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SIR-20 操作手册美国劳雷工业有限公司6第一章 介绍111仪器系统1第二章 二维测量参数设置12.1: System Parameter Setup 系统参数设置1Create Folders 创建文件夹2Set Program Defaults 设置缺省值2Set working directories 设置工作目录32.2: Setting Up your System for 2D Data Collection 二维测量4Projects and Profiles: How the SIR-20 Collects Data 项目4The File Header 文件头4Collection Parameters 采集参数设置52.3: Data Collection Methods 数据采集方法7Survey Wheel Controlled Collection 测量轮控制测量7Position/Range信号位置/时间窗口14Gain增益15Filters and Stacking滤波和叠加17During Collection 数据采集18Time-Based (Free run continuous) Data Collection 连续测量数据采集18Point Mode Data Collection 点测19附录D：装好的SIR-20配置1第一章 介绍本手册适用于地质雷达新老用户。无论你是否具有地质雷达的使用经验，都建议你完整地阅读本手册，并且参考附录F中的相关书籍。11 仪器系统SIR-20系统预装了操作系统和采集处理软件。如果单独购买SIR-20，则SIR-20系统包含以下部件：数字控制单元MF-20：蓝色矩形盒，一侧带有电风扇和后面是各种接口。 ToughBook 光驱。RADAN主程序和3D QuickDraw（三维快速绘图）软件包：预装在ToughBook笔记本上。直流电源：连接在汽车电源上。交流电源适配器。操作手册。运输箱。至于天线、电缆、电池包等可以单独购买。警告：在SIR-20笔记本上不要安装任何软件。在地质雷达系统上安装其它的软件有可能使得系统失效。由于安装了未经授权的软件使得系统失效，并不在保修范围之内。第二章 二维测量参数设置SIR-20地质雷达系统启动后，计算机桌面上有几个radar程序的快捷方式。基本程序包括数据采集程序SIR-20,现场处理程序RADAN。图5 SIR-20 桌面SIR-20地质雷达系统有五个快捷方式：RADAN,SIR-20,SS Linescan, Structure Scan, and Optical Scan。RADAN是后处理程序，其它四个为相互独立的数据采集程序，SIR-20为通用数据采集程序，后三个程序专门采用高频天线检测混凝土结构（详细信息参考第四章）。2.1: System Parameter Setup 系统参数设置本节介绍数据采集的参数设置方法。Create Folders 创建文件夹SIR-20采集的信息可以非常大。SIR-20采用笔记本计算机保存数据文件。每个项目测量前，必须在计算机硬盘的C盘上创建一个新的文件夹。文件夹名称最好与测量项目相关，比如客户名称、测区名称、测量时间、工作编号。在Windows系统下创建文件夹非常简单，步骤如下：l 打开“My Computer（我的电脑）”。l 双击“Local Disk (C:)（本地硬盘C:）”，在C盘下创建一个文件夹“Beijing（北京，此为用户名称）”。l 再该文件夹下新建子文件夹“GPRData（地质雷达资料，此为测区名称）”。Set Program Defaults 设置缺省值双击桌面上的SIR-20图标，打开SIR-20采集软件（图6 SIR-20初始界面），该采集软件是RADAN软件的一个模块。此时需要在该程序中选择一个保存文件的文件夹，并设置相关的参数作为缺省值。图6 SIR-20初始界面选择命令菜单“View(视图)|Customize(自定义)”，弹出对话框“Customize(自定义)”（图7），具有4个TAB表，依次为Directories（目录）, Appearance（界面外观）, Linear Units（单位）, SIRVEYOR。图7 自定义窗口Set working directories 设置工作目录创建“Source(原文件)”文件夹。l 点击Directories(工作目录)表，点按钮“Source(原文件)”，弹出文件夹列表窗口，选择先前创建好的文件夹“C:BeijingGPRData”,点OK按钮选中该文件夹。l 或者直接在“Source”按钮后的空白处输入文件夹C:BeijingGPRData。l 或直接输入以盘符C:开头的完整文件夹，如“C:BeijingGSSIdata”，SIR-20软件自动为用户创建一个新文件夹。“Output(输出)”文件夹的创建方法与Source文件夹一样，并且这两个文件夹在使用SIR-20采集数据时应完全一样。SIR-20采集的资料由多个部分组成，分别保存在不同的位置。以防止误操作而覆盖已有的原始数据文件。在“Appearance（外观）”TAB表下有几个选项，“Large Buttons（大按钮）”的复选框前面打勾后，SIR-20采集软件打开后，软件按钮即为大按钮。在“Linear Units（线性单位）”tab表，可以选择垂直刻度、水平刻度。在SIRVEYOR表下设置GPS参数，只有使用GPS测量时才使用该选项。各个参数设置完成后，点击OK按钮即可。2.2: Setting Up your System for 2D Data Collection 二维测量Projects and Profiles: How the SIR-20 Collects Data 项目SIR-20采用项目文件的方式来采集数据文件。创建项目文件名的过程中需要输入采集参数，SIR-20软件根据这些参数采集资料并且保存成数据文件。二维测量中有3类文件非常重要：项目文件、宏文件、数据文件。测量中请使用记录本随时记录测量信息：测量参数、数据文件、地表情况、各类标识等。这些数据文件都保存在指定的文件夹下。项目文件Project Files（ *.rpj），作用是保存项目信息和采集参数列表，SIR-20就利用这些参数来采集资料，并且根据项目文件名的名称自动给每个数据文件命名。例如项目文件名为Test.rpj，则数据文件名依次为Test001.dzt，Test002.dzt，Test003.dzt。项目文件名的名称不要超过8个字母，SIR-20/RADAN软件利用项目文件名的前8个字母命名数据文件名。否则项目文件名字太长，就会出错。宏文件Macro Files（*.cmf）包括了几个特殊的数据采集参数。项目文件创建过程中可以新建宏文件或者打开已有的宏文件。SIR-20软件将使用项目文件和宏文件中的参数信息来采集资料，并且把这些信息记录在测量文件的文件头中。数据文件Data Files（*.dzt），这是实际测量的数据文件。利用RADAN软件可以打开数据文件（*.dzt），这些文件是根据项目文件的名称和参数获取的，并且包含一个记录所有采集参数信息的文件头。The File Header 文件头每个数据文件都有一个文件头，记录了所有采集参数信息。地质雷达数据文件（*.DZT）中，每一个通道信息都有一个长度为1024比特的文件头，保存采集参数信息；有些参数在后处理时可以编辑和修改；文件头还可以保存处理参数信息。另外文件头可以记录野外现场的测量信息：测区位置、用户、测量时间、工作号、地表覆盖情况等等。文件头中的参数有：file name（文件名）, antenna frequency（天线频率）, range（时间窗口）, transmitted pulse position（信号位置）,channel（通道）, samples/scan（采样点数/扫描）, bits/sample（比特/采样）, scans/unit（扫描/单位距离）, units/mark（单位距离/标记）, dielectric constant（介电常数）, and approximate depth range（近似深度）. Scans/unit 距离单位为英制或者米制，依赖于”View(视图)|Customize（自定义）| linear units（线性单位）”选项。Collection Parameters 采集参数设置图9 采集参数窗口SIR-20应用广泛，测量应用不同采集参数就不同，用户必须熟悉这些参数的含义和设置方法。1 Config(uration) Type 测量类型，系统中预设了几种常见的测量类型，如structure concrete scanning（钢筋结构扫描）, utility locating（市政管线测量）, bridge Assessment（桥梁评估）, highway survey（高速公路检测）, geophysical surveys（深部地质地球物理调查）。2 Config(uration) Name 天线型号。参数1的测量类型选定后，在参数2窗口内选择天线型号。每种天线的测量参数如时间窗口、滤波器等参数都做了优化。如果此处没有列出你需要的测量类型，在参数1“ Config Type（测量类型）”和参数2“Config Name（天线型号）”都选择自定义类型CUSTOM。附录中给出了天线参数缺省设置列表。3 Number of Channels 通道数目。SIR-20系统测量时可以利用一个通道，也可以同时使用两个通道。采用两个通道接两个天线测量有几种情况：两个天线分别测量；一个天线发射，另外一个天线接收；采用共中心点测量方式测量。后面两种情况要求两个天线型号一样、电缆长度相同。此时参数1和2都选择CUSTOM（自定义），并且参数Number of Channels（通道数目）选择2，并且在窗口10和12种对通道信息进行定义。4 Samp/Scan 采样点数/扫描。采样点数缺省为512。选择项有128, 256,512, 1024, 2048。SIR-20系统记录扫描信息时都要采用一定的样点对每个扫描进行数字化。采样点数必须大于10倍的时间窗口/天线脉冲宽度，以避免假频出现。天线脉冲宽度请参考附录列表。5 Scans/Sec 扫描/秒：每秒钟内地质雷达系统采集的数据扫描数量。l 采用Free Run，基于时间的自由测量方式（连续测量）,与扫描/秒相关的有：发射率（transmitrate）、天线移动的测量速度（ survey speed）、水平滤波器的类型和宽度。这些参数决定了测量剖面的扫描密度。l 采用survey wheel测量轮方式采集资料，相关的参数有：扫描/秒、发射频率（ transmit frequency）、扫描/单位距离（ scans per unit distance） (窗口window 7)。这些参数决定了最大测量速度。采用100扫描/秒、20扫描/米，则最大测量速度为5米/秒。根据采样点数/扫描（samples/scan） 、系统发射率（systems transmit rate）(窗口window 10)，SIR-20自动计算扫描率参数扫描/秒的最大值，扫描率的估计值受时间参数影响，发射率超过200KHz更是明显。6 DielConstant 是dielectric constant的缩写，介电常数。包括空气、水在内，各种材料的介电常数的范围1-81。利用介电常数，地质雷达系统SIR-20测量资料垂直刻度可以显示为线性深度，也可以显示时间信息。直接在这里输入地下介质已知的介电常数，否则输入1。该参数不影响实际探测效果。7 Scans/ft(m) 扫描/英尺、扫描/米。单位距离内的扫描数。采用测量轮控制方式测量，在水平方向上布置测点，单位距离内的测点数。根据实际情况设置，测点数应尽量多。单位距离内的扫描测点多，测量文件占的硬盘空间大，测量速度慢。采用测量轮控制方式测量时，水平滤波、叠加滤波（static stacking filters）器的参数会影响单位距离内的扫描测点数量。例如，scans/m为20，扫描叠加滤波器采用4次叠加，则实际输出文件为5scans/m（20/4），而不是20扫描/英尺。 采用free run自由测量方式采集数据，该参数只起注释作用。8 Ft(m)/Mark 英尺/标记、米/标记。 采用测量轮方式时SIR-20根据该参数按照相同的水平间隔在测量剖面上做标记Mark。在数据窗口上标记为垂直线，便于识别测量剖面的距离。根据实际情况，规定参数英尺/标记、米/标记。连续测量时建议设置为5m/mark，10m/mark。9 Auto Gain Level 自动增益级别。一般设置为0.5，它控制SIR-20自动增益司服器。初始化天线时，SIR-20根据接收到的信号采用一定的算法计算增益函数大小。自动增益级别把信号强度调整到可以记录的动态范围(+/-32767，对应16位数据)。0.5表示调整后采样值的最大值为仪器总动态范围的50%。如果目标体或者反射层面的振幅足够大，有可能出现削波现象，则设置该参数为0.25，不论记录信号振幅是否突然变化，仪器都可以在动态范围内完整地记录扫描信号。10 Transmit Rate/Channel Selector 发射率/通道选择。 天线不同发射频率不同，附录中给出了各种天线的正确的发射率。对于GSSI的51xx系列天线发射率为100kHz。旧型号天线应该设置得更低些。 天线对应的通道可以改变。例如，如果连接两个天线，一个发射，另外一个接收，则可以在这里输入参数。11 Antenna Calibration File天线标定文件。仅仅采用高频空气耦合天线测量公路路面时才使用该选项。详细情况请参考路面测量RoadScan使用手册。12 SIRveyor 表示地质雷达SIR-20主机MF_20后部连接板上的接口。便于随时检查天线与通道连接正确与否。2.3: Data Collection Methods 数据采集方法有三种数据采集测量方式：测量轮控制测量Survey Wheel、连续测量Free Run、点测Point。l 采用测量轮控制测量，需要测量轮距离编码器、DMI、结构扫描小车。采用这些设备，可以按照预先规定的水平扫描间隔采集数据，无论采集速度快慢，探测剖面的水平距离都是线性均匀的。这是最容易最准确的测量方式，建议多数用户采用这种方法进行测量。要利用RADAN软件中的偏移函数Migration或者其它函数处理资料来得到准确的测量结果时，尤其需要采用测量轮测量。l 连续测量的资料没有位置信息，除非现场标记信息、或者使用GPS定位。SIR-20每秒钟会记录一定数量的扫描信息，与天线移动速度有关。沿测线布置米尺/测绳，天线经过网格点时，利用标记器手动打标记。例如每隔5米打一个标记。利用RADAN软件对连续测量资料中的标记进行水平距离归一化处理，转化为水平近似线性均匀的资料，请参考RADAN使用手册中的距离归一化处理部分。l 点测:测线上布置一系列测点，天线放在测点上采集一个扫描，再放在下个测点采集一个扫描信息。点测适合于以下几种测量：采用低频组合天线测量、测区表面粗糟不平、利用两个天线以共中心点叠加方式测量。下面依次介绍各种测量方式的参数设置方法。Survey Wheel Controlled Collection 测量轮控制测量1. 点击菜单命令File（文件）|New（新建），或点击采集控制栏上的创建项目按钮，弹出窗口Create New Data Collection Project(创建数据采集项目) (图10)。图10 项目文件名对话框2. 在“FileName（文件名）”空白处输入项目文件名。谨记：文件名不能超过8个字母；文件名只能使用字母命名；不要使用任何其它符号。做二维测量时不要点击按钮“Collect 3D Data Set（三维资料采集设置）”。点击“Next（下一步）”，打开新窗口“Review Project Information（预览项目信息）”（图11）。图11 项目信息对话框3. 在项目信息对话框内输入项目/工区测量描述信息。“Title（主题）”对话框内输入测量的任务/探测对象，“Started”测量开始时间；“Finished”测量结束时间；“Output Path（输出路径）”按钮，表示测量项目的输出路径/文件夹；“Note（注释）”输入测量项目的相关信息。工区位置、测线的布置、测量人员等。灰色按钮“Output Path”输出路径，表示测量的数据文件将要保存的文件夹，该文件夹利用菜单命令“View（显示/视图）|Customize（自定义）”来设置。本对话框中的所有描述信息、注释内容都是可以选择的。这些信息可输入也可以不输入。点击命令按钮“Next（下一步）”，打开对话框“Data Collection Mode（数据采集方式）”（图12）。图12 数据采集方式对话框（Data Collection Mode）4. 数据采集方式对话框中有三种数据采集方式可供选择：“Free Run（连续测量）”、“Point Mode( 点测)”、“Survey Wheel（测量轮控制测量）”。现在点“Survey Wheel”按钮。其它两种测量方式，稍后介绍。注意，“Enable GPS（使用GPS）”。不论采用哪种方式都可以利用GPS进行测量，具体操作请参考使用GPS全球定位系统进行地质雷达测量部分。点击“SURVEY WHEEL”按钮后，在对话框内软件自动显示按钮“Calibrate SW（测量轮标定）”，利用鼠标左键点击该按钮，弹出对话框“Survey Wheel Calibration（测量轮标定）”（图13）。图13 测量轮标定对话框5. 利用测量轮标定对话框（图13）标定测量轮计数信息“ticks”。测量前，必须对测量轮进行标定。否则利用测量轮得到的测量剖面长度与实际长度有出入。使用结构扫描小车，可以直接点击图13中对应的图标，软件就会给出默认参数。使用光学小车，可以点击蓝色小车图标，软件就会给出默认参数。使用其它型号的测量轮，则必须手动标定测量轮的计数信息。标定完成后点击测量轮标定对话框上的“Save保存” 按钮，来保存测量轮计数信息。则软件返回到数据采集方式对话框（图12），在图12中点击按钮“Next（下一步）”，则采集软件弹出新对话框“Configuration（项目参数设置）”（图14）。测量轮标定有以下5个步骤：1. Select calibration distance，选择标定距离。在对话框“CALIBRATION DISTANCE(M) （标定距离,米）”对话框内输入10。测线越长，准确度越高。对于不同的地形进行手动标定测量轮，在测区表面布置一条长测线，标出测线的起点、终点。2. Position Antenna on the start mark，把天线放在测线的起点。在天线某个位置（前面、中间、后面）定一个点或者画一条线。3. Click CALIBRATE button（点击标定按钮CALIBRATE）。点击标定按钮CALIBRATE，同时移动天线、转动测量轮。4. Move Antenna to the stop mark，沿着测线方向移动天线至测线终点，这是天线标定的关键。点击calibrate按钮后“NUMBER OF TICKS PER UNIT” 变成了“NUMBER OF TICKS”对话框，在天线、测量轮移动的过程中，NUMBER OF TICKS后面的TICKS数目在增加；测量轮停止移动时，ticks停止增加；天线、测量轮向相反的方向移动时，TICKS数目就会减少。5. Press ENTER button，按FINISH完成标定。根据屏幕提示完成测量轮的标定。总的ticks数字除以标定距离就是单位距离内的脉冲数，保存在”NUMBER OF TICKS PER UNIT（单位距离内的TICK数目）”对话框中。l 标定完成后,CALIBTRATE按钮必成了START按钮，按START按钮则重新开始标定，则否点击按钮“SAVE（保存）”退出测量轮标定窗口。l 重复标定测量轮几次，取一个平均值。l 测量轮有方向性，分前进和后退两个方向。图14 测量参数设置对话框6. 在测量参数设置对话框（图14）内，可以选择、修改数据采集参数。对于多数测量工作来说，优化的默认参数足够用了。测量对象不同，采集参数优化就不同。点击参数1对应的下拉列表“Config Type（参数类型）”，选择测量类型。点击下拉列表“Config Type(参数类型)”，下面有各种选项，选择一种最接近的测量类型。例如扫描混凝土板检测钢筋时选择“CONCRETE（混凝土）”；接着在参数2“Config Name（参数名称）”中选择天线类型；一旦选定了天线类型，后面几个共用参数（common parameters）就由采集软件自动设定。其中天线类型参数名称后面带有X标记，表示发射与接收天线与普通测量方向垂直。Config Type 测量类型；Config Name 天线型号；Number of channels 测量通道；Samp/scan 采样点数/扫描；Scans/sec 扫描/秒；DielConstant 介电常数；Scans/ft Scans/m 扫描/英尺 扫描/米；Ft/mark m/mark 英尺/标记 米/标记；Auto Gain Level 自动增益级别；Transmit rate 发射率；Antenna Calibration File 天线标定文件；Transmitter 发射通道Receiver 接收通道T1/R1 发射通道1/接收通道1；一般不用选择Config Type、Config Name；测量通道Number of Channels一般选择1；采样点数（Samp/scan）一般为默认值512，利用低频天线探测深部地质构造时可以设置为1024/2048等；扫描率（scans/sec，扫描/秒），地面天线一般不超过100，空气耦合天线约200-400；根据实际情况设置介电常数(DielConstant)，一般为5-8，也可以不设置；水平测点密度（Scans/m 扫描/米）表示单位距离内的测点数，一般设置为1、2、5、10、20、50、100；标记间隔（m/mark 米/标记）表示两个标记之间的距离（米数），一般为1、2、5、10；其它参数选默认值。利用测量轮测量时，设置参数顺序：Config Type 测量类型；Config Name 天线型号；Number of channels 测量通道；Transmit rate 发射率；Scans/sec 扫描/秒；Samp/scan 采样点数/扫描； DielConstant 介电常数；Scans/ft Scans/m 扫描/英尺 扫描/米；Ft/mark m/mark 英尺/标记 米/标记；利用点测方式时，参数设置顺序如下：Config Type 测量类型；Config Name 天线型号；Number of channels 测量通道；Transmit rate 发射率；Scans/sec 扫描/秒；Samp/scan 采样点数/扫描； DielConstant 介电常数；Scans/ft Scans/m 扫描/英尺 扫描/米；利用连续测量时，设置参数顺序如下：Config Type 测量类型；Config Name 天线型号；Number of channels 测量通道；Transmit rate 发射率；Scans/sec 扫描/秒；Samp/scan 采样点数/扫描； DielConstant 介电常数；7. 检查参数7 scans/ft（扫描/英尺）或者scans/m（扫描/米）。该参数越大测量速度越慢，数据文件所占空间越大，目标体在水平方向上的特征就会拉伸。该参数设置完毕，点击“Next（下一步）”，采集软件弹出宏文件对话框（图15）。图15 宏文件对话框（创建新宏文件、打开已有宏文件）8. 利用宏文件对话框，可以创建新的宏文件，或者添加/打开已有的宏文件。宏文件仅仅保存五大采集参数列表，这些参数包括时间窗口、增益函数、滤波器信息。每次测量这些参数都可能不一样，所以建议根据实际情况创建新的宏文件，或者打开已有的宏文件并对各个参数作适当的修改和调整。在地质雷达系统SIR-20上，没有预设的宏文件；第一次使用该仪器系统采集资料时需要创建新的宏文件。点击按钮“Create New Macro(创建新的宏文件)”，然后点击按钮“Finish（完成）”关闭该对话框；仪器系统打开一个新窗口“initializing antenna（初始化天线）”，并且有一个时钟开始计数从0到9，约几秒钟时间，同时仪器系统会发出咚咚的声音；弹出一个新的窗口，扫描信息监视窗口/五大参数设置屏幕（图16）。图16 参数设置屏幕9. 在扫描信息监视窗口/五大参数设置屏幕内，可以随时对这些参数进行调整。该窗口分为两部分。l 上半部分约占窗口的2/3，采用线扫描（Linescan）+波形图（O-scope）方式实时地显示扫描信息。l 下半部分约占窗口的1/3，预留，用于显示各参数调整时弹出式窗口。可以点击采集工具栏上的按钮“File Header（文件头）”，显示各种参数，再一次检查采集参数是否合适。Position/Range信号位置/时间窗口第一个参数“Position/Range（信号位置/时间窗口）” 。“Position信号位置”并不影响“Range时间窗口”的大小。与信号位置相关的两个信息：一是电磁波的时间零点，二是延时，延时表示从电磁波发射命令从仪器的采集控制部分发出命令开始，经过控制电缆，到达天线的线路板，然后再到发射天线根据这些命令把电流信号转换成向下发射的电磁波信号，这一段时间表示仪器的延时。时间窗口：地质雷达系统采集数据时记录的是电磁波传播的时间，即电磁波从地质雷达发射天线开始向地下传播，遇到地质体分界面发生反射，产生的反射信号向上传播被接收天线接收到，这一段时间为双程传播时间。仪器垂直刻度缺省显示为双程时间。时间窗口越大，记录越长，更深部的地层的反射信号就会记录下来；并且电磁波的记录长度/时间窗口可以转换成探测深度。地质雷达的探测深度，是地下介质的导电率和介电常数的函数。注意目标体的双程旅行时间和埋藏深度不是简单的线性关系。在时间窗口内必须找到地质雷达的发射脉冲首波（时间零点），并且在探测剖面上把首波作为时间零点参考，用于后期处理。点击工具栏上的按钮图标，弹出对话框“POSITION CORRECTION(信号位置设置与时间窗口调节)”。 其中Auto Position Servo表示信号位置自动司服器，Position（ns）表示信号位置，单位：纳秒；Range表示时间窗口/记录长度。首先自动/手动调节Position信号位置，再调节Range时间窗口。信号位置设置对话框自动调节信号位置：GSSI推荐采用信号位置的自动司服功能，把“Auto Position Servo”置于ON，利用信号自动位置司服功能由采集软件自动调节信号位置。手动调节信号位置的方法是直接在Position(ns)对话框内填如数字。Gain增益第二个按钮为时变增益函数。地质雷达电磁波在地下介质中传播时会发生衰减，传播距离越远单位面积上电磁波能量就会越少；并且地下介质对电磁波具有一定的吸收作用，因而电磁波信号的振幅就会减小，利用增益函数来补偿信号的衰减，使得弱信号能够非常容易地被识别。增益函数并不会使发射天线的能量增大。点击工具栏上按钮，弹出对话框“RANGE GAIN（增益调节）”。其中Auto Gain Servo表示自动增益司服器，Number of Points表示增益点个数，Point表示第几个增益点，Value表示增益函数值。增益点在时间窗口中等间隔线性分布。增益调节对话框把Auto Gain Servo对应的复选框打勾，打开自动增益函数司服器，根据接收天线接收到的信号振幅大小，系统自动计算出增益函数各增益点的增益大小。一般要在测区内移动天线，以检查增益函数设置是否合适，即经过增益调整后信号振幅不要太大以至于出现削波现象（图17中的下图），也不要太小以至于信号难以辨认。图17 增益调整窗口有时需要手动调节增益函数，把Auto Gain Servo对应的复选框内的勾去掉。因为增益函数点在整个时间窗口内是等间隔分布的，所以不能手动指定增益函数点所在的时间位置。当然可以改变增益函数的增益点数，在整个时间窗口内增益函数点之间的时间间隔就会发生变化，就可以根据信号大小调整个别增益函数点对应的增益大小，从而调整局部信号的大小。调整增益后，随时点击按钮“Apply（应用）”。增益函数大小不应该随时间的增大而减小。后一个增益点对应的增益函数等于或者大于前一个增益点对应的增益函数。注意增益函数不能太大，否则会出现削波现象（图17中的下图）。削波现象使得对雷达波信号记录中对地质目标体的识别非常困难，另外会影响后期处理，如傅立叶变换、频谱分析、垂直滤波、水平滤波、希尔伯特处理。把Auto Gain Servo自动增益函数司服器打开，利用SIR-20系统自动计算增益函数。Filters and Stacking滤波和叠加 下面三个按钮为滤波和叠加。地面耦合天线通常采用滤波器IIR FILTERS，空气耦合天线采用FIR FILTERS，点测时多采用 STATIC FILTERS，这些滤波器可以滤除高频噪音、低频噪音，水平噪音（ring-down振铃现象）。水平噪音是由于天线和地面耦合不好造成的，或者地表的物质介电常数/电导率太高（high surface permittivity/ conductivity），适当地选择背景滤波可以消除这些水平干扰。IIR 滤波器FIR 滤波器STATIC FILTERS滤波器天线型号不同，滤波参数就不同。在第6步中选择适当的采集宏文件，就选择了合适的采集滤波参数。GSSI推荐新用户采用默认设置。如果SIR-20系统中没有预先设置当前所用的天线型号参数，用户可以根据附录中的天线参数来手动设置采集参数。修改了5大采集参数中的任何一个，都需要随时按保存按钮进行保存，这些参数自然保存到采集参数宏文件中。采集参数调整完毕，按绿色按钮或者按键盘上的HOME快捷键开始采集数据。窗口重新调整至满屏幕方式，开始以线扫描方式显示测量剖面信息。During Collection 数据采集在测量轮控制测量期间，可以在测量剖面上做标记，或者随时暂停/停止测量。在测量的过程中，可以利用标记器或者笔记本计算机键盘上的下箭头（down arrow）或者采集工具栏上的标记按钮在测量剖面上打标记（白色的点线），从而可以对测线或者测区的地表特征作记号。测量过程中停止转动测量轮则SIR20就处于暂停状态。在采集工具栏上，按stop and save（停止测量，保存数据文件）按钮，或者键盘上的INSERT键，结束测量同时保存数据文件。另外，按钮天线拖动手柄上的标记按钮5秒钟，仪器系统自动保存测量文件。按“stop and delete（停止测量，删除数据文件）”也可以停止测量，只是不能保存测量数据文件。利用相同的参数采集下一个文件，选择菜单“Project(项目)|Run(运行)”，接着按采集菜单上的“Run Project运行项目”按钮（绿方块）。Time-Based (Free run continuous) Data Collection 连续测量数据采集连续测量的参数设置步骤与测量轮控制测量的非常相似。不同之处在于：在图12数据采集方式中选择“FREE RUN”连续测量，在图14采集参数设置窗口中，设置scans/sec参数。SIR-20系统根据参数scans/second在一秒钟内自动的采集一定数目的扫描信息，天线移动的速度适中并且要匀速；天线移动速度太慢，扫描信息太多；天线移动速度太快，扫描信息就会太少。例如，希望每米内布置20扫描（测点），天线移动的速度约为2米/秒，则该参数至少设置为40扫描/秒。l 参数设置完毕，点击HOME键，或者按钮开始采集数据。l 连续测量期间，可随时停止拖动天线，但SIR-20仍然在采集资料；只要按PAUSE键，或者点击暂停按钮即暂停数据采集，或者保持标记按钮3秒钟而不超过5秒钟同样可以暂停数据采集。l 剖面测量完毕，按INSERT键，或者按stop and save按钮停止测量，保存数据文件。l 在连续测量方式下，利用标记按钮可以对地表物体做标记，或者每隔一定的距离打一个标记，进而利用后处理软件RADAN来加入距离信息。l 利用相同的参数采集下一个文件，选择菜单“Project(项目)|Run(运行)”，接着按采集菜单上的“Run Project运行项目”按钮（绿方块）。Point Mode Data Collection 点测点测方式，与测量轮控制测量、连续测量相似。当采用低频天线、双天线时，采用点测方式进行测量。双天线测量时，一个天线发射，一个天线接收。点测时，测点间距应该相同，并且应该选择适当。如果测点间距太大，目标体上的扫描信息就会很少，不足以反映目标体的特征；如果点距太小，测量文件就会非常大，并且最主要的是非常耗费时间。进行点测时，在图12测量方式中选择“POINT MODE（点测方式）”；在图14数据采集参数设置对话框中设置测点间距（Scans/m 扫描/米），但是该参数在点测方式下并不会影响实际的测点间距的大小，仅仅起提示作用。利用两个相同型号的天线可以采用双天线测量方式（bi-static mode），首先确定哪一个天线作为发射天线，那一个作为接收天线，并且确保天线与SIR-20主机的后面板上的通道1/2连接正确。然后在图14参数设置对话的框窗口10中为Transmitter/Receiver选择正确的信息。在双天线模式下，发射天线和接收天线的连接电缆的长度必须相同。如果电缆长度不同，则发射和接收的时间同步就会出现问题，导致测量结果出错。点测时利用静态叠加功能(Static Stacking)压制随机高频噪音、低频噪音。深部探测时时间窗口/记录长度太大，这些噪音会影响数据质量、探测效果。利用静态滤波器，按照指定的扫描数进行叠加平均处理输出测量结果。点击按钮Static filters，弹出窗口“Static Filters”,在“Test Stacking”对话框内输入叠加次数如50扫描，SIR-20会连续采集50个扫描并且对这些扫描进行处理最终输出一个叠加扫描信号，明显地提高信号/噪音比值。STATIC FILTERS滤波器各个参数设置完成后，点击采集工具栏上绿色按钮开始采集数据，触发一次只能采集一个扫描信息，具体触发方式有几种：按HOME键；点击采集工具栏上的绿色按钮；按标记器上的标记；按键盘上的向下箭头；采集菜单上的标记按钮；选择标记方式可以在测量剖面上做用户标记。比如现场测量中规定测点间距0.2米，5米作一个标记。具体做法为：天线每次移动0.2米后按一下绿色按钮、或者HOME键，SIR-20记录一个扫描信息，每到5米处按采集工具栏上的标记按钮、或者键盘上的向下箭头作一个标记。数据保存方式与测量轮控制测量、连续测量一样，点击“stop and save（停止采集/保存文件）”按钮、或者按insert键、或者按标记键5秒钟。点测剖面附录D：装好的SIR-20配置 带有预设置的SIR-20配备有适合于最常使用的、目前有效的GSSI天线的各种系统数据采集参数和滤波器。在下面也提供了辅助天线的设置，以便支持你对一个较老的或特殊的天线创建一个设置。请注意这只是综合性的设置，针对特定的情况还需要对这些配置做些改变。例如，较深的穿透可以通过在设置中增加测程来设置。预置的配置1GHz 喇叭形辐射体天线1GHz 空中发射的喇叭形辐射体天线。经过对路面和桥梁甲板厚度的高速扫描的优选。在好的条件下的典型穿透深度是3英尺。测程：20纳秒每次扫描的采样数：512分辨率：16位增益点数：2垂向矩形高通滤波器：250MHz垂向矩形低通滤波器：3295MHz 每秒扫描数：100 发射率：100 KHz1.5 GHz （模型5100）1.5 GHz 接地偶合天线。观察窗的深度在混凝土中是近似18英寸。设置是在扫描混凝土构造特征时进行优选的。 测程：12纳秒每次扫描的采样数：512分辨率：16位增益点数：2垂向高通滤波器：250MHz垂向低通滤波器：3050MHz每秒扫描数：100垂向的IIR高通 N 2F =100 MHz发射率：100 KHz900 MHz （模型3101D）900 MHz接地偶合天线。在假定介电常数为5时视窗的深度近似为1。测程：15纳秒每次扫描的采样数：512分辨率：16位增益点数：2垂向高通滤波器：225MHz垂向低通滤波器：2500MHz每秒扫描数：64水平IIR叠加延时闭合（平滑）：3个扫描 发射率：64 KHz400 MHz （模型5103）400 MHz接地偶合天线。在假定介电常数为9时视窗的深度近似为2.5。测程：50纳秒每次扫描的采样数：512分辨率：16位增益点数：5垂向高通滤波器：100MHz垂向低通滤波器：800MHz每秒扫描数：64 发射率：64 KHz200 MHz （模型5106）200 MHz接地偶合天线。用较深的剖面