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射頻應用 - 探地雷達

發(fā)布時間:2021-08-07 責任編輯:wenwei

【導讀】隨著科技的發(fā)展,射頻系統(tǒng)在交通、醫(yī)療、防偽技術、物流、安全防護以及數據統(tǒng)計和管理等領域已經逐步普及。今天我們就來了解射頻應用——利用探地雷達探測地下目標。
 
射頻應用 - 探地雷達
 
探地雷達的定義
 
探地雷達(GPR)是一種利用電磁脈沖能量進入地面,從地面成分及物體中產生反射的技術。然后通過軟件對這些反射進行分析,并將其轉化為平面圖或地圖投影,以便識別出地面內的物體或分析地面成分。
 
探地雷達早期有多種叫法.如地面探測雷達(Ground—probing Radar)、地下雷達(Sub—surface Radar)、地質雷達(Geo Radar)、脈沖雷達(Impulse Radar)、表面穿透雷達(Surface Penetrating Radar)等,都是指面向地質勘探目標、利用高頻脈沖電磁探測地質目標內部結構的一種電磁波方法。探地雷達是一種非破壞性的探測及識別地下植物生命的方法,對使用者、地下植物及被觀測對象都十分安全。
 
探地雷達的工作原理
 
探地雷達通常是通過短脈沖或步進頻率暗傳輸信號,即調頻(FM)。根據應用要求,可以使用探地雷達信號調制,與其他類型的雷達非常相似。調頻探地雷達信號不會輕易受到系統(tǒng)及外部噪聲的影響,但計算成本更高,需要更復雜的射頻電路。
 
探地雷達主要由主機(主控單元)、發(fā)射機、發(fā)射天線、接收機、接收天線五部分組成。其他還可能包括定位裝置(如GPS、里程計或打標器(MARK))、電源以及手推車等。
 
大多數探地雷達系統(tǒng)采用兩個天線,其中一個用于傳輸,另一個用于接收,并在整個地形上進行物理“掃描”,但以同樣的方式使用金屬探測器,或以最有利于測繪/檢測算法的方法。在將脈沖/信號傳輸到地面后,接收天線在限定探地雷達深度范圍的特定時間窗口內拾取反射。然后對接收信號進行處理,并將信號與信號傳播路徑的時域數據組合成反射道,稱為A掃描。通過這種方法,可以相對準確地確定地下物體的深度及尺寸。為了響應在A掃描中檢測到的對象,可以執(zhí)行B掃描來進一步測繪目標對象所包含的區(qū)域。
 
射頻應用 - 探地雷達
圖片來源于網絡
 
在給定的使用情況下,探地雷達系統(tǒng)的信噪比(SNR)性能可以通過采用平均或去除背景(校準)來提高。去除背景后,一個與將要被掃描的土壤成分相似但不包含埋置對象的區(qū)域將被多次掃描,以創(chuàng)建可以應用于未來掃描的校正,從而去除“背景噪聲”或地面成分的影響。也可以使用平均值,即進行幾次掃描并對樣本掃描的影響取平均值。
 
探地雷達的應用
 
大多數探地雷達系統(tǒng)使用相對較低的頻率,在數十至數百兆赫(通常最高為1兆赫),以更好地穿透地面。探地雷達系統(tǒng)可以用來探測金屬、塑料、混凝土、天然礦物、礦石,以及幾乎任何具有與周圍地面成分足夠差異特征,且尺寸大到足以被探測到的物體。
 
建筑業(yè)
 
探地雷達技術通常用于建筑行業(yè),以確定地下公用設施管線、管道及埋于地下的結構部件/碎片的確切位置。
 
地質研究及勘測
 
探地雷達還可用于分析地層或地層組成,以及用于現場分析。地質研究中也常常借助探地雷達進行,因為可以確定巖石特征及障礙物。這種技術也被用于挖掘埋藏在地下的墓穴、隧道及其他人造埋藏于地下的建筑物及物體。探地雷達還可用于探測及確定埋于地下的爆炸物,包括困擾世界許多地區(qū)的未引爆的地雷。
 
 
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