第3篇 探地雷达.ppt

探地雷达探地雷达(Ground rating Radar简称GPR)是用频率介于106~109Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。对称振子型调幅脉冲时域探地雷达输出功率大,能实时监测测量结果,设备可做成便携式等优点,在商用地面探地雷达中,已得到广泛应用。下面主要介绍这种探地雷达。 脉冲时间域探地雷达的基本原理脉冲时间域探地雷达利用超高频短脉冲电磁波在地下介质中的传播规律来探测地下介质的分布。因为①任何脉冲波都可以分解成不同频率的单谐波;②对称振子型、发射和接受天线间距离很小。因此电偶极源产生的单谐电磁波场及传播特征是探地雷达的理论基础。 电偶极源的电磁场1、均匀介质中的电磁场成都理工大学信息工程学院返回返回水平电偶极子源在主剖面中的辐射场为???????????????rxrepHrzrepHrepEikryikrxikry???????4k4k42(-25)特点:在主剖面中,电场和发射天线(偶极子轴)方向平行,而磁场与圆心位于原点的同心圆的切线方向一致。,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2/12)]1)(1(2[????????????v(-27)成都理工大学信息工程学院返回返回绝大多数岩石介质属非磁性、非导电介质,常常满足1?????,于是可得rcv??(-28)式中c为真空中电磁波传播速度,rm/ns;??c为相对介电常数。上式表明对大多数非导电、非磁性介质来说,其电磁波传播速度?主要取决于介质的介电常数。?决定了场强在传播过程中的衰减速率,探地雷达工作频率高,在地下介质中以位移电流为主,即1/?????,这时?的近似值为????2??(-29)即?与导电率成正比,与介电常数的平方根成正比。、导电率、传播速度与吸收系数。注意高阻与低阻介质的r?、?、?、?的不同。?、导电率?、速度?与吸收系数?媒质r?mS/m)(?)m/ns(?dB/m)(??~~~~~~~1泥岩5~151~~100粉砂5~301~~100粘土5~402~~300花岗岩4~~~1岩盐5~~~1冰3~(电场矢量垂直入射面)在界面的反射与折射:电磁波在跨越介质交界面时,紧靠界面两侧的电场强度和磁场强度的切向分量分别相等,则得???????ttrriitriHHHEEE???coscoscos(-30)成都理工大学信息工程学院返回返回令itirEETEER/,/1212??,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。?????????????)sin/(coscos2)sin/(cos)sin(cos2212222212iiiiiiinTnnR???????(-31)其中n表示折射率,*11*22/?????n。