新品速遞 | 新型寬頻帶雙頻探地雷達(dá)用于地下管線探測(cè)
時(shí)間：2021-2-4 來源：瑞科儀器微信公眾號(hào) 查看次數(shù)：4040
新型寬頻帶雙頻探地雷達(dá)
——用于地下管線探測(cè)
For underground pipeline detection
導(dǎo)讀
探地雷達(dá)
探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，簡稱GPR)，是采??線電波檢測(cè)地下介質(zhì)分布，以及對(duì)不可見?標(biāo)體或地下界?進(jìn)?掃描，以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)或位置的電磁技術(shù)。探地雷達(dá)具有分辨率高、無損、操作簡便、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，從數(shù)據(jù)采集到圖像處理實(shí)現(xiàn)了?體化?？蓪?shí)時(shí)輸出現(xiàn)場(chǎng)剖?記錄圖等優(yōu)勢(shì)，適用于各種環(huán)境條件，只要地下管線?標(biāo)與周圍介質(zhì)之間存在?夠的物性差異，就能被探地雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。探地雷達(dá)的管線探測(cè)能力，彌補(bǔ)了管線探測(cè)儀的探測(cè)缺陷，因此在城市地下管線的探測(cè)中得到普遍應(yīng)用。
原
理
探地雷達(dá)探測(cè)是以地下不同介質(zhì)的介電常數(shù)差異為基礎(chǔ)的?種無損物探?法。它通過發(fā)射天線向地下發(fā)射?頻電磁脈沖，主頻為數(shù)十兆赫?數(shù)百兆以?千兆赫，以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過發(fā)射天線T 送?地下，此脈沖在向地下傳播過程中遇到地層的變化界面會(huì)產(chǎn)生反射波。反射波傳播回地表后被接收天線所接收，并將其傳入主機(jī)進(jìn)行記錄和顯示，再經(jīng)過資料的后處理，進(jìn)行反演解釋便可得到地下巖、?層的分界面及地下管線的位置、埋深等參數(shù)。由于非金屬材質(zhì)的管道?般都具有較高的電阻率，與周圍介質(zhì)存在明顯的介電常數(shù)差異，因此采?探地雷達(dá)方法進(jìn)行探測(cè)，會(huì)有明顯的效果。
長期以來，在探地雷達(dá)的產(chǎn)品及應(yīng)用中，有三個(gè)問題一直無法徹底解決。
1、探測(cè)深度和分辨率問題
低頻天線探測(cè)深，但分辨率差；高頻天線分辨率好，探測(cè)深度又太淺
2、實(shí)時(shí)采樣問題
到目前為止，所有雷達(dá)廠家都采用單點(diǎn)采樣原理，這就意味著樣點(diǎn)數(shù)越多（時(shí)窗越大），雷達(dá)工作越慢，第一代至第三代探地雷達(dá)均為此技術(shù)。
3、天線帶寬問題
天線帶寬一直無法有效拓展，探測(cè)不同深度不同尺寸物體就要換更多天線來嘗試
針對(duì)以上問題，雷達(dá)廠家進(jìn)行了各種探索。以瑞典MALA公司為代表的探地雷達(dá)廠家提出如下幾種方案。
No.1
采用增強(qiáng)地面耦合的繩狀RTA天線解決分辨率和探測(cè)深度的問題，測(cè)試效果得到了改善，但是這種方式對(duì)屏蔽天線不適合。
No.2
通過提高脈沖重復(fù)頻率的方式解決采樣問題，最高脈沖重復(fù)頻率達(dá)到1000kHz，但由于受到電子元器件發(fā)展的限制，脈沖重復(fù)頻率無法達(dá)到更高。
No.3
盡量從天線形狀、脈沖信號(hào)寬度匹配等技術(shù)來增加帶寬。
但所有這些努力，都無法從根本上解決問題。2008年開始，MALA的研發(fā)人員嘗試全新的技術(shù)手段，經(jīng)過幾年的反復(fù)改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)，在2012年終于取得了革命性的突破。
2013年，瑞典MALA公司正式推出了采用RTS（實(shí)時(shí)采樣）和HDR（高動(dòng)態(tài)），雙頻的第四代EL系列探地雷達(dá)系統(tǒng)。
第四代EL系列探地雷達(dá)系統(tǒng)
采集速度更快
信噪比更高
帶寬更寬（±10db），頻率更豐富
數(shù)據(jù)分辨率更高
探測(cè)深度更深
RTS(實(shí)時(shí)采樣)技術(shù)
傳統(tǒng)的探地雷達(dá)一般采用單點(diǎn)采樣技術(shù)。每一個(gè)采樣周期，發(fā)射機(jī)都發(fā)射一個(gè)完整的脈沖信號(hào)，而接收機(jī)只能記錄其中一個(gè)點(diǎn)的信號(hào)，采集完一個(gè)完整的脈沖信號(hào)所需時(shí)間較長。原理如下圖所示：
實(shí)時(shí)采樣技術(shù)只需發(fā)射一次雷達(dá)脈沖信號(hào)，就可以采集完一個(gè)波形的所有樣點(diǎn)，采集速度和信號(hào)樣本是傳統(tǒng)雷達(dá)的幾百倍。原理如下圖所示：
HDR（高動(dòng)態(tài)）技術(shù)
典型的傳統(tǒng)單道雷達(dá)系統(tǒng)，天線具有正常的噪聲水平和正常的帶寬。
典型的傳統(tǒng)雙通道雷達(dá)系統(tǒng)，天線具有常噪聲水平，帶寬變寬。
采用HDR技術(shù)的瑞典MALA EL型探地雷達(dá)系統(tǒng)，天線噪聲水平更低，帶寬增加更多。
瑞典MALA EL系列探地雷達(dá)
MALA EL系列獨(dú)特的新產(chǎn)品-Easy Locator Pro WideRange HDR，它是目前市面上天線頻帶最寬的快捷檢測(cè)探地雷達(dá)設(shè)備，采用了最新的實(shí)時(shí)采樣（RTS）和高動(dòng)態(tài)（HDR）技術(shù)，內(nèi)置160MHz和670MHz雙頻天線，適用于淺層和深層的快速同步高分辨率數(shù)據(jù)采集-是您一站式解決方案的不二之選！
最新工業(yè)設(shè)計(jì)的推車具有更好的穩(wěn)定性和折疊功能，結(jié)合越野大輪，新的控制器支架，擁有更多鋰電池安裝空間及更好鎖緊力的電池蓋，現(xiàn)場(chǎng)使用體驗(yàn)更好。與 EL Pro WideRange HDR配套的Object Mapper V2.0軟件改進(jìn)了用戶界面和完善了在線地圖支持。
MAL? Easy Locator系統(tǒng)是堅(jiān)固、可折疊的GPR系統(tǒng)，具有出色的數(shù)據(jù)收集功能，可用于市政管線、道路空洞、路面路基結(jié)構(gòu) 、隧道超前預(yù)報(bào)及襯砌檢測(cè)、地質(zhì)勘察、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的探測(cè)和地下異常體的精確定位。MALA的實(shí)時(shí)采樣（RTS）和高動(dòng)態(tài)（HDR）技術(shù)意味著與傳統(tǒng)的GPR（單點(diǎn)采樣）技術(shù)相比，數(shù)據(jù)分辨率更高，信號(hào)噪聲更低，穿透深度明顯更好。
//MALA EL Pro WideRange HDR 控制器
技術(shù)參數(shù)
處理器 |
1.6 GHz Intel Atom |
顯示屏 |
高分辨率 1024×768 像素 高對(duì)比度 陽光下可讀 |
操作系統(tǒng) |
Linux |
內(nèi)存 |
8 GB 緊湊型閃存 |
數(shù)據(jù)格式 |
16bit (*.rd3)&32 bit (*.rd7) |
通訊接口 |
網(wǎng)口，USB，RS232 (串口) |
GPS |
內(nèi)置 GPS（SBAS）,外部支持GPS RTK |
電源 |
10-15V DC電源 |
工作時(shí)間 |
8小時(shí) |
功耗 |
1.3～1.8 A （取決于背光設(shè)置） |
尺寸 |
430×360×180 mm |
重量 |
2.5 kg/5.5 lbs |
工作溫度 |
-20°C to +50°C/0°F to 120°F |
防護(hù)等級(jí) |
IP 65 |
//MALA EL Pro WideRange 天線
技術(shù)參數(shù)
天線 |
MALA HDR 160 & 670 MHz |
有效帶寬 |
80~950 MHz |
信噪比 |
>101 dB |
有效/有用數(shù)據(jù)位數(shù) |
>18 bit |
掃/秒 |
>500 |
工作時(shí)間 |
8 小時(shí) |
定位 |
內(nèi)置 GPS（SBAS）,外部支持GPS RTK，測(cè)距輪 |
電源 |
可互換的12V鋰離子電池或12V DC適配器（熱插拔） |
功耗 |
3 A |
采集模式 |
測(cè)距輪、時(shí)間、點(diǎn)測(cè) |
尺寸 |
720×480×190 mm （L ×W× H） |
重量 |
10.8 kg/23.8 lbs |
工作溫度 |
-20°C to +50°C/0°F to 120°F |
防護(hù)等級(jí) |
IP 65 |
//MALA EL Pro 推車 MK2
技術(shù)參數(shù)
尺寸，折疊后（運(yùn)輸狀態(tài)） |
820×640×400 mm （L ×W× H） |
尺寸，展開后（使用狀態(tài)） |
1100×640×1000 mm （L ×W× H） |
重量 |
13 kg/28.7 lbs |
電池倉 |
可安裝四塊12V 鋰離子電池 |
應(yīng)用案例
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