GSSI-地质雷达讲课稿

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地质雷达基础知识(一)

地质雷达基础知识(一)一、教学内容本节课的教学内容来自小学科学教材第六册第五章节“地球的秘密”。

该章节主要介绍了地质雷达的基本概念、工作原理及其在地质探测中的应用。

具体内容包括地质雷达的定义、组成部分、工作原理、使用方法以及探测结果的解读等方面。

二、教学目标1. 让学生了解地质雷达的基本概念，知道地质雷达在地质探测中的重要作用。

2. 学生能理解地质雷达的工作原理，并能简单描述其工作过程。

3. 学生能够运用地质雷达的知识，解决实际问题。

三、教学难点与重点重点：地质雷达的基本概念、工作原理及其在地质探测中的应用。

难点：地质雷达工作原理的理解和实际应用。

四、教具与学具准备教具：PPT、地质雷达模型、实物图片等。

学具：笔记本、彩笔、练习册等。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示地震灾区现场，引导学生关注地质探测技术在灾后救援中的重要作用，进而引出地质雷达的概念。

2. 知识讲解：介绍地质雷达的定义、组成部分、工作原理及其在地质探测中的应用。

通过地质雷达模型的展示，让学生更直观地理解地质雷达的工作原理。

3. 例题讲解：分析实际探测案例，让学生了解地质雷达在地质探测中的应用，培养学生运用地质雷达知识解决实际问题的能力。

4. 随堂练习：设计一些有关地质雷达的练习题，让学生巩固所学知识。

5. 板书设计：板书地质雷达的基本概念、工作原理及其在地质探测中的应用。

6. 作业设计：题目1：请简要描述地质雷达的基本概念。

答案：地质雷达是一种利用电磁波探测地下目标的仪器，主要由发射装置、接收装置和数据处理装置组成。

题目2：请解释地质雷达的工作原理。

答案：地质雷达通过发射装置发射电磁波，当电磁波遇到地下目标时，会发生反射。

接收装置接收这些反射回来的电磁波，并通过数据处理装置分析，从而得到地下目标的信息。

题目3：请举例说明地质雷达在地质探测中的应用。

答案：地质雷达可以用于探测地下水位、查找地下管线、探测地下溶洞等地质现象。

在地震灾区，地质雷达还可以用于探测被埋压人员的生存状态。

探地雷达讲义-张胜利

(m/ns)
0.3 0.033 0.01 0.15 0.06 0.15 0.1 0.09 0.07 0.06 0.13 0.13 0.16
(dB/m)
0 0.1 103 0.01 0.03~0.3 0.01～1 0.01～1 1~100 1~100 1~300 0.01~1 0.01~1 0.01
结束返回
7
探地雷达的下列技术特性
(1)探地雷达是一种非破坏性的探测技术，可以安全地用于城市和正在建设中的工程现场。工作场地条件宽松，适应性强(对于轻便类的仪器)； (2)抗电磁干扰能力强，可在城市内各种噪声环境下工作，环境干扰影响小； (3)具有工程上较满意的探测深度和分辨率.现场直接提供实时剖面记录图，图像清晰直观； (4)便携微机控制数字采集、记录、存储和处理。轻便类仪器现场仅需3人或更少人员即可工作，工作效率高。
1.探地雷达原理
• 探地雷达：是一种浅层工程勘探方法
（通过天线发射高频电磁波，当高频电磁波遇到介电常数不同的界面时，产生反射回波；根据接收天线接收到反射回波的时间确定反射界面的距离和根据反射回波形态判定反射体的性质）。

特点

无损探测方式；数据直接拼接成像；高分辨率。探测距离小。
注意：当采用直流电阻率计算岩石的吸收系数时，由于导电率的频散现象，计算值往往低于实测值。
结束
返回
25
3）电磁波反射与折射
令 R12 E r
/ Ei , T12 Et / Ei ，分别表示波从介质
1 入射
到介质 2 时界面的反射系数和折射系数。
R12 (cos i n 2 sin 2 i ) /(cos i n 2 sin 2 i ) 2 2 T12 2 cos i /(cos i n sin i )

第三讲(地质雷达)

地质雷达由发射部分和接收部分组成。地质雷达由发射部分和接收部分组成。发射部分由发射部分组成产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁波的天线(Tx) 产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁波的天线组成。通过发射天线电磁波以 ° 组成。通过发射天线电磁波以60°～90°的波束角向地 ° 下发射电磁波，电磁波在传播途中遇到电性分界面产生下发射电磁波，反射。反射波被设置在某一固定位置的接收天线（反射。反射波被设置在某一固定位置的接收天线（Rx ）接收，与此同时接收天线还接收到沿岩层表层传播的接收，直达波，直达波，反射波和直达波同时被接收机记录或在终端将两种显示出来。两种显示出来。
100MHz
200MHz
400MHz
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
2.1
SIR雷达介绍 SIR雷达介绍
900MHz
1200MHz
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
2.1
SIR雷达介绍 SIR雷达介绍
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
2.1
SIR雷达介绍 SIR雷达介绍
SIR-20高速高精度多通道透视雷达高速高精度多通道透视雷达
SIR-3000便携式透地雷达便携式透地雷达
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
2.1
SIR雷达介绍 SIR雷达介绍
2009.10
中国矿业大学。中国矿业大学。地球探测与信息技术
对地下雷达探测目标的解释,离不开必要的地质理论和地质工程知识，更确切地说，探测地下目标的雷达系统应称为“地质雷达系统 ”(Geologic radar system)。

地质雷达操作手册

第一篇SIR—3000操作探讨1。

GSSI简介便携式透地雷达美国GSSI是目前世界上最好的生产地质雷达的厂家，它的产品遍布全球，目前超过1800套,占全球销量80%以上,在中国200余套，占中国市场份额的75％以上。

创始于1969年的美国地球物理探测公司（GSSI公司)，是世界上第一家专业研制探地雷达的公司,其前身为美国宇航局。

随着60年代末期美国宇航局专门为阿波罗计划所研制的专用仪器，成功地探测到月球表面尘埃之后，世界上第一台进入民用的商用探地雷达得以在美国推出，它就是美国GSSI公司生产的SIR系列探地雷达的前身。

它用电磁波为地质勘察服务，为勘察方法起到了革命性的推动作用。

注释：不要使用Windex或其它脱氨的玻璃清洁器来清洁显示屏，因为这会损坏涂层。

只需使用一个清洁的、轻微潮湿的布来轻柔地擦洗屏幕.位于该部件前部的电池槽接收10.8伏的锂离子可充电电池。

完全充电电池的测量时间近似为3小时。

电池是可以再充电的,方法是采用任选的电池充电器来充电,或通过简单地把电池留在该部件内，把该部件与标准交流源连接起来，然后把系统放在备用模式下进行。

给一个电池再充电的时间近似为4 到5小时。

务必保持电池槽遮盖在该部件上，在使用中保证没有灰尘或污垢进入该部件内部。

2.探测原理H=vf3。

硬件连接在该部件的背部,SIR-3000有六个连接器和一个用于记忆卡的槽.顶排五个连接器从左到右依次是:交流电源，串行输入/输出（RS232)，以太网，USB-B，USB-A。

注:如果你没有使用测量轮的话,用户标记对记录所通过的距离是有帮助的。

对记录诸如圆柱，树，凹坑等障碍物的位置来说，用户标记也是有帮助的。

3. 启动和屏幕显示第一个是TerraSIRch。

用TerraSIRch模式可以对所有数据采集参数进行完全控制。

QuickStart 引导是对每个其他模式都有用的.按TerraSIRch按钮。

过一会儿，你将看到屏幕被分成了三个窗口,并且有一个条运行穿过屏幕底部,该条带有上面六个功能键的命令。

地质雷达.

隧道支护质量检测---400兆天线
30×30×17cm
隧道支护质量检测---900兆天线
33×20×8cm
隧道支护质量检测---钢筋
钢筋网模拟图
地质雷达天线水泥板测试图
钢筋网实测图
隧道支护结构---地质雷达模拟图
GPR-SIM软件
反射系数变化
隧道支护质量检测---界面(超挖欠挖)
第四章初期支护质量检测第三节地质雷达在隧道中的应用
地质雷达在隧道中应用
支护（衬砌）
厚度
背部的回填密实度
钢筋、钢架分布
岩溶探测
掌子面超前预
报
地质雷达法的原理
地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱(1MHz～1GHz) 电磁技术。地质雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。可根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料，可推断介质的结构。
高速铁路客运专线隧道衬砌质量无损检测规程.pdf
实际上，雷达波之所以在物体界面产生反射，是因为界面两侧的介电常数不同
隧道支护质量检测---地质雷达仪器
低频天线探测距离长、
GSSI公司地质雷达：精度低，高频天线探测
SIR-20主机 SIR-3000主机
精度高、距离短。地质雷达配有的有50
实测时将雷达的发射和接收天线密贴于喷层表面，雷达波通过天线进人混凝土衬砌中，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的即离D，即有下式:

地质雷达课程设计

地质雷达课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解地质雷达的工作原理，掌握其构造和操作方法。

2. 学生能够运用地质雷达进行地下结构探测，识别常见地质体的雷达图像特征。

3. 学生能够掌握地质雷达数据处理和分析的基本方法，解释探测结果。

技能目标：1. 学生能够操作地质雷达设备，进行实际探测并获取有效数据。

2. 学生能够运用专业软件对地质雷达数据进行处理和分析，绘制雷达图像。

3. 学生能够通过实际案例，分析地质雷达在工程地质、灾害防治等领域中的应用。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对地质学及探测技术的兴趣，提高科学探究精神。

2. 学生认识到地质雷达在国民经济建设和国土资源保护中的重要作用，增强社会责任感和使命感。

3. 学生通过合作学习，培养团队协作能力和沟通能力，提高解决问题的信心。

课程性质：本课程为地质学相关专业的实践课程，结合理论知识，培养学生的实际操作能力和地质雷达探测技能。

学生特点：学生具备一定的地质学基础知识，对探测技术有一定了解，但实际操作经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作，强化理论知识与实际应用的结合，提高学生的综合能力。

通过本课程的学习，使学生能够独立完成地质雷达的探测任务，为今后的工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 地质雷达原理与构造- 地质雷达的基本原理- 地质雷达的构造与功能- 地质雷达的类型及适用场景2. 地质雷达操作与探测- 地质雷达设备的操作方法- 地质雷达探测数据的获取与记录- 探测现场的设备布局与安全防护3. 雷达数据处理与分析- 地质雷达数据处理的基本流程- 雷达图像的识别与解读- 地质雷达探测成果的编制与评价4. 地质雷达应用案例- 地质雷达在工程地质中的应用- 地质雷达在灾害防治领域的应用- 地质雷达在其他领域的拓展应用5. 实践教学与操作演练- 实地操作地质雷达设备进行探测- 雷达数据处理与分析软件的使用- 实践报告的撰写与成果交流教学内容安排与进度：第一周：地质雷达原理与构造学习第二周：地质雷达操作与探测方法学习第三周：雷达数据处理与分析方法学习第四周：地质雷达应用案例分析与讨论第五周：实践教学与操作演练教材关联：教学内容与《地质勘探技术》教材中第四章“地质雷达探测技术”相关章节紧密关联，确保教学内容的科学性和系统性。

美国GSSI地质雷达隧道超前预报介绍与资料处理

美国地质雷达隧道超前预报工作介绍目前我们国家地下隧道建设工作量大，地质条件复杂，有灰岩地区、花岗岩地区、黄土高原、第四季覆盖等等。

隧道开挖中常常遇到岩溶发育、出现大的空洞，充水或者充泥，有时地下暗河发育；也会遇到构造带，或者岩石破碎，同时地下水发育，这给隧道开挖和建设造成很多困难，同时也给隧道运营造成一定的隐患。

因此需要采用一定的手段对这些地质构造和地质灾害进行探测和预报，提前采取措施来排除灾害。

工作任务为了能够探明隧道开挖面(俗称"掌子面")前方的地质构造，通常采用多种方法进行综合分析、探测、预报。

常见的方法有：地质分析，地球物理探测(声波法、直流电法、电磁波方法)，钻孔方法，或者超前导洞等等。

采用各种地球物理方法进行探测，分别给出探测结果，综合地质构造情况，进行综合解释，给出掌子面前方的地质构造和可能的地质灾害信息。

探测前提条件隧道开挖中遇到的地下材料或者介质，主要有石灰岩、花岗岩、大理岩、砂岩、第四季覆盖、沙土、黄土，还有地下水、空洞等等。

由于这些材料的物理性质有很多种，比如密度、导电率、介电常数、磁导率等等。

声波超前预报。

由于密度不同、声波传播速度不同，可以采用声波法进行探测，出现了地震波超前预报。

直流电法超前预报。

根据导电率的差异采用直流电法，预报掌子面前方材料的导电率差异，尤其是含盐份的地下水表现为良导体、而空气为高阻体；地质雷达预报。

根据导电率、介电常数、磁导率的差异，采用地质雷达高频电磁波方法进行探测，获取掌子面前方材料的介电常数差异信息，瞬变电磁预报。

由于岩石、土壤、水、空气的电磁响应不同，采用瞬变电磁方法探测材料的差异。

目前这4种方法在隧道超前预报中都有使用，尤其是地质雷达超前预报方法得到了普遍使用，利用地质雷达方法在隧道掌子面上进行探测，对隧道开挖超前预报，下面介绍这部分内容。

探测仪器地质雷达方法通常采用高频电磁波发射法工作，频带范围为几兆赫兹到几千兆赫兹，不同的频率探测深度不同，低频电磁波探测深度较大，因而出现了不同中心频率的天线，商业地质雷达通常采用窄脉冲宽频带电磁波信号工作，一般情况下100兆天线在土壤、破碎的岩石、基岩上探测深度范围从几米到十几米甚至30米左右。

地质雷达检测原理及应用

1.11.2110021000501 2 31.5 地质雷达探测系统的组成从左到右从上到下依次为：SIR-20主机、电缆、400M 天线、电池和充电器、打标器、测距轮1.6 地质雷达天线分类空气耦合天线：主要用于道路路面检测（具有快速便捷的特点，但受到的干扰较大）；地面耦合天线：主要用于地质构造检测，检测深度较深（地面耦合天线能够减少天线与地面间其他因素的干扰，检测效果较为准确）1.7 探地雷达市场主流产品进口地质雷达1.美国地球物理探测仪器公司(GSSI) SIR系列2.微波联合公司(M／A—Com，Inc．) Terrascan MK雷达3.日本应用地质株式会社(OYO公司) GEORADAR系列4.加拿大探头及软件公司(S&S)的Pulse EKKO系列5.瑞典MALA公司的RAMAC雷达系列6.意大利IDS公司的RIS系列雷达7.瑞典ImpulseRadar公司系列探地雷达1.7 探地雷达市场主流产品国产地质雷达：1.中国电波所LTD系列探地雷达2.中国科学院电子学研究所得CAS系列3.中国矿业大学的GR系列探地雷达4.青岛中电众益智能科技公司的GER系列5.大连中睿的ZRY系列GSSI公司SIR系列天线图中从左到右从上到下依次是200M天线、400M天线、900M天线、低频组合天线、100M天线、1500M天线，国内常用100M、200M、400M、900M天线，天线频率越高，体积越小，采集精度越高，采集深度越浅，需要与地面间的贴合更紧密1.8 地质雷达探测系统原理（1）利用单体天线发射高频电磁波，基于地下介质介电常数的差异发生的反射来判定。

（2）主机传输一个电信号给天线端，天线发射单元将电信号转化为电磁波发射出去，天线接收单元接收到外界反射的电磁波后转化为电信号再传回主机。

（3）高频电磁波在地层中的传播：对于普通的二维测试主要通过共偏距的方式，同时拖动发射和接收单元的方式来测试（即拖动一体式雷达本身），测试过程中可以得到地下的构造信息电磁波传播的时间为双程时间，从地表开始往下遇到界面会反射回来被接收，电磁波在空气中的传播速度快，用时短，在地下传播的速度也快，用的时间也短，一般用ns表示（即为10-9秒）（4）高频电磁波信号传播形式模拟离天线越近的区域电磁波能量越集中，呈球面扩散；离天线越远的区域电磁能量越分散，呈平面扩散一般现场测试时测线方向与钢筋、管线的走向是相互垂直的，若同向则不易检测出。

地质雷达课件(内部参考)

第一讲地质雷达的应用领域探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)，又称地质雷达，是近些年发展起来的高效的浅层地球物理探测新技术，它利用主频为数十兆赫至千兆赫兹波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器发送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器所接受，通过对所接受的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目的体的目的。

与传统的地球物理方法相比，探地雷达最大的优点就是具有快速便捷、探测精度高以及对原物体无破坏作用。

因此，探地雷达在道路建设和公路质量检测领域已逐渐被认识到并广泛应用起来。

地质雷达自上世纪80年代中期开始应用至今将近20年了，其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、超前预报、地质构造等问题。

1.1 工程场地勘察地质雷达最早用于工程场地勘查，解决松散层厚度分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。

有时也用于研究地下水分布，普查地下溶洞、人工洞室等。

在粘土补发育的地区，探查深度可达20m以上，效果很好。

1.2 埋设物与考古探察考古是地质雷达应较早的领域，在欧洲有成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。

利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等。

在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等，这对于地质雷实是很容易的。

目前地质雷达为地下管线探测发展了高分辨3D探测系统及软件，如PATHFINDER雷达、R I S-2K/S等雷达都可以胜任这类工作，不但可探测到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。

雷达考古雷达探测管道1.3 工程质量检测工程检测近年应用领域急速扩大，特别是在中国的重要工程项目中，质量检测广泛采用雷达技术。

铁路公路隧道衬砌、高速公路路面、机场跑道等工程结构普遍采用地质雷达检测。

地质雷达介绍ppt课件

g
e4r
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。
26
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
6
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
α为相位系数，σ为导电率（1/ρ），ε为介电系数， μ为磁导率
7
绝大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，常常满
13
EKKO 系列 EKKO 100增强型
E K K O 1 0 0 0 型
Noggin 250型
14
SIR 系列
匹配天线
SIR3000型（最新）
15
美国GSSI自行生产的天线
3207型
Next
5103型
5100型
16
Radarteam定制的天线 Subecho 70型
屏蔽Subecho 200型屏蔽天线900型
4
探地雷达工作原理示意图
发射天线
接收天线
直达波
目标体反射波
5
• 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。

地质雷达PPT演示课件

将雷达子波的周期、持续时间长度和衰减比三个参数作为子波的波组特征。
子波的频率成分与天线的主频相近，持续一个半到两个周期，后续震相略有衰减。
12
3.2 地质雷达波组识别的三个要点
反射波的振幅和方向反射波的频谱特性反射波同相轴的形态特征
13
3.3 反射层波组的识别
识别反射波组的标志为同相性、相似性、反射波形特征等。
地质雷达在各种复杂的施工环境中的广泛应用，面临着各种干扰源的影响。如何去除这些干扰成为摆在工程人员面前日益紧要的问题之一。
提高处理方法，减少问题的多解性，减少在处理解释中对人员经验的依赖。尤其在资料的解释过程中，如何识别不同特征波形对应的地下异常分布成为提高探测成果质量的关键问题。
确定具有一定形态特征的反射波组是反射层识别的基础，而反射波组的同相性与相似性为反射层的追踪提供依据。
通过对比地质雷达反射波图像与钻探结果，建立测区地层的反射波组特征。根据反射波组的特征就可以在地质雷达反射波图像剖面中拾取反射层。
14
3.4 典型目标体的波组特征
基岩的波组特征地层界面的波组特征地下管道的波组特征水底地形的波组特征第四系含水地层的波组特征地下空洞的波组特征地下埋藏物的波组特征
地质雷达数据处理、解释及其在工程勘查中的应用
地球探测科学与技术学院指导老师：田钢教授答辩人：范秦军
1
主要内容
一绪论二地质雷达数据处理方法三地质雷达资料的解释四地质雷达在工程勘查中的应用五结束语
2
一绪论
地质雷达技术发展历史问题的提出本文主要工作
3
1.1 地质雷达技术发展历史
水域断裂调查陆上工程勘查试验

GSSI 地质雷达

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
GPR探测系统
1
主机
2 7
发射天线
入射波
4
3
接收天线
6 Reflected pulses
发射波
第一层
第二层
5
第三层
散射
图 2.3: 信号发射与数据采集
地质雷达信号
time
Pulse Reception Window
Pulse Transmission Rate
Receiver Operation
Analog On Sampling On Digital Off
Analog Off Sampling Off Digital On
Analog Off Sampling Off Digital Off
1地质雷达的原理劳雷工业有限公司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电磁波的传播机制3sir10bsir20高速地质透视雷达5sir2000最轻便的sir3000便携式透地雷达sir地面耦合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gpr探测系统地质雷达信号地质模型数学模型脉冲ricker子波地层界面图示多层介质分界面图示地层底界面深度计算h
模糊区
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
Pulse Reception

地质雷达培训教学文案

地质雷达学习资料一．雷达理论基本要点1.1地质雷达的波组特征雷达天线发射的是子波而不是单脉冲，子波由几个震荡波形组成，占有一定的时间宽度，反射与折射波依然保持有原来子波的特点，只是幅值上有所变化。

这里将雷达子波的周期、持续时间长度和衰减比三个参量作为子波的波阻特征。

子波的频率成分与天线的主频相近，持续一个半到两个周期，后续振相略有衰减。

例如对于100MHz天线的子波，持续时间可到15-20ns，对于1GHz的天线，持续时间约2ns。

子波的波形的确定对于后期处理是非常重要的，它是小波处理的基础。

有很多方法可以获得各种频率天线的子波，最简单的方法是利用金属板反射。

将一块较大的金属板放置于地面上，发射与接受天线与金属板平行，相距为3个周期的时程，进行数据采集，即可获得子波记录。

不同类型的雷达、不同型号的天线，雷达子波的形状是不同的。

天线与介质的距离、介质的电导特性对子波的形态和特点也有一定的影响，应根据现场工作条件从记录中分离子波。

从下边的记录中也可以辨认出子波的特征。

表面反射波、内界面反射波都是近联各州其的衰减波形。

对其进行分析可以得到子波的波组特征为获得雷达探测的结果，需要对雷达记录进行处理与判读，判读是理论与实践相结合的综合分析，需要坚实的理论基础和丰富的实践经验。

雷达记录的判读也叫雷达记录的波相识别或波相分析，它是资料解释的基础。

在此首先介绍波相分析的基本要点。

雷达波资料解释三要素 1.2：反射波的振幅与方向1要点．从反射系数的菲涅耳（Fresnel）公式中可以看出两点，第一点，界面两侧介质的电磁学性质差异越大，反射波越强。

从反射振幅上可以判定两侧介质的性质、属性；。

第二点，波从介电常数小进入介电常数大的介质时，即从高速介质进入低速介质，从光疏进入光密介质时，反射系数为负，即反射波振幅反向。

反之，从低速进入高速介质，反射波振幅与入射波同向。

这是判定界面两侧介质性质与属性的又一条依据；如从空气中进入土层、混凝土反射振幅反向，折射波不反向。

GSSI地质雷达探测系统

512
Bits/Sample
16
Scans/Second 测点/秒 64
Scans/m 扫描/米
196
m/mark 米/标记
5
工程检测参考技术指标
探测深度（m）
0.2-0.5
参考深度（m）
0.3
脉宽（ns）
0.7
型号
5100B
900MHz
100KHz
512
16 64 测量轮 120 131 5
0.5-1.0 0.7 1 3101A
地质雷达检测原理示意图
技术性能指标
单体屏蔽天线中心频率（MHz）
1600MHz 900MHz
Config Type 测量对象
Concrete Concrete 混凝土混凝土
Config Name 天线中心频率
1.6GHz
Transmit Rate 发射率 100KHz
Samples/scan 采样 / 测点
只能选 100MHz，然后在后面的天线初始化中调整设置参数
50KHz 1024
50KHz 1024
50KHz 1024
50KHz 1024
50KHz 1024
Scans/sec 测点/秒
10-40 40（建议）
Scans/m 扫描/米
50-20-10
m/mark 米/标记
2
工程检测参考技术指标
探测深度（m）
GSSI 地质雷达探测系统
Ground Penetrating Radar (GPR)
仪器设备简介
美国GSSI（Geophysical Survey Systems, Inc.）公司的地质雷达探测系统主要是由 SIR-20主机、15MHz～1600MHz各种不同频率的天线和地面控制系统三部分组成（见下图）。

地质雷达资料处理步骤培训课件

GSSI软件RADAN地质雷达资料处理1.打开软件RADAN，选择文件夹.视图?自定义?文件目录.2.打开文件。

文件?打开(*.dzt)。

文件显示，换颜色。

波形显示选择第二个图标，采用波形方式显示数据剖面选择显示器图标，设置波形参数，032-16。

标准为正大小为比列为间隔2倍，如选择一段扫描剖面辑扫描信息预编辑：利用图标编?, 选择 3.删除，或者保存特定扫描剖面。

保存，切除多余扫描信息剪切处理，打勾。

->另存为?文件测量方向掉转。

打开文件，4.文件方向反转5.添加距离信息。

测量轮测量直接获取距离概念。

连续测量方式加距离需要三编辑文件头内的距离信息编辑?文件头, 扫描/米[scans/m], 米/步A) 标C)处理?B)编辑用户标记，距离归一。

，记[m/mark]5-0图5-A图5-b图5-c图原始标记保存标记标记类型转换距离归一化6.添加里程信息.编辑?文件头?三维选项?X起点，输入里程起点坐标。

原始数据添加里程数据水平刻度调整。

处理?水平缩放.7.叠加、抽道、加密。

确定地面反射波信号位置编辑?文件头?信号位置(纳秒)，如 8.-2.5。

调整信号延时信息，找地面处理?信号位置调整?信号移动(ns)。

9.设置和修改介电常数，计算深度信息编辑?文件头10.?介电常数。

介电常数深度时间信号振幅自动增益调整处理?增益调整?自动增益，增益点数为5。

11.放大倍数，值一般选择2-5。

自动增益调整自动增益处理比对．指数增益参数设置：手动设置增益点数，调整增益值大小原始数据局部指数增益背景去除，显示构造特征。

处理?FIR滤波?背景去除(扫描)为1023。

12.滤波参数选择原始数据处理结果消除雪花噪音干扰。

处理?FIR滤波?水平叠加(扫描)5。

水平相关分析，13.原始数据5次平滑数据一维频率滤波处理?IIR14.滤波。

频谱图与地质雷达原始记录曲线]低频信号[线扫描图------波形图------频谱图40(MHz) 垂直滤波高通原始数据与高通滤波数据算子长度；处理??IIR滤波。