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，都是指面向地質勘探目標、利用高頻脈沖電磁探測地質目標內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，即調頻(FM)。根據應用要求，可以使用探地雷達信號調制，與其他類型的雷達非常相似。調頻探地雷達信號不會輕易受到系統及外部噪聲的影響，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)、發射機、發射天線、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。

 

大多數探地雷達系統采用兩個天線，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/信號傳輸到地面后，接收天線在限定探地雷達深度范圍的特定時間窗口內拾取反射。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據組合成反射道，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，可以執行B掃描來進一步測繪目標對象所包含的區域。

 

圖片來源于網絡

 

在給定的使用情況下，探地雷達系統的信噪比(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域將被多次掃描，以創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

 

大多數探地雷達系統使用相對較低的頻率，在數十至數百兆赫(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

 

探地雷達技術通常用于建筑行業，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，以及用于現場分析。地質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的未引爆的地雷。

 

 

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