探地雷达通常使用化无线电波10 MHz到2.6 GHz范围内的频分。探地雷达发射器和天线向地面发射电磁能。当能量遇到埋藏物体或不同介电常数材料之间的边界时,会反射回地表。然后接收天线会记录反馈信号的变化。其所涉及的原理与地震学类似,除了探地雷达方法采用的是电磁能而不是声波能,而且能量可能在地下电性能变化的边界处反射,而不是像地震能那样在地下机械性能变化的边界处反射。此篇就探地雷达子波性与反射界面的关系行探讨。
探地雷达是利用雷达脉冲对地下行成像的种地物理方法。这种无损检测方法利用无线电频谱中微波波段的电磁辐射,探测地下结构的反射信号。探地雷达可应用于各种介质,包括岩石、土壤、冰、淡水、路面和建筑物。在合适的条件下,从业者使用探地雷达探测地下物体、材料性能的变化以及空洞和裂缝。
探地雷达反射回波的性通常与反射界面上下层介质的介电性有关,根据探地雷达反射系数的公式可知,如果上层介质介电常数小于下层介质,则为负反射,此时反射回波的性与波性相反;如果上层介质介电常数大于下层介质,则为正反射,此时反射回波的性与波性相同。
以探地雷达为例,蝶形天线子波发射波形,雪崩式发射二管发射个正弦波,单脉冲正弦波子波偶合到空气中变成个Ricker子波。
对于该公司大分雷达天线来说,其波耦合成ricker子波形态,而且通常为正-负-正的形态(主性以负波为主)。
了解了天线的波形态与性,那么根据反射系数的公式,当反射界面上层介质介电常数小于下层介质时,反射系数为负,反射回波性与波相反,将以正波为主性。同理如果反射界面上层介质介电常数大于下层介质时,反射系数为正,反射回波性与波相同,将以负波为主性,因此对于实测雷达剖面图,可以此为依据来判断上下层介质介电常数的关
隧道衬砌拱实测剖
电磁波由混凝土到空气,反射系数为正,主性以负波为主。假如该脱空位置充满水,因水介电常数大于混凝土,电磁波从混凝土入水中反射系数为负,主性将以正波为主。
隧道衬砌实测剖
其中红点处为钢筋双曲线异常,电磁波由混凝土到金属,介电常数由小到大,反射系数为负,其主性为正波;而红框中为脱空异常,电磁波由混凝土到空气,反射系数为正,其主性为负波。
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