探地雷達的定義

 

探地雷達（GPR）是一種利用電磁脈沖能量進入地面，從地面成分及物體中產(chǎn)生反射的技術。然后通過軟件對這些反射進行分析，并將其轉化為平面圖或地圖投影，以便識別出地面內(nèi)的物體或分析地面成分。

 

探地雷達早期有多種叫法．如地面探測雷達(Ground—probing Radar)、地下雷達(Sub—surface Radar)、地質(zhì)雷達(Geo Radar)、脈沖雷達(Impulse Radar)、表面穿透雷達(Surface Penetrating Radar)等，都是指面向地質(zhì)勘探目標、利用高頻脈沖電磁探測地質(zhì)目標內(nèi)部結構的一種電磁波方法。探地雷達是一種非破壞性的探測及識別地下植物生命的方法，對使用者、地下植物及被觀測對象都十分安全。

 

探地雷達的工作原理

 

探地雷達通常是通過短脈沖或步進頻率暗傳輸信號，即調(diào)頻(FM)。根據(jù)應用要求，可以使用探地雷達信號調(diào)制，與其他類型的雷達非常相似。調(diào)頻探地雷達信號不會輕易受到系統(tǒng)及外部噪聲的影響，但計算成本更高，需要更復雜的射頻電路。

 

探地雷達主要由主機(主控單元)、發(fā)射機、發(fā)射天線、接收機、接收天線五部分組成。其他還可能包括定位裝置(如GPS、里程計或打標器(MARK))、電源以及手推車等。

 

大多數(shù)探地雷達系統(tǒng)采用兩個天線，其中一個用于傳輸，另一個用于接收，并在整個地形上進行物理“掃描”，但以同樣的方式使用金屬探測器，或以最有利于測繪/檢測算法的方法。在將脈沖/信號傳輸?shù)降孛婧?，接收天線在限定探地雷達深度范圍的特定時間窗口內(nèi)拾取反射。然后對接收信號進行處理，并將信號與信號傳播路徑的時域數(shù)據(jù)組合成反射道，稱為A掃描。通過這種方法，可以相對準確地確定地下物體的深度及尺寸。為了響應在A掃描中檢測到的對象，可以執(zhí)行B掃描來進一步測繪目標對象所包含的區(qū)域。

 

圖片來源于網(wǎng)絡

 

在給定的使用情況下，探地雷達系統(tǒng)的信噪比(SNR)性能可以通過采用平均或去除背景(校準)來提高。去除背景后，一個與將要被掃描的土壤成分相似但不包含埋置對象的區(qū)域將被多次掃描，以創(chuàng)建可以應用于未來掃描的校正，從而去除“背景噪聲”或地面成分的影響。也可以使用平均值，即進行幾次掃描并對樣本掃描的影響取平均值。

 

探地雷達的應用

 

大多數(shù)探地雷達系統(tǒng)使用相對較低的頻率，在數(shù)十至數(shù)百兆赫(通常最高為1兆赫)，以更好地穿透地面。探地雷達系統(tǒng)可以用來探測金屬、塑料、混凝土、天然礦物、礦石，以及幾乎任何具有與周圍地面成分足夠差異特征，且尺寸大到足以被探測到的物體。

 

建筑業(yè)

 

探地雷達技術通常用于建筑行業(yè)，以確定地下公用設施管線、管道及埋于地下的結構部件/碎片的確切位置。

 

地質(zhì)研究及勘測

 

探地雷達還可用于分析地層或地層組成，以及用于現(xiàn)場分析。地質(zhì)研究中也常常借助探地雷達進行，因為可以確定巖石特征及障礙物。這種技術也被用于挖掘埋藏在地下的墓穴、隧道及其他人造埋藏于地下的建筑物及物體。探地雷達還可用于探測及確定埋于地下的爆炸物，包括困擾世界許多地區(qū)的未引爆的地雷。

 

 

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