地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)-閱讀頁
2025-05-16 03:05本頁面
【正文】 ，天線頻率達(dá)到 2GHz?？偫ǜ黝惱走_(dá)，其共同的特點(diǎn)是： 1． 雷達(dá)天線高頻特性能較好，低頻性能差一些； 2． 發(fā)射功率較小，探測(cè)淺； 3． 雷達(dá)系統(tǒng)本身噪音較大，影響探測(cè)能力； 4． 雷達(dá)處理軟件發(fā)展落后于硬件； 此外，有些雷達(dá)整體性差，接線太多，有的雷達(dá)采用筆記本作為記錄器，現(xiàn)場(chǎng)工作不方便；還有些雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸很不方便，數(shù)據(jù)采集 1小時(shí)，回來傳數(shù)據(jù) 3小時(shí)。右手螺旋關(guān)系含義如下，四個(gè)手指并攏伸直指向電場(chǎng)方向，然后四指回握 90176。 電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、與波矢量的關(guān)系如下圖所示。 在空氣中電場(chǎng)與磁場(chǎng)是同向位的，兩者同時(shí)達(dá)到極大和極小值，電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值剛好等于電磁波速。 描述電磁波傳播特性的波矢量 k為復(fù)數(shù)： k=β +iα , β 描述波傳播的相位 ， 稱為相位常數(shù)； α 描述波幅的衰減 ， 稱為衰減常數(shù) ， 它們是介質(zhì)的性質(zhì) 。 對(duì)于低電導(dǎo)介質(zhì) ， 滿足 ζ 107S/m， ζ /εω《 1， 此時(shí)相位常數(shù) 、 衰減常數(shù)和電磁波速 V為： β =ω（ με） 1/2 α =ζ （ μ /ε ） 1/2 V=ω/β =（ 1/με） 1/2 上式說明對(duì)于低電導(dǎo)介質(zhì) ， 電磁波速與介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的平方根成反比 。 衰減常數(shù)與電導(dǎo)率成正比 ， 與介電常數(shù)的平方根成反比 。 對(duì)于高電導(dǎo)介質(zhì) ， 滿足 ζ 102S/m， ζ /εω187。 如對(duì)于銅 ， 電導(dǎo)率為 5*107， 在 100MHZ時(shí)波速為；對(duì)于 1GHZ的頻率 ， 電磁波速為 11m/s。 也就是說 ， 在導(dǎo)體中電磁波很難傳播 。 在 100MHz頻率下 ， 對(duì)于銅的穿透深度僅為 *103cm， 局限于表面 。 而在導(dǎo)體中磁場(chǎng)強(qiáng)度比電場(chǎng)大 ， 相位要滯后電場(chǎng) 45176。 介質(zhì)中的電磁波速與能量衰減特性 工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn) 1 儀器配套與參數(shù)選擇 2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)注意要點(diǎn) 3 資料處理要點(diǎn) 4 波相識(shí)別 5 工程解釋 天線與采集參數(shù)選定 天線選擇 ? 襯砌檢測(cè) 900MHZ天線 2 襯砌與圍巖檢測(cè) 600MHZ天線 3 路面檢測(cè) 4 路基 600/900MHZ天線 參數(shù)設(shè)置 1 記錄長度 ns [2?h(m)/ (m/ns)]? 2 樣點(diǎn)數(shù) 512， 1024， 2048 S(samp/scan)?scan/sec?Bit/samp 3 帶寬設(shè)定 高截 2倍，低截 1/2 工程檢測(cè)資料處理與波相識(shí)別 1 雷達(dá)資料預(yù)處理 掃描線 /里程均一化，去水平波，小波處理 變?cè)鲆骘@示 /彩色顯示； 2 波相識(shí)別 表面反射波位置和極性，初襯二襯及內(nèi)部界面，空洞， 鋼筋，多次波； 3 工程解釋 襯砌厚度，空洞，欠實(shí)區(qū)，含水帶，鋼筋密度； 為獲得雷達(dá)探測(cè)的結(jié)果，需要對(duì)雷達(dá)記錄進(jìn)行處理與判讀，判讀是理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合分析，需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在此首先介紹波相分析的基本要點(diǎn)。從反射振幅上可以判定兩側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)、屬； 第二點(diǎn)反射波的極性，波從介電常數(shù)小進(jìn)入介電常數(shù)大的介質(zhì)時(shí)，即從高速介質(zhì)進(jìn)入低速介質(zhì)，從光疏進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)為負(fù)， 即反射波振幅反向。 這是判定界面兩側(cè)介質(zhì)性質(zhì)與屬性的又一條依據(jù)； 如從空氣中進(jìn)入土層、混凝土反射振幅反向，折射波不反向。如果混凝土后邊充滿水，波從該界面反射也發(fā)生反向，與表面反射波同向，而且反射振幅較大。因而，反射波的振幅和方向特征是雷達(dá)波判別最重要依據(jù)。如混凝土與巖層相比，比較均質(zhì)，沒有巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而圍巖中內(nèi)反射波明顯，特別是高頻波豐富。又如，表面松散土電磁性質(zhì)比較均勻，反射波較弱；強(qiáng)風(fēng)化層中礦物按深度分化布，垂向電磁參數(shù)差異較大，呈現(xiàn)低頻大振幅連續(xù)反射；其下的新鮮基巖中呈現(xiàn)高頻弱振幅反射，從頻率特性中可清楚地將各層分開。節(jié)理帶、斷裂帶結(jié)構(gòu)破碎，內(nèi)部反射和閃射多，在相應(yīng)走時(shí)位置表現(xiàn)為高頻密紋反射。 雷達(dá)目標(biāo)波相識(shí)別的三項(xiàng)基本要點(diǎn) 2 巖土介質(zhì)雷達(dá)波譜特性 要點(diǎn) 3：反射波同向軸形態(tài)特征： 雷達(dá)記錄資料中，同一連續(xù)界面的反射信號(hào)形成同相軸，依據(jù)同向軸的時(shí)間、形態(tài)、強(qiáng)弱、方向反正等進(jìn)行解釋判斷是地質(zhì)解釋最重要的基礎(chǔ)。對(duì)于孤立的埋設(shè)物其反射的同向軸為向下開口的拋物線，有限平板界面反射的同向軸中部為平板，兩端為半支下開口拋物線 雷達(dá)目標(biāo)波相識(shí)別的三項(xiàng)基本要點(diǎn) 3 地下金屬管雷達(dá)波反射特性 襯砌與圍巖之間的脫空區(qū)為空氣 ， 與混凝土和圍巖的波阻抗差異很大 ， 反射波正反相間 ， 波相先蘭后紅 ， 反射很強(qiáng) ， 脫空區(qū)斷續(xù)蜿蜒 ， 位置清晰明顯 ， 極易辨別 。 襯砌與圍巖之間分布有大小脫空區(qū) 。 節(jié)理裂隙斷斷續(xù)續(xù) ， 反射波高頻成分較多 ， 時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 ， 斷斷續(xù)續(xù) ， 反映巖體結(jié)構(gòu) 、 產(chǎn)狀的特征 。下圖是鐵路運(yùn)行隧道拱頂檢測(cè)的圖像 。 雷達(dá)記錄表面反射波相的追蹤 隧道的檢測(cè)條件是十分復(fù)雜的 ， 除了電器設(shè)備的干擾外 ， 隧道墻壁 、 路基鐵軌 、 檢測(cè)臺(tái)車等都會(huì)產(chǎn)生反射干擾信號(hào) 。 當(dāng)天線在移動(dòng)中與襯砌表面距離變化時(shí) ， 襯砌與圍巖之間的反射信號(hào)與表面反射信號(hào)同步變化 ， 而隧道內(nèi)的各種反射波是反向變化 ， 形成明顯的反差 ， 依此可判定反射波是來自于襯砌內(nèi)還是隧道內(nèi) 。 圖 3是隧道拱頂檢測(cè)的圖像 ， 使用 900MHZ天線。 隧道內(nèi)電磁波速按 ， 推算距離應(yīng)為距拱頂 3m左右 ， 正好是工作臺(tái)車升起的臺(tái)面 ， 材料是金屬板的 ， 反射較強(qiáng) 。 隧道檢測(cè)中干擾波的識(shí)別
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