【導(dǎo)讀】隨著科技的發(fā)展，射頻系統(tǒng)在交通、醫(yī)療、防偽技術(shù)、物流、安全防護(hù)以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和管理等領(lǐng)域已經(jīng)逐步普及。今天我們就來(lái)了解射頻應(yīng)用——利用探地雷達(dá)探測(cè)地下目標(biāo)。
探地雷達(dá)的定義
探地雷達(dá)（GPR）是一種利用電磁脈沖能量進(jìn)入地面，從地面成分及物體中產(chǎn)生反射的技術(shù)。然后通過(guò)軟件對(duì)這些反射進(jìn)行分析，并將其轉(zhuǎn)化為平面圖或地圖投影，以便識(shí)別出地面內(nèi)的物體或分析地面成分。
探地雷達(dá)早期有多種叫法．如地面探測(cè)雷達(dá)(Ground—probing Radar)、地下雷達(dá)(Sub—surface Radar)、地質(zhì)雷達(dá)(Geo Radar)、脈沖雷達(dá)(Impulse Radar)、表面穿透雷達(dá)(Surface Penetrating Radar)等，都是指面向地質(zhì)勘探目標(biāo)、利用高頻脈沖電磁探測(cè)地質(zhì)目標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種電磁波方法。探地雷達(dá)是一種非破壞性的探測(cè)及識(shí)別地下植物生命的方法，對(duì)使用者、地下植物及被觀測(cè)對(duì)象都十分安全。
探地雷達(dá)的工作原理
探地雷達(dá)通常是通過(guò)短脈沖或步進(jìn)頻率暗傳輸信號(hào)，即調(diào)頻(FM)。根據(jù)應(yīng)用要求，可以使用探地雷達(dá)信號(hào)調(diào)制，與其他類型的雷達(dá)非常相似。調(diào)頻探地雷達(dá)信號(hào)不會(huì)輕易受到系統(tǒng)及外部噪聲的影響，但計(jì)算成本更高，需要更復(fù)雜的射頻電路。
探地雷達(dá)主要由主機(jī)(主控單元)、發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收機(jī)、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(jì)或打標(biāo)器(MARK))、電源以及手推車等。
大多數(shù)探地雷達(dá)系統(tǒng)采用兩個(gè)天線，其中一個(gè)用于傳輸，另一個(gè)用于接收，并在整個(gè)地形上進(jìn)行物理“掃描”，但以同樣的方式使用金屬探測(cè)器，或以最有利于測(cè)繪/檢測(cè)算法的方法。在將脈沖/信號(hào)傳輸?shù)降孛婧螅邮仗炀€在限定探地雷達(dá)深度范圍的特定時(shí)間窗口內(nèi)拾取反射。然后對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，并將信號(hào)與信號(hào)傳播路徑的時(shí)域數(shù)據(jù)組合成反射道，稱為A掃描。通過(guò)這種方法，可以相對(duì)準(zhǔn)確地確定地下物體的深度及尺寸。為了響應(yīng)在A掃描中檢測(cè)到的對(duì)象，可以執(zhí)行B掃描來(lái)進(jìn)一步測(cè)繪目標(biāo)對(duì)象所包含的區(qū)域。
圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
在給定的使用情況下，探地雷達(dá)系統(tǒng)的信噪比(SNR)性能可以通過(guò)采用平均或去除背景(校準(zhǔn))來(lái)提高。去除背景后，一個(gè)與將要被掃描的土壤成分相似但不包含埋置對(duì)象的區(qū)域?qū)⒈欢啻螔呙瑁詣?chuàng)建可以應(yīng)用于未來(lái)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(jìn)行幾次掃描并對(duì)樣本掃描的影響取平均值。
探地雷達(dá)的應(yīng)用
大多數(shù)探地雷達(dá)系統(tǒng)使用相對(duì)較低的頻率，在數(shù)十至數(shù)百兆赫(通常最高為1兆赫)，以更好地穿透地面。探地雷達(dá)系統(tǒng)可以用來(lái)探測(cè)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(cè)到的物體。
建筑業(yè)
探地雷達(dá)技術(shù)通常用于建筑行業(yè)，以確定地下公用設(shè)施管線、管道及埋于地下的結(jié)構(gòu)部件/碎片的確切位置。
地質(zhì)研究及勘測(cè)
探地雷達(dá)還可用于分析地層或地層組成，以及用于現(xiàn)場(chǎng)分析。地質(zhì)研究中也常常借助探地雷達(dá)進(jìn)行，因?yàn)榭梢源_定巖石特征及障礙物。這種技術(shù)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(dá)還可用于探測(cè)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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