雷达测物体厚度 实验

1、 背景介绍 探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）又称透地雷 达，地质雷达，是用频率介于106-109Hz的无线电波来 确定地下介质分布的一种无损探测工具。 探地雷达的发展历史 探地雷达是近几年问世的高科技现代探测仪器，它能够进 行地下管线探测、公路质量检测、地下地质结构探测、断 层探测、考古等。自从上世纪德国科学家提出用高频电磁 波脉冲探测目标物以来，这引起了多国科学家的兴趣， 1910年德国利用探地雷达探测地下目标体分布特征的理论； 1968年美国开发了最早的探地雷达设备，其初期设备仅限 于冰层、岩层等对高频电磁波吸收较弱的介质中；1970年 美国地球物理探测

2、仪器公司生产第一台商用探地雷达研究 领域走向无损、快速探查；上世纪80年代我国开始引进国 外的探地雷达技术，并开始广泛应用与许多领域。 现代各种雷达现代各种雷达 名称：RD1000探地雷达探地雷达 性能：使用防水材料，结构 结实，可在任何地形环境中 轻松使用 强大的地下测绘工具:强大的 数字信息处理系统可实时、 清楚地显示地下剖面图 独特的定位模式:轻松确定地 下管道的位置和深度 操作简便:高清晰度LCD显示 屏，直观的键盘和菜单系统 名称：OKO-2双通道探地雷达双通道探地雷达 操作性能：连续工作时间可 达8小时 ，双通道模式下探测 速度可达12公里/小时 应用领域：环保管线探测， 土木，地

3、质，水利，水文测 量，考古，建筑，机场，市 政，军事等领域，特别适合 重叠管线探测，公路分层结 构探测，重叠目标探测。 名称：工程探测型探地工程探测型探地 雷达雷达 型号： RAMAC X3M 产地：瑞典 它是瑞典MALA公司于2000年 推出的产品。专门用于公路 路面检测、隧道质量检测、 隧道超前地质预报、管线探 测、考古等，它的电路设计 更新，结构更紧凑，使用更 方便。 现代雷达应用广泛现代雷达应用广泛 道路检测、 后期维护 和修补 地 质 结 构 勘 测 铁路验收阶 段的评估 探地雷达碑文石厚度测量 实验目标实验目标助学碑助学碑 短波脉冲雷达一台（电量充足、配备网络 连接线） NoteB

4、ook PC一台（安装有GPRVIEW软件） 数码相机一部 数据记录表格等 本实验雷达介绍 了解雷达的工作原理 掌握简单的雷达使用方法 学会运用雷达来测量目标物厚度 学会对雷达测量数据作简单的分析，并 能做出正确处理。 *黄凯丽：电信一班，负责幻灯片的制作 *刘稳：电信一班，负责实地雷达测量 *崔静：电信一班，负责碑文石的实际测量 *文清：电信一班，负责讲解的幻灯片 *王冬冬：电信二班，负责实验计划书的完成 *林军峰：电信二班，负责测量中的实验数据记 录 *张延涛：电信二班，负责雷达数据处理及误差 分析 雷达所发射的电磁波能 够穿透绝大多数非金属 介质，当电磁波遇到目 标物时能发生反射和折 射

5、，如图（1）所示 由于介质的介电常数不 同，电磁波在不同介质 中的传播速度不同。其 表达式为： 式中：C为光速; 为介电 常数。 / c 图（1） 雷达通过天线发射高频 电磁波，穿透目标物， 再由天线接收反射回来 的电磁波。则脉冲波行 程需时： 厚度计算，由于此处 x=0，故计算式为： H=(tH=(t* *v)/2v)/2 式中：H为物体厚度；V 为电磁波在物体中传播 速度；t为电磁波由表 面传至内部和另一表面 的双向走时。 /xz4t 22 反射探测原理 团结就有力量和智慧团结就有力量和智慧 介电常 数7 时间窗 当前回 波 =7 回波条 数 50150220300465576 t13.5

6、5 3.62 3.68 3.70 3.733.75 t213.12 13.1513.25 13.3413.4013.48 t 9.579.539.579.649.679.73 h(cm)41.014 38.571 41.014 41.314 41.442 41.700 相对误差相对误差=绝对误差绝对误差/真值真值 绝对误差绝对误差=测量结果测量结果-真值真值 n xS A )( 类不确定度 3 %2 最大相对误差 类不确定度B 10 1 1 i i h n 平均值 in xx i i 10 1 2 )( 平均 标准差 回波条数50 150220300465576 t13.553.62 3.683.703.733.75 t213.1213.1513.2513.3413.4013.48 t 9.759.539.579.649.679.73 h(cm)41.04138.57141.01441.31441.44241.700 绝对误差3.5141.0713.5143.8143.9424.200 相对误差 0.09360.02860.09370.1071 0.1051 0.1120 A类不确 定度 0.0713 B类不确 定度 0.0647 平均值 4