探地雷达方法原理简介

GPR field survey with EKKO 100 system
PulseEKKO PRO
This next generation GPR is the most powerful and flexible commercial GPR system in the world!
探地雷达系统分类及功用
探地雷达系统按使用天线的中心频率可分为： 高频雷达：200兆赫芝~2500兆赫芝 低频雷达：10兆赫芝~200兆赫芝
高频与低频雷达系统的功用不同 高频雷达主要用于检测 低频雷达主要用于勘探
为什么要配置多种中心频率的天线？
(GSSI )50MHz antenna housing units spaced 4.4m Apart and under tow by a tracked vehicle. Investigate groundwater and bedrock in an area of Discontinuous permafrost
1970～1980：GSSI, SSI等国际著名的探地雷达开发与
制造公司成立。 1980 以后… …
1. 加拿大Sensor & Software Inc. EKKO系列
Pulse EKKO IV radar system
GPR field survey with EKKO 100 system
Illustration of discrete and continuous measurement with equal spatial sampling interval. The two modes give equivalent results when ground response varies slowly with respect to the sampling interval.
US Radar/Subsurface Imaging Systems公司进一 步开发研究。 天线主频：2G，1G，500M, 250M系列天线。 系统动态范围：>130dB 时间窗范围：6.3~820 ns.
Groundvue 5（2～6G)
Groundvue 6(15M)
英国UTSI ELECTRONICS 公司 Groundvue系列
1930～1950：极地探险发现冰的电磁波‘透明性’；
美国人Amory Waite 开发无线电回波测深技术用于南极
冰川厚度测量。
1950～1960：极地冰川探测、冰川冻土研究； 煤及岩盐矿等介质的探测。 1970年代初期：Apollo登月计划，美、加两国联合
运用安装在月球轨道飞行器上的脉冲雷达探测对月表结 果进行探测研究。
图1 探地雷达原理
关于这一方法的名称： ground-penetrating radar; ground-probing radar; Georadar; subsurface radar; surface penetrating radar; Impulse radar. 目前国际会议与刊物上常用： ground-penetrating radar (GPR); Georadar
一、探地雷达的基本概念 二、发展历史及现状 三、方法特点及应用领域 四、电磁理论基础及雷达波场特征
一、 探地雷达的基本概念
电磁脉冲在地层介质中的旅行时间为 t 4z 2 x2 / v
雷达记录中波的旅行时间
是以纳秒（ns ）为单位，
；
1ns 10 9 s
雷达波速以米/纳秒（m/ns） 为单位。
SUBECHO-350 (300MHz 机载)
SUBECHO-350 (300MHz ） 空气耦合天线
GPR技术发展历史
1904，Hülsmeyer 提出采用电磁信号确定遥远地表的 金属物体的存在；
1910，德国人 G.leimbach & Löwy 以专利形式提出用 电磁波技术探测地下埋设体；
1926，Hülsenbeck 第一个采用脉冲电磁技术确定地
下埋设体的结构，他指出：介电系数的差异也同样会 产生反射；同时由于容易制造电磁辐射的定向源，故 有优于地震方法的长处。
二、发展历史及现状
电磁学发展过程简介：
1785年，库仑研究电荷之间的相互作用； 1786年，伽伐尼发现了电流； 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应； 1831年， 法拉第发现电磁感应现象； 1864年， 麦克斯韦总结出了麦克斯韦方程组，提出
了光的电磁理论，并预言了电磁波的存在。 1888年， 赫兹证实了电磁波的存在。
反 射 剖 面 法 探 测 工 作 方 式
反射剖面法
探地雷达数据采集方式
1.反射剖面法
横穿两隧道顶部的探地雷达剖面
探测古河道的探地雷达剖面
2.共中心点(CMP) 或宽角反射折射法(WARR)
采用共中心点（CMP） 法进行速度测量的过程
A CMP Radar record
3.透射法
连续测量与离散测量 连续采样概念
SIR-20 Radar console (GSSI)
GSSI探地雷达3000型
400MHZ屏蔽天线
4、国外其它系列探地雷达系统
SPR scan radar system(ERA Technology,U.K.)
Seeker SPR 探地雷达系统 其前身是英国ERA航空电子 工程公司开发研制，能探测 非金属塑胶地雷。现由美国
Examples of continuous data acquisition at speed of 3.5km/h (top left fig.),7km/h(top right), 14km/h(bottom left), and 28km/h(bottom right) respectively.
意大利IDS公司的RIS探地雷达系统
DETECTOR 数字化管线雷达
瑞典Radarteam公司Cobra Plug-in探地雷达系统
SUBECHO-150 (105MHz)
SUBECHO-70 (80MHz)
SUBECHO-40 (60MHz)
SUBECwenku.baidu.comO-150 (105MHz 机载)
SUBECHO-250 (500MHz)