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產(chǎn)品與服務(wù)

探地雷達(dá)在新興領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用

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一、研發(fā)背景
自上世紀(jì)70年代以來，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展以及先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，探地雷達(dá)也有了更深層次的研究，其實際應(yīng)用范圍也在迅速擴(kuò)大，已經(jīng)從冰層、鹽礦等弱耗介質(zhì)逐漸擴(kuò)展到土層、煤層及巖層等有耗介質(zhì)，在考古、礦產(chǎn)資源勘探、災(zāi)害地質(zhì)勘查、巖土工程調(diào)查、工程質(zhì)量檢測、工程建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查和軍事探測等眾多領(lǐng)域均發(fā)揮出了重要作用。如今，應(yīng)用在地面監(jiān)測、鉆孔、煤礦探水以及航空衛(wèi)星上的探地雷達(dá)系統(tǒng)也已面世，不但使人們在生產(chǎn)生活中的安全隱患大大減少，而且也為人類探索未知世界創(chuàng)造了更多有利條件。
在我國，探地雷達(dá)的研究和應(yīng)用也逐漸趨于成熟，多家科技公司紛紛推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多種規(guī)格和型號的探地雷達(dá)產(chǎn)品。作為一家高新科技企業(yè)，我司在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)微波的傳播特性，利用其對電磁衰減大的非金屬材料具有較強(qiáng)的穿透能力，不穿透導(dǎo)電性好的材料以及其對材料、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的性質(zhì)、缺陷能夠進(jìn)行非破損檢測與診斷的技術(shù)特點，研發(fā)設(shè)計出了多款經(jīng)濟(jì)適用的探地雷達(dá)產(chǎn)品，在水泥管道、高速公路、地雷的探測以及塌方搜救、室內(nèi)人員定位等項目中均體現(xiàn)出了較強(qiáng)的技術(shù)和性能優(yōu)勢，在業(yè)界贏得了良好的口碑和眾多用戶的支持。
二、探地雷達(dá)工作原理
(一)傳統(tǒng)探地雷達(dá)工作原理
由于雷達(dá)波是頻率為300MHz-300GHz 的微波，屬于電磁波，其真空中相應(yīng)的波長為lm-lmm ，在電磁波譜上處于遠(yuǎn)紅外線至無線電短波之間。當(dāng)波長遠(yuǎn)小于物體尺寸時，微波的傳導(dǎo)和幾何光學(xué)相似，即在各向同性均勻介質(zhì)中具有直線傳播、反射折射的性質(zhì)；而當(dāng)波長接近物體尺寸時，微波又有近于聲波的特點；加之其對物體的電磁特性十分敏感，所以研究人員利用了雷達(dá)波的這些特點研制出了探地雷達(dá)，即通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，再通過接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時遇到存在電性差異的界面時發(fā)生反射，根據(jù)接收到電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時間的變化特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度等。
例如在壩體滲漏探測中，滲透水流使?jié)B漏部位或浸潤線以下介質(zhì)的相對介電常數(shù)增大，與未發(fā)生滲漏部位介質(zhì)的相對介質(zhì)常數(shù)有較大的差異，在雷達(dá)剖面圖上產(chǎn)生反射頻率較低反射振幅較大的特征影像，以此可推斷發(fā)生滲漏的空間位置、范圍和埋藏深度。

探地雷達(dá)工作原理示意圖

電磁波碰到地下物體后的反射示意圖

探地雷達(dá)記錄的回波曲線

（二）新型深層探地雷達(dá)原理設(shè)計及構(gòu)成

以上兩圖是我司深層探地雷達(dá)的原理設(shè)計及構(gòu)成，其是利用地下不同物質(zhì)電阻率不同的原理，結(jié)合人工超低頻電磁波的良好的穿透能力及現(xiàn)代弱信號處理技術(shù)，通過對礦山災(zāi)害水體反射的某些特征信號的反演，確定其在地層中的有無及位置信息。通過提取特征信號的特征參數(shù)，再結(jié)合相關(guān)證據(jù)理論融合算法，完成對地層地質(zhì)信息的立體反演。
三、探地雷達(dá)優(yōu)勢及特點
1、采用大幅度脈沖發(fā)射機(jī)，增加了探測深度，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
2、可快速檢測，且同時接多根天線進(jìn)行測量，可與RAMAC 100，250，500和800兆屏蔽天線兼容，用戶可根據(jù)探測深度需要選擇不同的天線。從而提高工作效率；
3、良好的防塵、防潮、防震以及無同步電纜（即發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間采用無線方式進(jìn)行同步）設(shè)計，更適合野外勘探作業(yè)，使其在野外工作具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和實用性；
4、具有內(nèi)置數(shù)據(jù)自動疊加功能，可以使數(shù)據(jù)質(zhì)量和采集速度達(dá)到較佳值；且該雷達(dá)不需要光纖或電纜，因此數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量好；
5、支持光標(biāo)進(jìn)行深度校準(zhǔn)和確定目標(biāo)；
6、系統(tǒng)選用內(nèi)置式可充電電池，結(jié)構(gòu)緊湊、性能堅固耐用、重量輕，運(yùn)輸和使用均十分便利；
7、效率高、成本低，每千米作業(yè)面作業(yè)時間小于1小時，采集勞動強(qiáng)度小，設(shè)備輕便；  ；
8、插入和播放捆包軟件，操作簡單，適用范圍廣。
四、主要技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)
1、探測作用距離：井下≥200m；地面≥1500m；
2、探測分辨率：≤5m，根據(jù)具體要求分辨率可調(diào)；
3、每千米作業(yè)面作業(yè)時間：≤1小時；
4、顯示：14.1寸高性能軍用筆記本電腦顯示;
5、電源：井下24V可充電電源，連續(xù)工作時間8小時；地面140～240V發(fā)電機(jī)電源，連續(xù)工作12小時以上；
6、重量：井下≤20kg；地面≤35kg；單體重量 ≤10kg
7、工作溫度：-40 ℃ ～+60 ℃
8、前放增益：8，32
9、主放增益：16，32，64，128，512，1024
10、工作基頻：領(lǐng)先、二、三、四基頻
11、采樣時窗：≥ 30門
12、動態(tài)范圍：180dB
13、分辨率：較大29位
14、輸出：較大100A
15、A/D轉(zhuǎn)換：24bit
五、應(yīng)用范圍
探地雷達(dá)用途十分廣泛，涉及到我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的方方面面，在市政工程實施、地下管線檢測、礦藏探測、隧道超前預(yù)報、公路的施工、勘察和養(yǎng)護(hù)、塌方救援以及人員定位等項目中無不用到該產(chǎn)品，其具體應(yīng)用領(lǐng)域如下：
1、可用于檢測各種材料，如巖石、泥土、礫石，以及人造材料如混凝土、磚、瀝青等的組成等；
2、可確定金屬或非金屬管道、下水道、纜線、纜線管道、孔洞、基礎(chǔ)層、混凝土中的鋼筋及其它地下埋件的位置等；
3、可檢測不同巖層的深度和厚度，并常用于地面作業(yè)開工前對地面作一個廣泛的調(diào)查等。
4、煤礦含水層探測，斷層產(chǎn)狀及含水性探測，煤層采空區(qū)、老窖區(qū)積水探測；
5、探測金、銀、銅、鐵、鋅等良導(dǎo)性礦埋深和產(chǎn)狀，探測蘊(yùn)礦構(gòu)造；
6、探測非煤礦井老窖及其含水性；
7、干旱地區(qū)尋找地下水等。
六、工程實例
1、探地雷達(dá)在公路施工質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

路段層厚及鋼筋分布雷達(dá)剖面

公路下的脫空檢測剖面

2、探地雷達(dá)在隧道檢測中的應(yīng)用

3、探地雷達(dá)在煤礦探水中的應(yīng)用

上圖中領(lǐng)先張為為某金礦區(qū)深部找礦工作。該礦區(qū)兩側(cè)發(fā)育有斷裂，己知金礦受沂水湯頭次級斷裂控制，為蝕變巖型金礦。為了探明金礦在深部的蘊(yùn)藏遠(yuǎn)景，必須探明次級斷裂帶的延伸情況。為此，在該區(qū)布置了10條探測剖面，圖為第10線剖面的二維反演結(jié)果。
第二張圖為某重度危礦，經(jīng)探測，設(shè)計出最可能的礦區(qū)鉆孔4處，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值礦石3處，領(lǐng)先不是礦石的是廢棄礦井老害水。

該礦為廢棄煤礦，因水害嚴(yán)重導(dǎo)致礦井廢棄，已知井下采空區(qū)已積水?？碧浇Y(jié)果如圖所示，在距離地面450 到500 米位置，水平剖面可以明顯看出該區(qū)域已經(jīng)明顯存在大量積水（藍(lán)色區(qū)域），垂直剖面也可以看出在450 到500 米區(qū)域，有積水存在（藍(lán)色區(qū)域），并且互相連接貫通。

該地區(qū)地下為高阻區(qū)（空洞），綿延2 平方公里，發(fā)生洪澇災(zāi)害時，地面水回灌入地下溶洞，引起地質(zhì)發(fā)生變化，地面產(chǎn)生震動。當(dāng)洪災(zāi)過后，溶洞中的水滲漏，地質(zhì)結(jié)構(gòu)再次發(fā)生變化，地面再次產(chǎn)生震感，這就是該地區(qū)發(fā)生3000 多次3 級以下地震而沒有強(qiáng)震的原因。
4、探地雷達(dá)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用

七、技術(shù)支持與售后服務(wù)
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