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YAO Jian ZENG Zhao-fa HUANG Ling ZHANG Dai-guo College of GeoExploration Science Technology Jilin University Changchun China 《吉林大学学报(地球科学版)》2006,(Z2)
系统地介绍了基于矢量网络分析仪的步进频率探地雷达系统的基本原理及组成,同时采用该系统进行了野外勘探实验.通过对实验结果进行分析表明,低频探地雷达系统适合野外应用并具有准确的探测结果。 相似文献
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阵列式观测是探地雷达系统研制和新型探测方法的一个重要发展趋势,而同形多源并发地下目标响应特征分析成为系统研制和数据处理研究的基础和前提。阵列式天线的多源并发信号及目标反射信号存在复杂的极化特性,但同时也包含更多目标特征的响应信息。本文针对基于似平面波探地雷达系统,分析了目标体在极化平面波照射下的响应特征,从多极化信号角度分析典型地下目标体形态特征;并采用时域有限差分正演分析方法,通过对阵列天线接收到的数据沿时间轴进行积分来获得目标在地表投影的分布情况,分析了一维及二维分布的收发天线阵列对目标的检测。研究成果表明,多极化综合特征分析能够有效改善目标检测的稳定性,提高目标响应信号的信噪比,减弱天线方向图和目标散射截面闪烁对数据剖面的影响,降低数据处理和解释的难度。 相似文献
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由于探地雷达系统大多采用超宽带窄脉冲信号,因此要求天线具有极宽的工作带宽。利用矩量法对线性离散电阻加载蝶形天线进行分析,结果表明,线性离散电阻加载在使天线获得宽带特性的同时,并使辐射的脉冲信号拖尾变得平稳,因此能够满足探地雷达系统的需要。 相似文献
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《物探与化探》2017,(6)
低频探地雷达系统多配置无屏蔽天线,抗干扰能力差。针对中心频率15 MHz的低频探地雷达天线,以铁丝网作为屏蔽材料,设计制作了3种尺寸(长×宽×高分别为:12 m×12 m×5 m、11 m×11 m×5 m、9.6 m×9.6 m×5 m)的屏蔽装置,对接收天线和发射天线分别进行了屏蔽干扰实验研究。结果表明:网孔为1 cm×1 cm,丝径t为0.15 cm铁丝网是制作屏蔽装置的有效材料;对接收天线单独进行电磁屏蔽时,三种尺寸的屏蔽装置均显示出较好的屏蔽效果,其中最佳尺寸为11 m×11 m×5 m;对发射天线单独进行电磁屏蔽时,只有11 m×11 m×5 m尺寸的屏蔽装置最有效,另外两种尺寸的装置屏蔽效果相对较差;相对而言,给接收天线单独增加屏蔽装置要比单独给发射天线增加屏蔽装置好。实验结果为下一步研发实用化的低频探地雷达屏蔽装置打下了良好基础。 相似文献
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极低频电磁方法是近几年来在我国首先发展起来的地球物理新方法,可以应用于资源、能源及深部工程地质勘查中,其特色之处是在高阻区建立近南北方向和近东西方向两个长达上百公里的人工固定发射源,发射大功率电磁信号。2015年11月底发射台建设完成后,首要任务是检测远处记录的极低频电磁信号的强度和有效性,为此,我们在距发射源960 km的华北油田任丘盆地开展了首次信号测试试验:用高精度采集站接收发射信号,然后进行分段频谱分析,获得接收信号的频率谱,通过分析接收信号频谱的强度与信噪比评价发射信号的质量和有效性。在试验正式开始之前,先用10个均匀分布的频率确定最佳发射时间长度,其他频率的发射时间长度通过内插获得,以节省发射时间。通过试验,在离发射源960 km处成功检测到了电磁场有效信号。当东西方向天线发射频率高于0.353 78 Hz和南北方向天线发射频率高于1.4151 Hz时,与发射源方向一致的电磁场分量的信噪比都大于3,认为信号可靠可测。这次试验初步认定建成的发射台能够发射有效信号,可允许在全国各地进一步实施各种检测和联调试验研究。 相似文献
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为了使阵列式激发极化接收机采集通道一致,需要设计特定的校准信号源,为此设计和实现了以USB2.0为通信协议的类激发极化信号源。系统以直接数字合成技术(DDFS)理论为基础,采用大规模现场可编程门阵列技术,设计了DDFS内核,结合M atlab产生上述模型响应的数据。该类激发极化信号源输出电压可以在1μV~1 V可调,步进为0.038μV,信噪比大于40 dB,输出频率为1、0.25、0.125、0.062 5 Hz,误差为1.8×10-5Hz。该类激发极化信号源已经在分布式阵列电磁接收系统的主站的多通道校准工作得到了应用。 相似文献
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为了快速检测青藏铁路路基冻融等病害,研制了专用探地雷达的实时数据采集、处理与传输系统。采用高速、高精度并行模数转换器,结合现场可编程逻辑阵列(FPGA)技术和通用串行总线(USB)实现雷达回波数据快速、实时传输,采用高性能浮点数字信号处理器对雷达回波数据进行实时处理。针对专用探地雷达三个天线同时工作,设计了3个实时数据采集、处理与传输通道。测试结果表明该系统达到了较高的数据吞吐率,满足探地雷达在青藏铁路上实施快速、连续检测的要求。 相似文献
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本文针对阵列式天线探地雷达系统的目标成像问题,理论模拟分析了最小二乘(LS)估计、Capon估计、幅度相位估计(APES)三种波束形成算法在目标回波到达角(direction of arrival,DOA)估计上的效果和精度,提出了基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法。该方法综合利用多输入多输出(MIMO)阵列信号估计得到的目标回波信号DOA和阵列空间观测信息对目标体进行成像,通过成像点空间扫描对各测点估计DOA幅度值在成像点的加权积分进行目标定位及反射强度估计。该方法实现简单高效,可以广泛应用于地下简单目标体的快速成像。 相似文献
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基于多采样率FIR数字滤波技术的CSAMT信号提取 总被引：4，自引：0，他引：4
在可控源音频大地电磁测深(CSAMT)中,通过接收机同步记录发射频率的信号,以获取高质量的观测数据.但受环境电磁干扰的影响,接收系统观测得到的原始资料是包含多种频谱的时间序列,这种时间序列中所包含的无用信息常常淹没了发射频率的信号.通过分析CSAMT时间序列的特征,将多采样率FIR数字滤波技术引入到CSAMT的信号提取中.实测资料的数据处理结果表明,运用该方法能有效提取待测信号并压制噪声,使处理后的结果更接近于实际.可取得较满意的效果. 相似文献
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电性参数、系统参数以及处理方法,对探地雷达的探测深度、分辨率以及精度有重要的影响。这里主要讨论发射脉冲波形对探地雷达响应的影响,即首先产生汉宁、高斯、柯西和泊松四种窗函数所对应的发射脉冲波形,然后通过二维时域有限差分正演模拟方法分别获得上述激发波形在钢筋模型和薄层模型的响应,最后在分析响应结果的基础上,总结出不同激发波形对横向和纵向分辨率的影响。从正演模拟结果可以发现,在同一地电模型和相同的发射天线中心频率情况下,发射脉冲波形的宽度越小,其探测分辨率越高,探测深度越浅;柯西脉冲波具有较好的横向分辨率,而高斯脉冲波在横向和纵向上都具有较好的分辨率。所获得的结论对于不同地电模型的正演模拟以及探地雷达数据的解释,具有一定的指导作用。 相似文献
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探地雷达系统的温漂现象、有耗媒质的低通效应以及天线与地面间耦合性的下降会导致回波变形，使有效雷达回波与零偏分量混叠，不利于弱小信号检测。传统的前端修正方法和后处理方法，旨在提高发射效率，去除杂波噪声，并未改善系统的信噪比和灵敏度。因此，该文采用时变零偏实时校正方法对等效采样电路进行改进，单独控制每个采样的零偏系数，并且每次采样实时更新叠代，避免将直流、低频成分与有效信号同时送入后续程控放大电路，保证了弱信号的正确采集及系统的动态范围。实验验证了该方法的有效性及可行性，已应用于新型号数字化探地雷达产品。 相似文献
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GPS一机多天线公路高边坡实时监测系统研究 总被引：2，自引：1，他引：1
根据一机多天线思想,建立了GPS一机多天线公路高边坡监测系统,降低了系统成本。其由野外采集子系统和室内控制子系统组成。前者将天线阵列采集的GPS信号,经分时器、信号放大器、无线路由器、WLAN天线传输至后者,经数据处理得各监测点的坐标数据。在单历元数据处理中,利用GPS采样密度高、监测点前后2次变形量较小的特点,由卫地距双差值 、载波相位双差值 、波长 ,计算出整周模糊度 的非整数解,再采用ROUND函数使其变为整数,得到整周模糊度。有了整周模糊度,双频GPS接收机的载波相位定位精度一般可达±5 mm,既能满足公路高边坡实时监测的精度,又解决了卫星信号在不同天线通道间切换产生的周跳问题,使数据处理简化。 相似文献
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钻孔雷达是探地雷达的一种。传统的钻孔雷达可以确定目标地质体的深度,却无法判定目标地质体的精确方位;定向钻孔雷达不仅可以确定目标地质体的深度,还可以精确地确定目标地质体的方位。本文研究的定向钻孔雷达包括1个发射天线和4个接收天线。本研究通过增加移动窗口,进行窗口内的方位识别计算来实现残差法的改进。传统的残差法只能对一个目标进行方位识别;改进后的残差法可对井眼周围任意多个目标进行方位识别,并且利用4个接收天线所接收到波形的不同来确定目标地质体的精确方位,并开发了三维成像算法。最终利用模型得到合成数据,求得方位角,结合方位角进行三维成像,三维成像结果中井眼的正东方向和正南方向都有一个明显的异常,与原模型吻合良好。 相似文献
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《物探与化探》2017,(6)
通过对低频探地雷达在青藏高原冻土带环境下的探测深度、分辨率及反射特征分析的正演模拟来研究其在冻土带天然气水合物勘探中的可行性和关键参数。首先通过雷达测距方程计算确定了理论上探地雷达的最大探测深度与发射频率、地下介质电阻率、介电常数之间的关系,并根据电磁波反射理论计算满足冻土带天然气水合物探测深度所需的系统增益;随后通过低频探地雷达分辨率计算和仿真模拟来确定低频探地雷达在大尺度(200 m)范围的广义分辨率;最后参考已经发现天然气水合物的木里地区基本情况设计冻土及天然气水合物模型,利用时间域有限差分(FDTD)方法进行二维正演,获得了探地雷达信号在冻土带底界以及天然气水合物顶、底界的反射特征,为野外实测数据的处理及解释提供有用信息。研究结果表明,采用中心频率小于等于15 MHz且系统增益大于165 dB的低频探地雷达在地表电阻率较高的冻土区能够满足天然气水合物储层的探测深度要求;分辨率计算及仿真模拟表明低频探地雷达在满足一定条件下在200 m深度可以达到探测深度1%的广义分辨率;探地雷达信号在冻土底界、天然气水合物顶、底界均存在明显的强振幅和频率突变特征;理论计算结果认为应用低频探地雷达直接探测冻土带天然气水合物是可行的。 相似文献
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综合多频率地质雷达天线探测活断层浅层结构——以玉树活动断裂为例 总被引：2，自引：2，他引：0
地质雷达技术具有操作性强、分辨率高、探测深度深、对地表环境无破坏和可重复探测等特点,在活断层探测中具有很大的优势。为验证综合多中心频率地质雷达天线探测活断层地下浅层结构效果,以民主村处发育的玉树活动断裂为研究对象,采用25 MHz、100 MHz、250 MHz和500 MHz中心频率的地质雷达天线对活断层浅层结构进行探测,并与探槽剖面进行效果对比。研究结果表明:低中心频率的地质雷达天线（25 MHz和100 MHz）可获取大范围内深度较深（约32 m）的活断层地下浅层结构的整体形态,从雷达图像上可识别出主断层分布范围、断层倾向及地下浅层结构等;而中高中心频率的地质雷达天线（250 MHz和500 MHz）则可获取局部范围内深度较浅（约3 m）的地下浅层结构,尤其是500 MHz天线。探测结果与地表构造地貌形态和探槽剖面地质构造一致,表明综合多中心频率地质雷达天线探测玉树活动断裂浅层结构的有效性和适用性,为活断层研究提供多尺度数据及方法支持。 相似文献
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概述了钻孔雷达的主要应用领域和在探测地下孔洞、地下裂缝等方面的优势, 并介绍了相关技术在国内外的发展现状, 同时对钻孔雷达天线设计的难点和特殊性进行了说明。文中介绍了天线的自行设计实例, 同时用实验中测量的驻波比VSWR等参数分析了天线的匹配特性, 并构建了三维天线模型, 将设计实例中的天线基于时域有限差分法对其方向性能进行仿真, 其方向性优于标准值。在设计的水槽实验中测试本天线架构的钻孔雷达系统, 获得了满意的测量数据。分析检验了整个系统和天线的工作状况, 实验表明天线主要性能满足设计和工程应用要求, 可应用于实际勘探; 并对采用本天线的钻孔雷达系统的探测能力和应用前景进行了评估, 钻孔雷达系统在花岗岩、石灰岩等岩层中的探测距离可到几十米至100 m。 相似文献