
探地雷達術和理論發展得比外要晚，但是也有很多校和研究機構都陸陸續續推出了自己的試驗性雷達儀器，理論和應用也得到了不斷發展并且日趨成熟，探地雷達的應用在程物探等方面也作出了較大貢獻。

五、探地雷達有哪些優點？
1、率：野外操作方便簡單，輕巧易攜帶，采樣，可快速移動天線；
2、無損勘探：探地雷達可以在不損壞地表的情況下利用電磁波行勘探，適合在城市和程中應用；
3、度：探地雷達的中心頻率可以達到幾千兆赫茲，探測分辨率可以達到幾厘米，可以很的確定目標體產狀、結構和埋深；
4、抗干擾能力強：可以實現定向對地面行發射，能較強地屏蔽地表電磁干擾，能適應很多惡劣的作環境；

六、探地雷達儀器有哪些分組成？
探地雷達系統主要由主機（主控單元）、發射機、發射天線、接收機、接收天線五分組成。其他還可能包括定位裝置（如GPS、里程計等）、電源以及手推車等。發射和接收天線成對出現，用于向地下發射和接收來自地下反射的雷達波。
主機是個采集系統，用于向發射機發送發射和接收控制命令（包括起止時間、發射頻率、重復次數等參數）。發射機根據主機命令向地下發射雷達波，而接收機根據控制命令開始數據采集。經過采樣和A/D轉換，接收的反射信號轉換成數字信號被顯示和保存。

七、探地雷達有哪些測量方式？
1、剖面法
是zui常用的探地雷達觀測方式，類似于地震勘探中共偏移采集方式，即發射天線和接收天線以同定天線間距、按定測量步距（測點距）沿測量剖面順序移動并采集數據，從而得到整個剖面上的雷達記錄。這是目前大多數雷達系統常用的觀測方式，只需要發射和接收兩個通道，系統設計相對簡單。剖面法的優點是剖面成果不需要或只需行簡單的處理就可用于解釋，能直觀得到測量成果，非常適合于急需快速提供測量結果的場合。
2、寬角法
有兩種作方式：種方式是個天線在某點固定不動（不論發射或接收天線）；另天線按等間隔沿測線移動并采集數據，得到的記錄相當于地震勘探中共炮點記錄（CSP）。
另種方式是以地面某點為中心點，發射天線和接收天線對稱分置于中心點兩側，按定間隔沿測線向兩側順序移動并采集數據，得到的記錄類似于地震勘探中共中心點記錄（CMP），當地下界面水平時類似于共深度點記錄（CDP）。
采用寬角法測量的目的：是求取地下介質的雷達波速度，為時深轉換和數據解釋提供資料。二是實現水平多次疊加，提信噪比。采用這種測量方式沿剖面行多點測量，與地震勘探類似，可以通過動、靜校正和水平疊加處理獲得信噪比雷達資料，同時可以增加勘探深度。
3、透射波法
主要測量穿透過測量對象的直達波到達時間，而計算出雷達波速度，通過穿透過測量對象的雷達波速度差異，判斷測量對象的質量。因此透射波法要求發射和接收天線分立于測量對象的兩側。由于只解釋和計算zui早到達的直達波，波形識別和計算相對簡單。透射波法主要用于程中墻體、柱體、橋墩、樁的質量檢測以及井中雷達測量。井中雷達測量需要預布置兩個井孔，類似于地震跨孔測量。透射波法也可采用層析成像的觀測方式作，從而獲得細的孔間介質速度成像。
4、三維測量方式
隨著勘探目標要求的提，二維剖面測量所能給出剖面上異常目標的埋深、范圍等信息已不能滿足業界對探測目標延伸走向、空間變化等詳細信息的要求。考古目標的規模相對較小，二維剖面法很難使測線正好跨過探測對象，剖面異常的解釋也是問題。因此開展三維雷達勘探是考古地物理應用的趨勢和方向，些商用雷達系統從硬件設備到處理軟件都能夠支持三維雷達勘探。
從效率上講，剖面法點測的低效率也制約著三維雷達的應用，些公司如SSI公司采用SMARTCART（小推車）配備里程計或GPS定位系統，這樣可實現快速移動采集大大提三維數據采集效率。

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