GR雷达噪音主要性能

雷达性能比较雷达性能比较 地质雷达的性能主要由被探测的介质所决定 在能量高衰减的介质中 例如粘土 雷 达的电磁波成指数衰减 很快就没有探测能力了 这是个物理局限 无论仪器怎么升级也是无法克服的 但是我们可以把目标放在发展 和提高仪器系统的整体灵敏度上 使之在某些环境下提高性能并且获得更好的结果 由于 IDS 一直致力于提高其产品的性能 这里我们分析地质雷达的一些特点 这些特点对仪器 系统的整体性能具有重要影响 动态范围 信号稳定性 系统内在混乱剖面 动态范围动态范围 这是评估地质雷达系统的一个通用参数 它表示的是电磁波双向传播时的整体衰减情 况 高衰减的电磁波将不被记录 例如 在 40 dB m 双向衰减的土壤中 拥有 100 dB 动态范围的地质雷达系统将采集有 用信号到 2 5m 深 超过这个深度的目标体的反射信号将接收不到 如果不考虑土壤的吸收 很明显动态范围将直接决定地质雷达的探测深度 动态范围 越大 地质雷达信号穿透越深 动态范围也可以表示为最大可接收信号和最小可探测信号的比率 因此 在设计地质 雷达时 要非常注意去减小内部噪音源 如果噪音太大 见图 1 更深层的目标体将探测 不到 图 1 IDS K2 系统连接 200MHz 天线 左图 和竞争对手雷达 右图 使用 200MHz 天线的对比图 竞争对手仪器内部过大的噪音把超过 2m 的目标体信号遮蔽了 当然也可以通过叠加信号来提高动态范围 见图 2 噪音成分之间没有任何的相关性 也就是噪音表示为 白色 另外 通过使用叠加因子来提高深度范围是实现不了的 噪音 水平 最深层目标 体 噪音 水平 叠加 10没有叠加 图 2 通过叠加来提高探测深度 左图中箭头标注的目标体在右图中被噪音遮蔽了 从这观点来看 外部噪音源 如 广播 手机等等 可以被考虑为和雷达性能无关 而雷达内部噪音于雷达性能具有一定的相关性 因此 通过叠加可以提高雷达的探测深度 因此 在挑选最好的地质雷达系统时 以下两个方面需要考虑 内部噪音水平 噪音成分的相关性 这中测试很容易就可以做到 把天线从控制单元中卸下来 记录一些信号 把这些存 储的信号的平均功率绘成图 就可以比较仪器的噪音水平了 图 3 是 IDS K2 系统和竞争对手雷达的比较图 感谢数字技术 这里我们可以看到 IDS 仪器的内部噪音水平比竞争对手雷达低大约 10 倍 因此可以探测更深部的目标体 NOISE STACK 1 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 050100150200250 tempo dBV 竞争对手雷达噪音水平 NoiseNoise levellevel NoiseNoise levellevel Stacking Stacking 10 10No No StackingStacking Deepest Deepest targettarget NoiseNoise levellevel NoiseNoise levellevel Stacking Stacking 10 10No No StackingStacking Deepest Deepest targettarget Noise stack 1 IDS 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 020406080100 tempo nsec dBV 图 3 竞争对手雷达控制单元 上图 的噪音水平和 IDS RIS K2 控制单元 下图 噪 音水平的比较 感谢数字技术 这里我们可以看到 IDS 仪器的内部噪音水平比竞争对手雷 达低大约 10 倍 重复同样的测试 使用大于 1 的叠加因子 就可以评估噪音成分相关性程度 理想状 态下 噪音功率曲线是越平整越好 图 4 是 IDS K2 和竞争对手控制单元在这方面的对比 可以注意到 K2 没有任何噪音成分的相关性 然而竞争对手则比较糟糕 因此竞争对手 通过叠加并不能提高探测深度 Potenza Rumore stack 16 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 050100150200250 tempo dBV 噪音叠加 1 IDS nsec 噪音相 关成分 nsec Noise stack 10 IDS 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 020406080100 tempo nsec dBV 图 4 竞争对手雷达控制单元 上图 和 IDS RIS K2 控制单元 下图 在噪音成分相 关性方面的比较 感谢数字技术 K2 没有显示任何噪音成分的相关性 信号稳定性信号稳定性 Cancellazione LONG TERM 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 020406080100 tempo nsec dBV POWER MEDIA POWER dB MEDIA dopo clear nsec nsec A B C D A B C D E Cancellazione LONG TERM IDS 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 020406080100 tempo nsec dBV POWER MEDIA POWER dB MEDIA dopo clear 图 5 竞争对手雷达系统 上图 和 IDS RIS K2 在信号稳定性方面的比较 感谢 IDS 的数字技术 K2 信号稳定性比竞争对手高 25 dB 系统内在混乱剖面系统内在混乱剖面 图 6 竞争对手雷达系统使用 500MHz 天线 右