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探究探地雷达那神秘的勘探原理

2019-11-14

   说起雷达,想必大家都不会陌生,在电影中我们经常会看到这样的场面:一个个如同大锅盖一样的东西朝向天空,不断转动天线搜寻着空中的飞机,控制室的计算机屏幕上闪烁不止,一旦发现敌情便响起刺耳的警报声。而我们今天要讲的也是一种雷达,但不同于上面说的,而是一种地下探地雷达。

探地雷达



  探地雷达是利用天线发射和接收高频电磁波来探测介质内部物质特性和分布规律的一种地球物理方法。探地雷达早期有多种叫法,如地面探测雷达、地质雷达、地下雷达、脉冲雷达、表面穿透雷达等,都是指面向地质勘探目标、利用高频脉冲电磁探测地质目标内部结构的一种电磁波方法。
  探地雷达是一种宽频带高频电磁波信号探测介质分布的无损探测仪器。它通过天线发射和接收电磁波反射信号,在测线上不断移动天线来获得相关的剖面图像。探地雷达天线的发射端向地下发射高频电磁波,电磁波信号在地下传播时遇到不同介质的界面时就会发生反射,反射的电磁波被与发射端同步移动的天线接收端接收后,通过雷达主机记录反射回的电磁波的波形特征,再通过相关的技术处理,得到雷达剖面图,通过对剖面图波形特征的分析,判断测线位置下是否存在空洞或异常。
  介质的介电常数差异越大,反射的电磁波能量也越大。由于空洞内填充的介质与周边的介质存在明显的电性质差异,电磁波会在空洞的界面处发生反射,反射的电磁波由地面的接收天线接收,根据电磁波发射与反射波返回的时间差和介质中电磁波的传播速度来确定空洞距测量表面的距离,达到检出地下空洞位置的目的。
 
  电磁波传播时间与空洞深度的关系如下:
  其中:z:目标体深度,单位米;v:电磁波在介质中的传播速度,单位米/秒;c:电磁波在真空中的传播速度;:介质的相对介电常数,无单位;t:探地雷达记录的电磁波传播时间。通过这个公式,可以将雷达接收到的双程走时转换为反射目标体的深度。
 
  探地雷达主要利用宽高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体。探地雷达根据测得的电磁波传播时间,自动求出反射物的深度z和范围。

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