用探地雷达测量城市地下管线剖面

通过对南京市白下路污水管道铺设工程的地下管线勘察测定，介绍了探地雷达技术在城市地下管线的应用。简述了其作业方法，管线的判读，数据处理等。     

探地雷达在地下管线探测中的应用

探地雷达技术是如今适应快速、准确、无损地探测地下障碍物而迅速发展的电磁技术。文中介绍了探地雷达的工作原理及工作方式，并通过结合工程实例来探讨探地雷达在地下管线探测中的广泛应用。     

探地雷达频率波数域速度估计和成像方法的实验研究

探地雷达的分辨率和地下电磁波的速度估计是探地雷达应用中两个重要研究课题,类似地震信号处理中的频率波数域偏移处理,本文提出将频率波数域偏移方法应用到探地雷达的成像和速度估计中来,并用实验数据验证了该方法的可行性和有效性.     

探地雷达探测干旱区潜水埋深研究

结合探地雷达技术理论与包气带土壤水分分布特性分析了探地雷达测定潜水埋深的技术原理,并对天线频率、地下水埋深、毛细水带等影响探测结果精度的客观因素进行了误差分析。为验证探地雷达技术应用于干旱区潜水埋深探测的有效性,选取神东矿区松散层为第四系风积沙覆盖的两个工作面,潜水位平均埋深分别为41m和10m,采用探地雷达对区域的潜水埋深进行了野外探测,并利用工作面上方测线附近水井的水位实测值进行验证。结果表明利用探雷达能有效地测定该工作面处地下潜水埋深,探测精度与水位埋深和采用的天线主频等因素有关。在确定潜水位埋深时,还需考虑土壤毛细水带高度的影响。     

地下管线渗漏环境下探地雷达信号特征分析

探地雷达(GPR)在地下水管渗漏的检测中具有良好的应用前景。前期研究表明：地下水管的渗漏会在雷达剖面中形成震荡信号,但其形成机理尚不明晰。为揭示不同材质地下管道渗漏后的探地雷达信号特征的成因,该文结合物理模型试验与渗流场-电磁场数值模拟分析干砂中PVC管和金属管渗漏前后雷达信号特征、渗漏后震荡信号的形成机理和电磁波传播路径。结果表明：地下水管发生渗漏后,管道周围区域出现一定分层状态,电磁波在传播过程中存在更多界面反射和界面间的多次波。PVC管渗漏后,管道顶部、底部反射信号和爬行波信号在渗漏区中多次反射形成复杂的震荡双曲线信号,而金属管渗漏后管壁与渗漏区间存在多次反射。研究成果可为探地雷达在地下水管渗漏探测实际应用提供技术支持。     

极化格雷互补码探地雷达探测地下管线分布

提出了基于格雷互补码的极化探地雷达系统。将格雷互补码作为探测信号,通过改变天线的极化方式获得地下管线回波的极化数据,实现管线分布探测。仿真及实验结果表明,相较于交叉极化,当天线采取共极化方式时管线的散射能量更强。进一步地,在同等条件下,对比基于格雷互补码和步进频率信号的极化探地雷达管线探测效果。典型无参考量化指标表明,前者目标响应更强,成像更清晰,更有利于地下管线走向分布的准确识别。     

探地雷达回波信号处理及其应用

探地雷达是近年来快速发展的一种高精度无损探测技术，目前被广泛应用于建筑、环境、考古等各个工程领域。主要介绍了探地雷达回波信号处理的主要方法，这些方法能有效地消除各种干扰，有利于探地雷达的进一步推广和使用。最后通过工程应用中的实测数据和处理结果证明了各种处理方法的有效性。     

浅地层探地雷达合成孔径算法的研究

本文重点总结了目前常用的各种探地雷达合成孔径算法,针对这些算法应用到浅地层的情况进行了研究, 同时提出了一种修改的基于基尔霍夫偏移的合成孔径算法;通过对实测数据的处理,得出结论:基于微波全息成像的SAR 算法和基于Stolt偏移的SAR算法更适合应用到浅地层探地雷达;对于浅地层探地雷达合成孔径算法的研究有重要的指导 意义。     

一种前视探地雷达波速估计方法

波速估计是探地雷达中的一个重要的课题,在前视探地雷达中尤其重要,它是前视探地雷达成像和对目标定位的基础.本文用合成孔径处理和速度扫描的方法建立x-t-v数据矩阵,在x-t-v矩阵中根据杂波和曲线顶点处沿v轴方向的"叠加幅度-波速"曲线的不同特点,提取目标回波曲线顶点区域,在提取的曲线顶点区域选取对波速变化敏感的回波曲线顶点来估计波速.对实测数据的处理证明了其有效性.     

用于超宽带探地雷达的新型功率纳秒级开关

将高速断路开关与电感储能元件结合应用于功率脉冲产生系统中非常有前景,短时间内负载上产生的脉冲电压是储能元件电压的好几倍.在20世纪末期.发现了一种当电流从正向转至反向时,硅半导体PN结中出现高电压快速恢复现象,由此产生了一种新型固态等离子体断路开关漂移阶跃恢复二极管.这种开关具有长寿命、低抖动、高重频等优点.详细地分析了这种开关快恢复的物理特性,设计了基于此开关的发射机,可应用于探地雷达系统中.     

频率步进探地雷达及其在地雷探测中的应用

频率步进方法是探地雷达技术的工作体制之一,与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,在探测性能上具有较多的优越性.本文在简述其工作原理的基础上,介绍了作者研制的一种频率步进探地雷达系统,该系统主要用于对地雷目标进行三维成像探测.在研制该雷达系统过程中,对已有的反对称Vivaldi天线提出了改进设计.实验测量结果表明,本文研制的反对称Vivaldi天线与传统的同类天线相比,性能更加优越.同时,为了得到更加清晰的地雷图像,本文还分别引入了f-k偏移成像方法和合成孔经雷达(SAR)处理技术对雷达探测信号进行处理,得到了满意的结果.探测实例表明,频率步进探地雷达系统能够实现对浅层地下地雷目标的高分辨率三维成像探测.     

浅地层探地雷达波速估计和成像方法的研究

在分析探地雷达图像特点的基础上,将图像处理方法应用于雷达波速估计和合成孔径成像,提出了基于模板匹配的浅地层探地雷达波速估计方法和基于图像分割的快速合成孔径成像方法;实测数据的处理结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于时间反转的探地雷达多目标成像算法研究

时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像时,由于各个目标体的能量聚焦时刻和聚焦能量的强度都不相同,使得智能识别局部能量聚焦时刻成为该算法的瓶颈。为了实现时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像,首先在B-Scan 中检测到潜在目标双曲线位置,然后用窗口框出各个潜在目标体的“空间-时间”位置,之后将该“空间-时间”窗口转化为待成像区域中的“位置-埋深”窗口,并对各个潜在目标窗口分别进行时间反转成像,虚假目标不存在能量聚焦,进而剔除虚假目标,实现多目标成像。实验结果表明:该算法能较好地实现多目标成像,由于该算法只对潜在目标窗口进行成像,而不是对整个待成像区域进行成像,大大提高了成像效率。     

采用阻抗匹配抑制探地雷达中的地面杂波

在由收发天线组成的探地雷达系统中，接收天线接收到的信号由直耦波、地面反射信号以及目标信号组成。地面反射和直耦波所组成的直达波远大于目标信号，从而使系统的信杂比降低。文中提出了一种通过在地面上加入分层平板介质对空气到土壤间阻抗进行宽带匹配的方法，该方法可以减小地面反射杂波，增加电磁波透入地下的信号。理论计算结果表明，通过选择合适的平板介电常数和厚度，在一定程度上将减小地面的直接反射回波，从而提高系统的动态范围和信杂比。     

用于探地雷达的DDS步进频率设计

基于直接数字频率合成(DDS)技术在带宽、频率转换速率、调频线性度、频率分辨率和稳定度等方面的优异性能,采用直接数字频率合成芯片AD9959设计4路独立的步进频率源,结合3V低功耗接收机中频子系统AD607芯片设计超外差式接收机,实现了用于探地雷达的一种DDS步进频率设计,方案简单易行,性能高效稳定。     

探地雷达中的衍射层析算法

给出了二维情况下进行地下目标反演的线性衍射层析算法。该方法采用线性Born近似和傅里叶变换,避免了一般非线性逆散射算法的逐步迭代,因而可用于地下目标的快速检测和位置标定。本文的衍射层析算法考虑了空气地面交界面的影响并计入了凋落场。计算结果表明,该方法可以较好地描述低对比度目标的位置、轮廓和介电参数等信息,也可用于高对比度目标的检测和定位。