1、 地质雷达的原理地质雷达的原理-电磁波反射法电磁波反射法 地质雷达主机与天线地质雷达主机与天线 地质雷达工作原理地质雷达工作原理 地质雷达系统探测系统地质雷达系统探测系统 地质雷达系统的采样机制地质雷达系统的采样机制 地质雷达成图原理地质雷达成图原理 电磁波的传播机制电磁波的传播机制SIR-20(CF-29/MF-20)最轻便的最轻便的SIR-3000便携式透地雷达便携式透地雷达天线 天线是一种电磁波转换装置 天线包括接收天线和发射天线 发射天线是把电信号转换为电磁波，向外界辐射 接收天线是把外界的电磁波接收到并转换为电信号SIR 地面耦合天线地面耦合天线ground coupled地质雷达天
2、线a) 偶极子天线偶极子天线; b) 蝶型天线蝶型天线; c) 喇叭天线喇叭天线.蝶型天线发射天线 接收天线地质雷达的原理地质雷达的原理 地质雷达主机与天线地质雷达主机与天线 地质雷达工作原理地质雷达工作原理 地质雷达系统探测系统地质雷达系统探测系统 地质雷达系统的采样机制地质雷达系统的采样机制 地质雷达成图原理地质雷达成图原理地质雷达系统探测系统地质雷达系统探测系统GPR探测系统原理入射波发射天线发射天线接收天线接收天线Reflected pulses第二层第二层第一层第一层第三层第三层散射散射发射波 主机主机2745631图图 2.3: 信号发射与数据采集信号发射与数据采集电磁波，单体天线
3、反射法电磁波反射系数2121iR介电常数表水：介电常数81 速度30地质雷达信号地质雷达信号地质模型地质模型 数学模型数学模型 脉冲脉冲 ricker子波子波地质雷达测线地层地层1地层地层2Grey scale and colour radargrams020 m信号位置信号位置地层界面图示多层介质分界面图示测量电磁波速度测量电磁波速度 - 时间时间转换深度转换深度地层底界面深度计算h:地层底界面深度(m)t:电磁波传播双程时间(ns)c:电磁波在空气中的传播速度(0.3 m/ns)v:电磁波在材料中的传播速度(m/ns):材料的介电常数r：材料的相对介电常数介电常数表水：介电常数81 速度3
4、0介电常数-传播速度v=0.1=1/10(m/ns)h=v*t/2 = 1/10*t/2h=t/20介电常数-传播速度v=10cm/nsv=0.1m/ns =1/10(m/ns)h=v*t/2 = 1/10*t/2h=t/20(m)估算速度：v=0.1=1/10(m/ns)h=v*t/2 t = h*2/v估算时间：t=h*2/0.1=h*20记录长度 range :T=t*1.2双曲线形成过程模拟 天线天线雷达波的传播几何扩散；散射；能量转换；反射；雷达波传播聚焦球面扩散2121iR探测深度与方法选择地质雷达探测的有效深度 地质雷达探测目标体能力的相关因素： 目标体的性质 能量在传播过程中的损失 发射功率 天线的中心频率 地质雷达方法探测深度地质雷达天线和应用不同频率天线探测地层分界面垂直分辨率 垂直分辨率：能够分辨的两个物体在垂直方向上的最小间隔。 频率越高，脉冲时间越短，分辨率越高；探测深度越浅。 最小间隔：1/4波长,波长可以利用天线的中心频率f 、电磁波在介质中的传播速度Vm计算出来模糊区天线天线电磁波能量传播图水平分辨率Fs=2(Z+/4)2-Z21/2=2(2/2+2/16)1/2(2Z)1/2V(tt)1/2雷达波信号采样方法
