地质雷达的原理

双曲线形成过程模拟
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
Ri
1 2 1 2
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
地质雷达的原理
地质雷达的原理--电磁波反射法
• 地质雷达主机与wenku.baidu.com线 • 地质雷达工作原理
• • • • 地质雷达系统探测系统 地质雷达系统的采样机制 地质雷达成图原理 电磁波的传播机制
SIR-20(CF-29/MF-20)
最轻便的SIR-3000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
介电常数表
水：介电常数81 速度30
介电常数-传播速度
v=0.1=1/10(m/ns) h=v*t/2 = 1/10*t/2 h=t/20
介电常数-传播速度
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 v=10cm/ns v=0.1m/ns =1/10(m/ns) h=v*t/2 = 1/10*t/2 h=t/20(m)
GPR探测系统原理
电磁波， 单体天线反射法
2
1
主机
7
发射天线
入射波
第一层 第二层
5 4
3
接收天线
6 Reflected pulses
发射波
第三层
散射
图 2.3: 信号发射与数据采集
电磁波反射系数
Ri
1 2 1 2
介电常数表
水：介电常数81 速度30
地质雷达信号
地质模型 数学模型 脉冲 ricker子波
地质雷达测线
地层1 地层2
Grey scale and colour radargrams
0 20 m
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 - 时间转换深度
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) ε:材料的介电常数 εr：材料的相对介电常数
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
电磁波能量传播图
水平分辨率
Fs =2[(Z+λ/4)2-Z2]1/2 =2(λ2/2+λ2/16)1/2 ≈(2λZ)1/2 ≈V(tΔt)1/2
雷达波信号采样方法
ground coupled
SIR 地面耦合天线
地质雷达天线 a) 偶极子天线; b) 蝶型天线; c) 喇叭天线.
蝶型天线
发射天线
接收天线
地质雷达的原理
• 地质雷达主机与天线 • 地质雷达工作原理 • 地质雷达系统探测系统 • 地质雷达系统的采样机制 • 地质雷达成图原理
地质雷达系统探测系统