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简单谈谈地质雷达成像原理之--探地1雷达原理简介

1．1雷达的定义

雷达是指“发射电磁波信号并接收在其作用范围内的被观测物体（目标）的回波的装置”[1]。雷达（radar）源于“radio diction and ranging”的首字母缩写。现存的许多有用的系统都有同样的描述。有时，人们使用声波（或超声波）而不用电磁波，这样的系统成为声纳。按这种定义，蝙蝠使用的是声纳而并非雷达。声纳的原理和雷达的原理很相似，但声纳不在本书的讨论范围内。如无特别声明，本书假设电磁波能量从雷达硬件输出到天线，再从天线辐射出去，而后从一个或多个物体返回的回波通过先前辐射能量的天线接收，***后传输回雷达的硬件设备。这样的雷达成为单站雷达，也就是说，电磁波的发射和接收在同一位置处。有时我们也会提到双站，多站雷达。在双站雷达系统中，发射天线和接收天线在不同位置处。在多站雷达系统中，可能电磁波从一个或多个位置处发射，并在一个或多个位置处接收。对于雷达讨论详见参考书目[2-16]。

1．2雷达简史

雷达的历史，特别是早期历史富有传奇色彩。当Budrieri[17]，Burns[18]，等人作好一批优1秀的***之后，雷达的历史就随之开始了。在1886年Heinrich Hertz证实了无线电波的传播。1904年德国的杜塞尔布市的Huel***eyer获得了第1个雷达的专利。Huel***eyer称他的发明为“发射、接收赫兹波的装置，如在波的投射方向上存在金属物体如舰船、火车等，探***达厂家，该装置可以示警”。1922年Tayler和Young在华盛顿的海1军实验室完成了第1部舰船探测雷达。1922年Hyland制作了第1部飞机探测器。在1941年美国陆1军的雷达发现了接近珍珠港的日军机群，但当值的军官认为那是假目标。***期间，英国的Chain Home雷达系统的快速发展，对于英国成功的防御德军的空1袭起了很重要的作用。战后，雷达更是飞速发展，人们制造出了各种类型的雷达一直延用至今。

国外探地1雷达技术发展状况

在国外将雷达原理用于探地，早在1910年就已提出，然而只是在高频微电子技术以及计算机数据处理方法迅速开展的今天，这项技术才获得本质性的进展。现在在国外，探地1雷达不仅在探测装备上高度集中了现代技术领域的成就而得到了极大的改善，它的应用领域也正在迅速开拓。美国、加拿大、瑞典、日本以及西欧等国正大力开发这一技术，服务业务也日益增多。有关该项技术方面的应用成果和文章，已频繁地出现在一些期刊、专门会议文集以及各种地球物理国际学术会议的报告中。

目前国内仪器公司代理经销的主流进口商用探地1雷达有美国地球物理探测设备公司（GSSI）的SIR系列，彼岸科技代理的加拿大探头及软件公司（SSI）的PulseEKKO系列，北京新衡运代理的瑞典地质公司（SGAB）的RAMAC系列，北京康泰1克代理的意大利RIS系列，由于这些仪器都需经代理商向国外厂家订购，费用中无一例外要包括出厂价、***费、运输费、关税、报关费、经销商的高额利润等项目，导致国外仪器价格昂贵，均在50~100万人民1币左右，探***达质量好，并且供货及***服务周期长，维修成本昂贵。

探地1雷达系统

探地1雷达主要由主机(主控单元)、发射机、发射天线、接收机、接收天线五部分组成。其他还可能包括***装置(如GPS、里程计或打标器(MARK))、电源以及手推车等。发射和接收天线成对出现，探***达价格，用于向地下发射和接收来自地下反射的雷达波。主机是一个采集系统，用于向发射机发送发射和接收控制命令(包括起止时问、发射频率、重复次数等参数)。发射机根据主机命令向地下发射雷达波．而接收机根据控制命令开始数据采集。经过采样和A/D转换，接收的反射信号转换成数字信号被显示和保存。 [3] 随着勘探需求的扩大以及探地1雷达技术的日益成熟．出现了越来越多的探地1雷达系统。国际上影响较大的商用雷达系统有美国GSSI(地球物理测量系统公司)的SIR系列、加拿***SI(Sensor and Software公司)的pulseEKKO系列和瑞典Mala公司的RAMAC系列。其他公司的产品如GDE、Penetradar、Rockradar、ERA Technology、NTT、JRC、EMRAD，探***达，以及国内LT—1、CBS—9000系列探地1雷达系统也各有特色。从发展趋势来看，探地1雷达仪器系统将具有以下特点：①功能***化，为满足某种单一探测对象或特殊探测目标而设汁，解决某一方面具体问题。如专用公路路面检测雷达、水泥混凝土无损检测雷达；②小型化，通过同化高速信号处理芯片(DSP)以及液晶显示面板使得仪器体积和重量大大降低，便于携带和野外施工。如GSSI公司SIR—3000系列、SSI公司的Noggin系列，主控采集单元已非常轻便，可单人走动测量；③多功能、多通道，多道或多阵列天线的开发和应用，实现三维数据采集、提供更丰富的地下信息。