探地雷达工作原理图

电磁波在介质中的传播
电磁波衰减与散射
电磁波在传播过程中会发生衰减和散 射，与介质性质、频率等因素有关。
电磁波在不同介质中传播速度不同， 遵循折射、反射、透射等定律。
天线辐射与接收原理
01
02
03
天线基本概念
天线是探地雷达系统中用 于辐射和接收电磁波的装 置，具有方向性和增益等 特性。
天线辐射原理
天线通过电流激励将电磁 波辐射到空间中，辐射效 率与天线结构、工作频率 等因素有关。
图像增强与识别技术
图像预处理
包括去噪、平滑、对比 度增强等操作，改善图
像质量。
特征提取
提取图像中的边缘、纹 理、形状等特征，用于
目标识别和分类。
图像分割
将图像划分为具有相似 特性的区域，便于后续
分析和解释。
模式识别
利用机器学习、深度学 习等技术，对图像中的 目标进行自动识别和分
类。
05
探地雷达性能评价指标
直接观察反射波形的形状、幅度和到达时间，进行目标识别和定 位。
相关处理
利用发射信号与接收信号之间的相关性，增强目标反射信号，提 高信噪比。
频域信号处理技术
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号，便于分析不同频率 成分的特性。
频谱分析
研究信号的频率分布，识别不同地层的频谱特征 。
反演技术
基于频域数据，通过反演算法重建地下结构图像 。
确保发射和接收的同步性 ，避免信号失真和干扰。
天线类型及性能分析
偶极子天线
结构简单，方向性较好，适用于 浅层探测。
喇叭天线
具有较宽的波束宽度和较高的增 益，适用于深层探测。
阵列天线
通过多个天线单元的组合实现波 束合成和扫描，提高探测分辨率

RIS-地质雷达RIS探地雷达一、概述博泰克RIS探地雷达在兼具了传统探地雷达各项优点的同时，增添了高灵敏度、高分辨率的天线阵，使浅层和深层探测一次完成，实现了三维立体探测，大大提高了工作效率，具有数据采集完整、快速、低误差等特点。

适用于公路路面、隧道衬砌质量的检测、桥梁结构检测、路基检测、管线探测、岩性分析和条件恶劣场地的应用。

使用博泰克RIS天线阵雷达进行公路和隧道检测如图8-1所示。

图8-1 RIS探地雷达二、RIS K2主机技术参数1、扫描速度： 850扫/秒2、脉冲重复频率：400KHz3、时窗： 9999 nsec4、采样点数： 128-81925、叠加数： 1-327686、分辨率： 5psec7、工作温度：－10～50℃8、A/D转换： 16bit9、工作环境标准： IP6510、动态范围： >160dB11、信噪比： >160dB12、可连接8对天线同时测量13、尺寸：22x17x5.5cm，重量：1.2kg现场测量开始前应该对雷达的采集参数进行设定，这一工作最好在进入现场前在室内完成，进入现场后可根据情况略加调整。

参数设定的内容包括时间窗口大小、扫描样点数、每秒扫描数、Ａ／Ｄ转换位数、增益点数等内容。

参数设置的是否合理影响到记录数据的质量，至关重要。

★探测深度与时窗长度探测深度的选取是头等重要的，既不要选得太小丢掉重要数据，也不要选得太大降低垂向分辨率。

一般选取探测深度H为目标深度的1.5倍。

根据探测深度H和介电常数ε确定采样时窗长度（Range/ns）：Range= 2H(ε)1/2/0.3(ns)= 6.6 H(ε)1/2(ns)例如对于地层岩性为含水砂层时，介电常数为25，探测深度为3m时，时窗长度应选为100ns，时窗选择略有富余，宁大勿小。

★A/D采样分辨率：雷达的A/D转换有8Bit、16Bit、24Bit可供选用。

选择24Bit动态大，强弱反射信号都能记录下来，探测深度大、时窗长时采用。

三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用摘要：城市地下病害体诱发的塌陷事故频繁发生，造成巨大的经济损失和不良社会影响。

地下病害体具有隐蔽性、突发性、难以提前预测等特点，为了提前发现、及时处置地下病害体，传统的路面结构病害检测属于破损性检测，耗费人力多、周期长、恢复交通慢。

本文应用三维雷达在检测路段的检测结果，分析三维雷达检测图谱中特征波形对应的病害类型，发现探地雷达方法对道路浅层隐蔽性病害体识别应用效果好，为相关部门制定针对性的处理措施提供依据和城市道路安全运行提供有力支撑。

1 探测方法技术地质雷达（GPR）是通过发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波（图1）。

根据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收的信号及信息进行分析处理。

电磁波在介质传播过程中，其传播速度V主要是由介质的介电常数决定，当碰到与周围介电常数不同的目标体边界时，将产生反射波，并由接收天线接收，从而达到探测目的。

图1 探地雷达原理示意图2 数据处理、解译为突出有效波，提高雷达记录的信噪比和分辨率，提供和显示记录中包含的与地下目标体的位置、形态、结构和属性等有关的信息，通常采用的数据处理方法有：去除直达波、时间滤波、背景去除、时间增益、通过对处理后的雷达数据体进行针对性的切割，即可得到地下异常体或目标体的轮廓、位置等多种地下信息，取得可靠的检测成果。

3 地下病害体分类及地质雷达图谱特征地下病害体主要有脱空、空洞、疏松体和富水体等类型，不同的地下病害在地质雷达剖面上有不同的特征，具体图谱特征见表1。

表1地下病害体的地质雷达图谱特征（1）正常路面基层的标准雷达异常图像由于路面为层状结构，每一层铺筑的材料具有一定的介电性差异，因此，对于正常路面基层的雷达异常图像的波相同相轴或色谱图将呈现为近水平线型展布，每一层内的信号强度基本一致，反映在图像上无明显变化。

图 2.4.44 1#管线地表剖面雷达图像
结束
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（2.4-31）
* * n 2 2 / 1 1 。 其中 n 表示折射率，
结束
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下面讨论不同入射角时， 反射系数 R12 与折射系数 T12 的变化规律。 1 ． i 0 ， 即 垂 直 向 射 ， 此 时
R12 (1 n) /(1 n); T12 2 /(1 n) 。当 n 1 时， R12
结束
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2．宽角法或共中心点法
t
2
x2 v
2

4h 2 v2
（2.4-36）
利用宽角法或共中心点法测量所得到的地下 界面反射波双程走时 t ，由公式（2.4-36）就可求得 到地层的电磁波速度。
结束
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4.5.2.2 探地雷达的技术参数 1．分辨率 分辨率是方法分辨最小异常体的能力。分辨 率可分为垂向分辨率与横向分辨率。 （1） 垂向分辨率
足 1，于是可得
v
c
r
（2.4-28）
式中 c 为真空中电磁波传播速度， c 0.3m/ns; r 为相 对介电常数。上式表明对大多数非导电、非磁性介 质来说，其电磁波传播速度 主要取决于介质的介 电常数。
结束
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2．电磁波在介质中的吸收特性 吸收系数 决定了场强在传播过程中的衰减速率， 探地雷达工作频率高， 在地下介质中以位移电流为 主，即 / 1 ，这时 的近似值为
结束
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4.5.3 探地雷达的数据处理与资料解释
4.5.3.1 探地雷达的数据处理
数字记录的探地雷达数据类似于反射地 震数据，反射地震数字处理许多有效技术通 过某种形式改变均可以应用于探地雷达资料 的处理。

⼤穿透深度地质雷达、探地雷达100m⼤穿透深度地质雷达COBRA Plug-in ⼀、前⾔常⽤的地质雷达探测深度⼀般在10-15⽶以内，要增加探测深度必须采⽤低频天线，然⽽它⼜使屏蔽发⽣困难，限制了低频天线的应⽤领域。

为此，瑞典RADARTEM公司研发和⽣产了⼤穿透深度Cobra plug-In地质雷达，该系统采⽤先进的实时采样技术，使信噪⽐提⾼45dB，勘探深度增加⼀倍以上，采⽤具有强烈抗⼲扰能⼒的、半屏蔽技术的收发⼀体天线，进⼀步保障了最⼤勘探深度，勘探深度0-100m，在北京和厦门地区的应⽤结果表明，在很强⼲扰地区仍可获得⼗分可靠的探测结果。

此外该公司研发的双通道、双天线CobraWifi地质雷达具有极⾼的分辨率和极强的抗⼲扰能⼒，探测深度0-10m。

⼆、原理简介地质雷达探测的⼯作原理,简单地说是通过特定仪器向地下发送脉冲形式的⾼频、甚⾼频电磁波。

电磁波在介质中传播,当遇到存在电性差异的地下⽬标体,如空洞、分界⾯等时,电磁波便发⽣反射,返回地⾯⽤接收天线接收，并对接收数据进⾏处理和分析,根据接收到的雷达波形、强度、双程时间等参数便可推断地下⽬标体的空间位置、结构、电性及⼏何形态,从⽽达到对地下隐蔽⽬标物的探测(如图1 所⽰) ，可以⾮常安全和⽅便地⽤于很多领域,并具有很⾼的探测精度和分辨率。

图1 探地雷达⼯作原理⽰意图图1 中T 为发射天线, R 为接收天线,电磁波在地下介质中遇到⽬标体和基岩时发⽣反射, 信号返回地⾯由天线R 接收并记录再通过主机的回放处理,就可以得到雷达记录的回波记录(如图2 所⽰) 。

图2 探地雷达回波记录⽰意图图2 中横坐标的单位为m ,横轴代表地表⾯的探测距离,纵坐标代表电磁波从发射到遇见地下⽬标体或基岩时反射回地⾯并被仪器接收所需要的时间t。

，即双程反射时间t，按下式算出⽬标体的埋藏深度：其中, t 为⽬标层雷达波的双程反射时间; c 为雷达波在真空中的传播速度(0. 3 m/ ns) ; εr 为⽬标层以上介质的相对介电常数均值。

水平分辨率：在水平方向上所能分辨的最小异常体的尺寸 波的干涉原理，与第一菲涅尔带有关
D h/2
31
2. 探地雷达探测的设计
每接受一个探地雷达测量任务都需要对目的体特性与所 处环境进行分析，以确定探地雷达测量能否取得预测效果。
(1)目的体深度是一个非常重要的问题。如果目的体深度 超出雷达系统探测距离的50％，那么探地雷达方法就要被 排除。雷达系统探测距离可根据雷达探距方程进行计算。
满足Qs+Q>0的距离 ，称为探地雷达的探测距离，亦 即处在距离 r 范围内的目的体的反射信号可以为雷达 系统所探测。
27
1.2 探测距离
与选用的天线频率、地下介质的相对介电常数、电导率相关
对于铜、铁等良导电媒介质，其电导率σ 很大，衰减常 数β 也很大，因此，电磁波在良导电媒质中传播时，场 矢量的衰减很快，电磁波只能透入良导体表面的薄层内 （电磁波只能在导体以外的空间或电介质中传播），这 种现象称为趋肤效应。电磁波透入导体内的深度称为穿
粘土
5-40
花岗岩 4-6
岩盐
5-6
冰
3-4
金属
300
PVC材料 3.3
2-1000 0.01-1 0.01-1 0.01 1010 1.34
0.06 0.13 0.13 0.16 0.017 0.16
1-300 0.01-1 0.01-1 0.01 108 0.14
12
工程物探专题----地质雷达
7
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的走时，为了获取地 下界面的深度，必须要有介质的电磁波传播速度 v ，其值为
v [ ( 1 ( )2 1)]1/ 2

2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
P0
γ1
θ
θ1
S1 P1
γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
临界角
sin VP0 VP2
发射天线
接收天线
直达波
目标体 反射波
4.方法原理
• 超高频电磁波（10MHz－5000MHz） • 由于地下介质往往具有不同的物理特性，如介质的介电
性、导电性及导磁性差异，因而对电磁波具有不同的波 阻抗，进入地下的电磁波在穿过地下各地层或管线等目 标体时，由于界面两侧的波阻抗不同，电磁波在介质的 界面上会发生反射和折射，反射回地面的电磁波脉冲其 传播路径、电磁波场强度与波形将随所通过介质的电性 质及几何形态而变化，因此，从接收到的雷达反射回波 走时、幅度及波形资料，可以推断地下介质或管线的埋 深与类型。
3 结构工程： 3）混凝土裂缝检x1 cos d 2 a2 x22 2ax2 cos
5、声波探测技术应用的应用
3 结构工程： 3）混凝土裂缝检测 贯穿裂隙的探测
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 4）深孔法混凝土裂缝检测
37
地质雷达检测
1.什么是雷达
RAdio Detection And Ranging
（无线电探向和测距）
利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波 对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电 磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方 位、高度等信息。
雷达最初是用于军事目的， 探测空中目标体

Examples of continuous data acquisition at speed of 3.5km/h (top left fig.),7km/h(top right), 14km/h(bottom left), and 28km/h(bottom right) respectively.
SIR-20 Radar console (GSSI)
GSSI探地雷达3000型
400MHZ屏蔽天线
4、国外其它系列探地雷达系统
SPR scan radar system(ERA Technology,U.K.)
Seeker SPR 探地雷达系统 其前身是英国ERA航空电子 工程公司开发研制，能探测 非金属塑胶地雷。现由美国
SUBECHO-350 (300MHz 机载)
SUBECபைடு நூலகம்O-350 (300MHz ） 空气耦合天线
二、发展历史及现状
电磁学发展过程简介：
1785年，库仑研究电荷之间的相互作用； 1786年，伽伐尼发现了电流； 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应； 1831年， 法拉第发现电磁感应现象； 1864年， 麦克斯韦总结出了麦克斯韦方程组，提出
了光的电磁理论，并预言了电磁波的存在。 1888年， 赫兹证实了电磁波的存在。
US Radar/Subsurface Imaging Systems公司进一 步开发研究。 天线主频：2G，1G，500M, 250M系列天线。 系统动态范围：>130dB 时间窗范围：6.3~820 ns.
Groundvue 5（2～6G)
Groundvue 6(15M)
英国UTSI ELECTRONICS 公司 Groundvue系列
1970～1980：GSSI, SSI等国际著名的探地雷达开发与

图像增强和特征提取方法研究
图像增强
通过直方图均衡化、对比度拉伸等方法提高图像 质量
特征提取
利用边缘检测、纹理分析等手段提取图像中的关 键信息
多尺度分析
采用小波变换、多分辨率分析等方法，实现多尺 度特征提取
目标识别和分类算法应用
目标识别
基于模板匹配、深度学 习等方法实现目标识别
分类算法
应用支持向量机、随机 森林等分类器对目标进
测精度和效率；
应用拓展
探地雷达将在更多领域得到应用， 如环境监测、资源勘探等，和队 伍建设，提高从业人员素质和能 力水平；
政策支持
加大对探地雷达领域的政策扶持 力度，推动相关产业发展和技术
创新。
感谢您的观看
THANKS
探地雷达应用ppt课件
目 录
• 探地雷达基本原理与技术 • 探地雷达系统组成及性能指标 • 典型应用场景分析 • 数据处理与解释方法探讨 • 现场操作规范与安全防护措施 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
探地雷达基本原理与技术
探地雷达工作原理
01
02
03
发射高频电磁波
通过发射天线向地下发射 高频电磁波，电磁波在地 下介质中传播时会遇到不 同电性的分界面。
学习收获
01
掌握探地雷达基本原理和应用技能，了解其在各领域的应用价
值；
实践经验
02
分享在实际操作中遇到的问题及解决方法，交流学习心得和体
会；
互动交流
03
针对课程内容和实践经验，展开深入讨论和交流，互相学习借
鉴。
未来发展趋势预测及建议
技术创新
随着科技的不断进步，探地雷达 技术将不断创新和完善，提高探

2024/1/25
地下目标的散射
地下目标的不规则性会导 致电磁波的散射，散射波 的能量分布和方向性可用 于识别目标。
多次反射与折射
电磁波在地下传播过程中 可能经历多次反射和折射， 形成复杂的回波信号。
5
数据采集与处理
数据采集系统
成像算法
探地雷达数据采集系统包括发射机、 接收机、天线和控制系统等部分，用 于产生、接收和处理电磁波信号。
16
环境监测与评估应用
地下水污染监测
通过探地雷达对地下水的反射信 号进行分析，监测地下水的污染 状况，如重金属、有机物污染等。
土壤污染评估
利用探地雷达对土壤的电磁特性 进行探测，评估土壤污染程度和
范围。
环境变化监测
监测地表沉降、滑坡、泥石流等 环境变化，为环境保护和灾害预
警提供支持。
2024/1/25
2024/1/25
25
面临挑战及解决策略
2024/1/25
数据处理与解释难题
针对复杂环境下的数据处理和解释问题，通过算法优化和专家经 验结合，提高数据处理的准确性和效率。
设备小型化与便携性挑战
为满足野外作业需求，发展小型化、轻量化探地雷达设备，提升便 携性和易用性。
抗干扰与信号处理技术
针对电磁干扰等问题，研究先进的抗干扰和信号处理技术，确保雷 达探测结果的可靠性。
探地雷达培训课件
2024/1/25
1
CONTENTS 目录
• 探地雷达基本原理 • 探地雷达系统组成 • 探地雷达操作方法与技巧 • 典型应用场景分析 • 数据处理与成果展示 • 探地雷达发展趋势及挑战
2024/1/25
2
CHAPTER 01
探地雷达基本原理

02
它通过向地下发射高频电磁波， 并接收和分析反射回来的回波信 号，推断地下目标物的位置和深 度。
探地雷达的工作原理
探地雷达通过发射天线向地下 发射电磁波，电磁波在地下传 播过程中遇到不同介质时会产 生反射和折射。
当电磁波遇到地下目标物或地 质界面时，会反射回地面，被 接收天线接收。
接收到的信号经过处理和分析 ，可以推断出地下目标物的位 置、形状和深度等信息。
路面破损检测
探地雷达能够发现路面破损和裂缝等缺陷，为及时修复和养护提供 帮助，延长道路使用寿命。
地下管线探测
通过探地雷达可以探测道路下的地下管线，包括管道位置、埋深、直 径等信息，有助于管线维护和管理。
06
探地雷达的发展趋势与挑战
探地雷达技术的发展趋势
高频化
随着技术的进步，探地雷达的 频率逐渐增高，提高了分辨率
02
探地雷达技术基础
电磁波传播基础
电磁波的波动特性
探地雷达使用电磁波进行探测， 电磁波具有波动性质，包括波长
、频率、相位等参数。
电磁波的传播速度
在介质中，电磁波的传播速度与介 质性质有关，例如在空气中接近光 速，而在金属中则传播速度较慢。
电磁波的极化
极化是指电磁波电场矢量的空间指 向，在传播过程中电场矢量会不断 旋转。
的反射图形。
结果显示
探地雷达的图形界面将反射图 形和数据处理结果显示出来，
供用户进行分析和判断。
04
探地雷达数据处理与分析
数据预处理
去噪
去除数据中的噪声和干扰，如去 除电磁波干扰、电源波动等。
校准
对数据进行校准，消除仪器自身 带来的误差，保证数据的准确性
。
采样
对原始数据进行采样，选择有代 表性的样点进行采集，减少数据

探地雷达培训课件一、引言探地雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR）是一种非破坏性探测技术，利用高频电磁波在地下的传播特性，对地下介质进行探测和成像。

它广泛应用于工程地质、考古、环境监测、资源勘探等领域。

本课件旨在介绍探地雷达的基本原理、系统组成、数据采集与处理方法，以及其在实际应用中的案例分析。

二、探地雷达的基本原理探地雷达利用电磁波在不同介质中传播速度的差异，以及地下目标体与周围介质电性参数的差异，实现对地下结构的探测。

电磁波在传播过程中，遇到不同电性参数的界面时，会发生反射和折射，通过接收这些反射波和折射波，可以获取地下目标体的信息。

三、探地雷达系统组成探地雷达系统主要由天线、发射接收单元、数据采集与处理单元等组成。

天线是探地雷达的关键部件，用于发射和接收电磁波。

发射接收单元负责产生高频电磁波，并将接收到的信号转换为数字信号。

数据采集与处理单元负责对采集到的数据进行实时处理，提取地下目标体的信息。

四、探地雷达数据采集与处理方法1.数据采集：在进行探地雷达数据采集时，需选择合适的探测参数，如天线频率、步长、扫描速度等。

同时，为提高探测效果，还需进行天线校准、背景噪声测试等操作。

2.数据处理：探地雷达数据处理主要包括预处理、滤波、反演等步骤。

预处理包括去除背景噪声、校正天线增益等；滤波用于压制干扰波，提高信号的信噪比；反演则是将雷达数据转换为地下目标体的图像。

五、探地雷达在实际应用中的案例分析1.工程地质领域：探地雷达可用于探测地下管线、空洞、岩溶等地质目标，为工程建设提供依据。

2.考古领域：探地雷达可用于探测地下遗址、墓葬、建筑遗迹等，为考古发掘提供线索。

3.环境监测领域：探地雷达可用于监测地下水位、污染范围等，为环境保护提供数据支持。

4.资源勘探领域：探地雷达可用于探测矿产资源、地下水等，为资源开发提供依据。

六、总结探地雷达作为一种高效、无损的地下探测技术，具有广泛的应用前景。

一、地下空洞、地下管线，路面裂缝探查方法：利用探地雷达检测仪器：SIR雷达检测原理：如图1所示探地雷达由发射电路、发射天线、控制面板、接收天线、接受电路、笔记本电脑及光缆等组成。

探地雷达的两块板式天线紧贴目的体表面，发射天线发射的电磁波遇反射层后产生反射回波信号。

由接收天线接收并直接将该信号数字化。

然后由笔记本电脑收集并记录，每一测点视时窗大小仅需几秒或十几秒即可完成采集任务，可以方便地实现连续采集和连续记录，易于图像解释。

探地雷达图像解释的基础是研究电磁波的传播特性，因此主要是通过找寻反射界面来判断得出目的体的几何形状和物理特征介质的电性质差异和物性差异成为衡量探地雷达适用与否的主要标准，介质间的物性差异越大，二者间的界面越易于分辨。

图1仪器技术参数如下：检测过程：根据实际情况采用0.5m至1m不等的观测点距，采用不同的天线中心频率探测道路不同深度的空洞情况。

二、已建建筑沉降监测在本测区内，应设5个以上基准点，相互之间距离不超过60m,以便相互校准，基准点要设置在距建筑物一定距离以外的稳定地方，且有良好的通视条件。

沉降采用闭合线路二等水准测量方法进行，工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，利用DS1水准仪进行沉降点的沉降观测。

观测点的布设：为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，应以建筑物的大小、荷重及基础构造等因素来确定观测点的位置，沉降观测点纵、横向对称，且均匀地分布在建筑物的周围及内部。

一般建筑物承重柱、转角处、沉降缝的两侧、纵横墙交接处或每隔10～20m的承重墙上设置观测点。

三、已建建筑倾斜监测方法：经纬仪法仪器：经纬仪原理：在需观测墙面上设上，下两个测点 A 、B ，其高差为H 。

在该墙面垂线方向设立一个稳定的点作为测站。

并选择一个稳定的后视点开始量测时测出A 、B 两点对后视点的夹角OB OA αα, (该值为初始值)及测站至A 、B 两点之间的距离B A d d ,。

图 2为 A 点计算简图。

第三章第五节探地雷达技术ppt 课件•探地雷达技术概述•探地雷达系统组成•探地雷达数据处理与解释•探地雷达在不同领域中的应用实例目•探地雷达技术发展趋势与挑战•总结回顾与拓展思考录探地雷达技术概述01CATALOGUE定义与发展历程定义探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是一种利用高频电磁波在地下介质中传播并反射回来的特性，对地下目标体进行探测和成像的无损检测技术。

发展历程自20世纪70年代初期，探地雷达开始被应用于地质勘探、考古、环境工程等领域。

随着计算机技术和信号处理技术的不断发展，探地雷达的分辨率和探测深度不断提高，应用领域也不断扩展。

原理及工作方式原理探地雷达通过发射高频电磁波，当电磁波遇到不同电性的地下介质界面时，会发生反射和折射。

接收天线接收反射回来的电磁波信号，并通过信号处理技术对信号进行处理和成像，从而得到地下目标体的位置和形态信息。

工作方式探地雷达可以采用不同的工作频率、天线类型和扫描方式等参数设置，以适应不同的探测需求和地下环境。

常见的工作方式包括剖面扫描、三维成像、实时监测等。

应用领域与意义应用领域探地雷达广泛应用于地质勘探、考古、环境工程、建筑工程、军事等领域。

例如，在地质勘探中，可以用于探测矿藏、油气藏等；在考古中，可以用于探测古墓、遗址等；在环境工程中，可以用于探测污染物分布、土壤层结构等。

意义探地雷达作为一种无损检测技术，具有非破坏性、高分辨率、高效率等优点。

它可以提供丰富的地下信息，为相关领域的研究和决策提供有力支持。

同时，随着技术的不断发展，探地雷达的应用前景将更加广阔。

探地雷达系统组成02CATALOGUE发射机与接收机设计发射机产生高频电磁波，通常采用脉冲体制或连续波体制。

脉冲体制具有高峰值功率、宽频带等特点，适用于浅层高分辨率探测；连续波体制则具有低功耗、易于实现等优点，适用于深层探测。

接收机接收来自地下的反射信号，并进行放大、滤波等处理。

?
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GPR工作方法 – 层析成像 <钻孔雷达>
二、地下介质的电特性
电特性
• 要探测的介质的电特性, 决定雷达方法是否适用. • 在用雷达进行地质勘探时, 水是决定电特性的最主要的因素.
• 电导率 (穿透深度…)
• 相对介电常数 (对比度, 信号速度, “足印”…)
0.17 ----
波的双程走时由反射脉冲相对于发射脉冲的延时而确 定.雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录.波形的正负峰 分别以黑色和白色表示,或以灰阶或彩色表示.这样,同相轴 或等灰度、等色线,即可形象地表征出地下反射界面.在波形 记录上,各测点均以测线的铅垂方向记录波形,构成雷达剖面 .
由于探地雷达的电磁波主要是在非理想介质中传播的所以 其衰减的速度非常快,这构成了雷达应用的主要障碍,即探测的 深度有限.电磁波的电场强度随着距离的衰减规律是：
三、探地雷达常用词汇的含义
样点数、采样频率、时间窗 〔以实时采样为例
振幅
时间窗 Δt
[t]
[t]
原始信号 采集后复制的信号
时间窗 = 样点数 * Δt
1
Δt
采样周期
采样频率 =
Δt
为什么雷达不是实时采样?
周期
1
重复采样原理〔取样示波 2
3
发射机发射的信号 4
5
6
脉冲重复频率！
7
8
1
2
3
接收机接收的信号 4
电特性
GPR信号的穿透深度 与土壤的导电率有关 <低致金属目标体>:
120
100
80
60
40
20

一、地下空洞、地下管线，路面裂缝探查方法：利用探地雷达检测仪器：SIR雷达检测原理：如图1所示探地雷达由发射电路、发射天线、控制面板、接收天线、接受电路、笔记本电脑及光缆等组成。

探地雷达的两块板式天线紧贴目的体表面，发射天线发射的电磁波遇反射层后产生反射回波信号。

由接收天线接收并直接将该信号数字化。

然后由笔记本电脑收集并记录，每一测点视时窗大小仅需几秒或十几秒即可完成采集任务，可以方便地实现连续采集和连续记录，易于图像解释。

探地雷达图像解释的基础是研究电磁波的传播特性，因此主要是通过找寻反射界面来判断得出目的体的几何形状和物理特征介质的电性质差异和物性差异成为衡量探地雷达适用与否的主要标准，介质间的物性差异越大，二者间的界面越易于分辨。

图1仪器技术参数如下：检测过程：根据实际情况采用0.5m至1m不等的观测点距，采用不同的天线中心频率探测道路不同深度的空洞情况。

二、已建建筑沉降监测在本测区内，应设5个以上基准点，相互之间距离不超过60m,以便相互校准，基准点要设置在距建筑物一定距离以外的稳定地方，且有良好的通视条件。

沉降采用闭合线路二等水准测量方法进行，工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，利用DS1水准仪进行沉降点的沉降观测。

观测点的布设：为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，应以建筑物的大小、荷重及基础构造等因素来确定观测点的位置，沉降观测点纵、横向对称，且均匀地分布在建筑物的周 围及内部。

一般建筑物承重柱、转角处、沉降缝的两侧、纵横墙交 接处或每隔 10～20m 的承重墙上设置观测点。

三、已建建筑倾斜监测方法：经纬仪法仪器：经纬仪原理：在需观测墙面上设上，下两个测点 A 、B ，其高差为H 。

在该墙面垂线方向设立一个稳定的点作为测站。

并选择一个稳定的后视点开始量测时测出A 、B 两点对后视点的夹角OB OA αα, (该值为初始值)及测站至A 、B 两点之间的距离B A d d ,。

图 2为 A 点计算简图。

（一）探地雷达在工程地质勘察中的应用 大型工程建筑对地基质量要求很高，当地
下工程地质条件横向变化较大时，常规的钻 探工作由于只能获得点上的资料，无法满足 基础工程施工对地质条件的要求，而探地雷 达由于能对地下剖面进行连续扫描，因而在 工程地质勘察中得到了广泛的应用。
1、基岩面的探地雷达探测 高层建筑对地基的附加应力影响深、范 围广，对地基土的承载力要求高。当场地的 地基土层软弱，而在其下不太深处又有较密 实的基岩持力层时，常常采用进入基岩的桩 基础，在基岩面起伏剧烈地区，详细描述基 岩面的起伏对桩基础设计有重要意义。
图3.5.4 相距0.5m的五个天线聚焦后的天线辐射方向极化图
三、探地雷达的数据处理与成果表达 （一）探地雷达的数据处理方法 探地雷达数据处理的目的是对原始雷达记 录进行初步加工处理，目标是压制随机的和 规则的干扰，以最大可能的分辨率在探地雷 达图像剖面上显示反射波，提取反射波的各 种有用参数 (包括振幅、波形、频率等)，使实 测的雷达资料更便于计算机处理解释。
250、500、800、1000 MHz
生产商 Geophysical
Survey Systems, Inc
Snsor ＆ Software
Inc.
MALA GEOSCIENCE
四、探地雷达的应用 探地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填图，也可以对地下 浅部埋藏的目的体进行无损检测。由于电子技 术与数字处理技术的发展，使探地雷达的分辨 率与探测深度大大提高，探地雷达已在工程地 质勘察、灾害地质调查、地基基础施工质量检 测、考古调查、管线探测、公路工程质量检测 等多个领域中得到了广泛应用。下面介绍探地 雷达在两个领域中的应用。
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3·5·1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。