雷达反射界面工具 　探地雷达（GPR）

3.3.7.1 方法简介3.3.7.1.1 基本原理地质雷达也称探地雷达，是利用高频电磁波束在界面上的反射来探测目标物，由发射天线和接收天线组成。发射天线向地下发射高频短脉冲电磁波，接收天线则接收来自地下介质交界面的反射电磁波。由于电磁波向地下传播速度主要受地下介质电性控制，在介质电性发生变化的界面，电磁波会发生反射。通过研究电磁波在介质中的传播速度、介质对电磁波的吸收及介质交界面的反射，并用时间剖面图像表示出地下各分界面的形态，从而推测地下地质体及地层结构的分布规律。3.3.7.1.2 应用范围及适用条件地质雷达是一种高分辨率探测技术，可以对浅层地质问题进行详细的地质填图，浅层埋藏物进行无损探测。由于电磁波能量在碳酸盐岩区衰减快，勘探深度较浅主要适用于碳酸盐岩裸露或覆盖层e69da5e6ba90e79fa5e9819331333433616233浅的地区，目前广泛用于地基探查、地下空洞、岩溶、破碎带、断层等地质构造探测。要求发射的电磁波能量必须足够大，探测距离能够达到目标体，并能返回地面被系统接收；目标体阻抗差别足够大，有足够的反射或散射能量为系统所识别；目标体的几何形态必须尽可能了解清楚，正确选用天线中心频率；测区干扰不足以影响目标物。探地雷达的基本原理 探地雷达和探空雷达的工作原理基本相同，二者都是利用高频电磁波束在界面上的反射来探测目标体。只是探空雷达所发射的电磁波在空气中传播，衰减较小，可探测远距离的目标，而探地雷达所发射的电磁波在岩层内传播，由于岩层的强烈吸收作用，其衰减较大，因而探测距离较小。正因为探地雷达探测的是在地下有耗介质中的目标体，它形成了自己独特的发射波形与天线设计特点。根据已发表的资料，探地雷达使用的发射波形有调幅脉冲波、调频连续波、连续波等；使用的天线有对称振子天线、非对称振子天线、螺旋天线、喇叭天线等。由于对称振子型调幅脉冲时域探地雷达输出功率大、能实时监测测量结果、设备可做成便携式等优点，在商用地面探地雷达中，已得到广泛应用。下面主要介绍这种探地雷达。探地雷达所用的电磁波有一较宽的频谱，频段远大于一般的地面电磁法，属于分米波。图3-49为探地雷达探测原理图，发射天线和接收天线紧靠地面，由发射机发射的短脉冲电磁波经发射天线辐射传入大地，电磁波在地下传播过程中遇到介质的分界面后便被反射或折射，反射回地面并被接收天线接收的电磁波，我们称为回波。显然，根据回波讯号及其传播时间便可判断电性界面的存在及其埋深。图3-49 探地雷达探测原理。船用雷达是建立在无线电波在任何两种媒质的边界面上必然产生反射，以及（）等基本传播特性 参考答案：D探矿雷达的原理？ 探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）又称地质雷达，透地雷达，是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。探地雷达的使用方法和原理是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。在坝体渗漏探测中，渗透水流使渗漏部位或浸润线以下介质的相对介电常数增大，与未发生渗漏部位介质的相对介质常数有较大的差异，在雷达剖面图上产生反射频率较低反射振幅较大的特征影像，以此可推断发生渗漏的空间位置、范围和埋藏深度。探地雷达的用途：可用于检测各种材料，如岩石、泥土、砾石，以及人造材料如混凝土、砖、沥青等的组成。雷达可确定金属或非金属管道、下水道、缆线、缆线管道、孔洞、基础层、混凝土中的钢筋及其它地下埋件的位置。它还可检测不同岩层的深度和厚度，并常用于地面作业开工前对地面作一个广泛的调查。雷达与超声波的区别是什么？ 雷达发射的是电磁波，不需要传播媒介，而超声波是声波，是一种机械波，是通过压电物质的振动来发射的，所以它不可能用在压力较高或负压的场合，一般只用在常压容器，雷达可以用在高压的过程罐.而且雷达的精度肯定是比超声波高，在液氯贮罐液位的测量上肯定是用雷达好，就是价格高点.超声波只能用于常压容器，根本原因在于超声波的波速与被测介质（空气）的压力和温度有关，一般来说超声波液位计的传感器部分同时安装有温度检测，自身可以进行温度补偿，但无法进行压力补偿.雷达发射的是电磁波，波速与压力和温度无关，所以适用于压力容器的液位测量.超声波的反射强度与界面两侧的密度有关，ρ差别越大，反射信号越强；雷达的反射强度与界面两侧的介电常数有关，ε差别越大，反射信号越强.相控阵雷达原理 学过高中物理中的肯定知道“波的干涉”。相控阵雷达利用的其实就是电磁波的干涉，相控阵雷达天线上都有很多按规则排列的小的发射装置，每个发射装置会发射出经过调制的电磁波，通过控制每个发射装置发出电磁波的相位，就能实现在不同区域上的电磁波有的振幅加强，有的振幅削弱，如果再通过计算机对每个发射装置的相位统一进行控制，就可以实现电磁波加强的方位不断变化，从而实现扫描和波形的变化。由于是采用电子控制，而免受机械扫描的限制，其扫描一次的时间大大缩短，精度和反应速度大大提升。如果难以理解，楼主可以想想两个波源的干涉，理解了这个，那多个波源的干涉也是同样的道理。所谓“相控”就是“相位控制”的意思。实在不懂，可以查查波的干涉相关知识。以上纯属原创，转载请注明。谢谢！　探地雷达（GPR） 探地雷达是一种既古老而又年轻的物探技术，90年代以后才在我国得到较多的应用。早在90多年以前，国外就曾利用该技术作过不可见目标的探测试验，但是直到70年代美国地球物理勘查设备公司（GSSI）才第一次研制成功SIR探地雷达系列，并取得一批实用成果。由于GPR技术具有其他物探方法无与伦比的浅层高分辨率的特点，20多年来该项技术已取得长足的进展。仪器不断更新换代，资料采集、处理、显示和解释方法不断革新，应用领域不断扩大。目前，GPR技术已成为地质调查的一种重要技术。一、基本原理简介GPR技术是一种高频（10～1000MHz）电磁技术。但是，它的工作方法却与地震相似。通过GPR天线向地质体内发射一短脉冲信号。信号在地质体内的传播主要取决于地质材料的电特性。当这种电特性发生变化时，GPR信号将发生反射、折射等现象。利用放置在相应位置上的接受器将信号接受下来，经放大、数字化处理和显示，为解释提供必要的数据和图像。除人们熟悉的反射工作方式外，GPR还有多种工作方式，如共中心点、广角反射、折射和透射等。各种方式都可以用于探测信号在地下的传播速度和能量衰减。影响GPR探测深度的因素主要有雷达系统的本身性能（如频率、能量等），被探测材料的。探地雷达法(GPR)，是利用一个天线发射高频宽带(1MHz～1GHz)电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波而进行地下介质结构探测的一种电磁法。由于它是从地面向地下发射电磁波来实现探测的，故称探地雷达。有时亦将其称作地质雷达。它是近年来在环境、工程探测中发展最快、应用最广的一种地球物理方法(王惠濂，1996；李大心，1994)。该方法适用于石灰岩地区采石场的探测；淡水和沙漠地区的探测；工程地质探测；煤矿井探测；泥炭调查；放射性废弃物处理调查以及地面和钻孔雷达用于地质构造填图、水文地质调查、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测、水坝、隧道、堤岸、古墓遗迹探查等。目前，我国很多单位使用的是从加拿大引进的探地雷达设备。下列技术特性为探地雷达应用领域的迅速扩展铺平了道路：①探地雷达是一种非破坏性的地球物理探测技术，可以安全地用于城市和正在建设中的工程现场，对于轻便类的雷达设备，工作场地条件可任意，适应性和抗磁干扰强，可在城市中各种噪声环境下工作，环境干扰影响小；②具有工程地质勘测方面较满意的探测深度和分辨率，一些设备还能现场提供带有二维坐标的实时剖面记录和图件显示，图像清晰直观；③轻便类仪器系全数字。　探地雷达 11.6.1 基本原理探地雷达（Geologic Radar或Earth Pobing Radar）主要研究电磁波在介质中传播的速度，介质对电磁波的吸收，以及电磁波在介质交界面的反射。11.6.1.1 电磁波在介质中的传播速度探地雷达测量的是地下界面的反射波走时 t，为了获取地下界面的深度 h=tv/2，必须有介质的电磁波传播速度v：地质灾害勘查地球物理技术手册式中：c为真空中电磁波传播速度，c=0.3m/ns；ε，为相对介电常数，是介质介电常数ε与真空的介电常数ε0的比值。11.6.1.2 电磁波在介质中的吸收特性吸收系数α决定了场强在传播过程中的衰减率，对非良导电、非磁性介质，α的近似值为地质灾害勘查地球物理技术手册即α与导电率σ成正比，与介质导磁率μ和介电常数ε比值的平方根成正比。11.6.1.3 反射定律与反射系数电磁波（又称入射波）到达介质的电性分界面时，会发生反射，被界面反射而返回的电磁波称为反射波。反射波与入射波界面处的运动学特征（即传播方向）遵循反射定律，即入射角θi（入射方向与界面法线向的夹角）等于反射角θr（反射方向与界面法线方向的夹角）。电磁波在到达界面时，还将发生能量的再分配。入射波、反射波和折射波三者之间能量关系，因入射波电磁场。

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