探地雷達(dá)在地下管道探測(cè)中的應(yīng)用

1、道路交通與檢測(cè)原理實(shí)驗(yàn),——探地雷達(dá)地下管道測(cè)量,,,Team members introduction and division of labor,崔 妍：電信一班 陳豪杰：電信一班孫采紅：電信一班譚魏萌：電信一班李 洋：電信二班揭雄英：電信二班王宏智：電信二班,實(shí)驗(yàn)摘要及目的,實(shí)驗(yàn)背景及原理,原始數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理及誤差分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)論及心得體會(huì),參考文獻(xiàn)及附錄,實(shí)驗(yàn)講解,Ppt由掲雄英，孫采紅

2、，崔妍合作完成。實(shí)驗(yàn)報(bào)告由譚魏萌匯總完成。,Experiment Purpose,熟悉探地雷達(dá)的使用方法掌握探地雷達(dá)的的工作原理了解使用探地雷達(dá)進(jìn)行地下管道探測(cè)的實(shí)驗(yàn)思想簡(jiǎn)單了解和觀察探地雷達(dá)測(cè)量過(guò)程中的波形變化及波形分析； 增強(qiáng) 同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)合作精神,Experimental background,目前我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展迅速，城市地下管道縱橫 交錯(cuò)，地下管道維修與改建工作變得十分復(fù)雜，有效

3、 的探明地下管道顯得越來(lái)越重要。而在地下管道建設(shè) 中 ，探明地下管道的分布，一直是人們所關(guān)注的重點(diǎn) 傳統(tǒng)的探測(cè)方法已無(wú)法適應(yīng)目前的發(fā)展需要，人們開(kāi) 始尋找一種理想的探測(cè)方法。 探地雷達(dá)作為一種高分辨的探測(cè)技術(shù)，可以對(duì)深 淺地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)填圖和對(duì)地下目標(biāo)進(jìn)行無(wú)損探測(cè) 等。相對(duì)于傳統(tǒng)

4、方法來(lái)說(shuō)有很多優(yōu)點(diǎn)，因此探地雷達(dá) 測(cè)量技術(shù)在未來(lái)的前景越來(lái)越明朗。,現(xiàn)代各種便捷探地雷達(dá),EXP5000可視性探地雷達(dá),mala探地雷達(dá)（隧道應(yīng)用）,RAMAC X3M工程探測(cè)型探地雷達(dá),RD1000探地雷達(dá),本實(shí)驗(yàn)所采用的雷達(dá),超寬帶探地雷達(dá)工作原理圖,實(shí)驗(yàn)原理介紹,探地雷達(dá)利用高頻電磁波(主頻為數(shù)十 兆赫至數(shù)百兆赫以至千兆赫)以寬頻帶 短脈沖形式，探地雷達(dá)探測(cè)示意圖如圖1所示，由于所夾空氣

5、很薄，且介電常 數(shù)很小，故空氣層可以忽略，如圖2 由地面通過(guò)天線T送入地下，經(jīng)地下地 層或目的體反射后返回地面，為另一天 線R所接收。脈沖波行程需時(shí)： 物體厚度檢測(cè)，計(jì)算物體中電磁波傳播速度： V=C/√σ 式中：C為光速;σ為介電常數(shù)。 故厚度計(jì)算，此處x=0，計(jì)算式為： H=(t*v)/2

6、 式中：H為物體厚度；V為電磁波在物體中傳播速度；t為電磁波由表面?zhèn)髦羶?nèi)部和另一表面的雙向走時(shí)。,,,,圖2,實(shí)驗(yàn)步驟,1）測(cè)量地下管到地面的深度 利用米尺測(cè)量所要測(cè)量目標(biāo)的深度，測(cè)量4次， 記為D1,D2,D3,D4, 記錄數(shù)據(jù);2）調(diào)節(jié)儀器 接通電源，等待大概10-15 分鐘待儀器預(yù)熱完畢，運(yùn)行正常后方可使用。與計(jì)算機(jī)連接，打開(kāi)軟件。連接根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案調(diào)節(jié)主要參數(shù)：設(shè)置時(shí)窗時(shí)間，10

7、-20ns；工作頻率，選取400MHz;,,雷達(dá)參數(shù)設(shè)置,（3）圖像獲取 啟動(dòng)顯示軟件，推著小車(chē)，讓實(shí)驗(yàn)雷達(dá)緊貼在地面上移動(dòng)，發(fā)射天線會(huì)向地下連續(xù)發(fā)射脈沖電磁波，在碰到地下管道上表面時(shí)傳播的電磁波將產(chǎn)生反射波，接收天線接收反射波，計(jì)算機(jī)會(huì)顯示雷達(dá)圖像，當(dāng)圖像附帶整個(gè)窗口，且穩(wěn)定輸出后，停止測(cè)量，保存雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像。從圖像讀取并記錄6組深度數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)增益，使得到不同的實(shí)驗(yàn)圖像以進(jìn)行比較。注意：每次接收的記錄組成了探地

8、雷達(dá)時(shí)間剖面圖像。橫坐標(biāo)為天線在表面測(cè)線上的位置，縱坐標(biāo)為雷達(dá)脈沖從發(fā)射天線發(fā)出的經(jīng)各界面反射回到接收天線的雙程走時(shí)及雷達(dá)到達(dá)距離。（4）關(guān)閉儀器，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。,雷達(dá)實(shí)時(shí)偽彩圖（自動(dòng)增益）,直達(dá)波,時(shí)窗,上表面反射波,雷達(dá)實(shí)時(shí)偽彩圖（100倍增益）,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄,平均值,用直尺測(cè)量的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)分析及其處理,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,查1、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定設(shè)A為待測(cè)量，在重復(fù)性條件下，進(jìn)行n次獨(dú)立觀測(cè)得到的測(cè)量列為x1,x2,……xn。（

9、1）測(cè)量列的算術(shù)平均值為 0.58 （2）實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(x)。實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差也就是測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差，它是X所服從的統(tǒng)計(jì)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ的估計(jì)值。 UA=0.027（3）平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。按A類(lèi)方法評(píng)定得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為 ∑（xi-x）2=0.037,2

10、、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定B類(lèi)不確定度評(píng)定的一般做法是：先利用一切可以利用的信息和經(jīng)驗(yàn)判斷被測(cè)量X的值落入?yún)^(qū)間(x-a,x+a)的概率p，再假設(shè)被測(cè)量的概率分布，進(jìn)而獲得對(duì)應(yīng)于置信水平p的置信因子k，則B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB可由下式計(jì)算： uB=a/k式中，a為置信區(qū)間；k為置信因子。分辨力是指儀器能有效辨別的最小示值差。 在獲得儀器的分辨力為δx的情況下，其分辨力就是最末一位讀數(shù)改變“1”時(shí)的讀數(shù)

11、誤差。此時(shí)，取a=δx，并認(rèn)為誤差分布為均勻分布，則 uB=a/√3=δx/√3=0.29δx 取δx為0.01m,3、計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度直接測(cè)量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算。假設(shè)各不確定度分量互不相關(guān)，x有m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ui（x），i=1,2，……m，則 uc=√（∑u

12、i2） uc=0.0264、確定標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度就是確定公式U=kuc中包含的因子k或者Up=kpuc中的kp。對(duì)于U=kuc，國(guó)際上約定采用k=2。5、確定近似值為 0.58±0.05m (k=2),實(shí)驗(yàn)結(jié)論,該地下管道距離地面約為0.6m，經(jīng)過(guò)雷達(dá)實(shí)測(cè)， 平均誤差在5%以?xún)?nèi)，我們測(cè)的平均誤差為3.3%， 故證明該型雷達(dá)具有良好的實(shí)用價(jià)值，能在很大