三維探地雷達(dá)

產(chǎn)品介紹：

2001年，挪威科技大學(xué)（Norwegian University of Science and Technology）的Egil Eide在他的博士論文中*發(fā)表了基于步進(jìn)頻率天線陣技術(shù)的探地雷達(dá)測(cè)試技術(shù)，該論文一經(jīng)發(fā)表，立刻得到了來(lái)自世界各地的關(guān)注。同年，Egil Eide與其合作伙伴注冊(cè)成立了3D-Radar A/S公司，專注于將該技術(shù)商品化并在之后的20年中帶領(lǐng)他的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行持續(xù)研發(fā)和改進(jìn)。

如今的3D Radar已經(jīng)發(fā)展至第四代主機(jī)，三個(gè)系列的天線陣（DX系列空氣耦合天線陣，DXG系列地面耦合天線陣和2020年發(fā)布的DXV系列深層地面耦合天線陣），第三代數(shù)據(jù)處理軟件（自行研發(fā)，集成GPS，高清圖像，雷達(dá)圖像等于一身，并具有豐富的處理工具）。

原理簡(jiǎn)介：

與世界上其他任何品牌的探地雷達(dá)不同，挪威3D-Radar公司使用了步進(jìn)頻率天線陣技術(shù)開(kāi)發(fā)出了探地雷達(dá)系統(tǒng)，該技術(shù)始于Egil博士在挪威科技大學(xué)的研究，并取得了美國(guó)①和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織②的專li。

備注：①7,170,449 Antenna system for Georadar. 2007年1月②WO 2013/051945 A1 Grounding penetrating radar antenna. 2011年10月

與傳統(tǒng)脈沖天線雷達(dá)不同，3D雷達(dá)的步進(jìn)頻率天線可以從100MHz的頻率起，以0.5ms到10ms的波長(zhǎng)（可自由設(shè)置），多達(dá)1500個(gè)臺(tái)階進(jìn)行連續(xù)的線性頻率掃描，最gao頻率直達(dá)3000MHz。在整個(gè)過(guò)程中，采集儀記錄整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信息；而相比之下，脈沖式采用頻閃采樣，這意味著并不是采集整個(gè)波形長(zhǎng)度的信息，很多數(shù)據(jù)都丟失了。

因此，步進(jìn)頻率雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)深度和分辨率之間更好的平衡，在整個(gè)測(cè)量深度范圍內(nèi)都能獲得最jia的分辨率，即清晰的圖像，這點(diǎn)優(yōu)勢(shì)使得數(shù)據(jù)處理變得更加簡(jiǎn)單。

天線陣技術(shù)是3D-Radar公司的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)，橫向采樣間距只有7.5cm，典型應(yīng)用的天線陣子可達(dá)20個(gè)左右。這意味著一次測(cè)量可以得到20個(gè)道路縱斷面信息，較傳統(tǒng)二維雷達(dá)的檢測(cè)效率有了大幅度的提升，而且不需要二維雷達(dá)多次檢測(cè)數(shù)據(jù)之間數(shù)據(jù)的拼合，可謂既方便又更加準(zhǔn)確。同時(shí)，因?yàn)槭褂昧瞬竭M(jìn)頻率技術(shù)，3D雷達(dá)一次采集即可實(shí)現(xiàn)深度和分辨率之間的平衡，而通過(guò)將多個(gè)二維脈沖式雷達(dá)組合成所謂“3D”雷達(dá)的方式，在需要了解同一路段不同深度內(nèi)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí)，需要更換天線的頻率（通常可選的頻率并不多），操作要復(fù)雜的多，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理也更加復(fù)雜。

圖1：系統(tǒng)組成

三維探地系統(tǒng)主要組成：

● GeoScopeTM MK IV雷達(dá)主機(jī)

● 探地雷達(dá)多通道天線陣         

● 實(shí)時(shí)3D采集軟件

● 3dr-Examiner三維雷達(dá)數(shù)據(jù)分析軟件

產(chǎn)品介紹：

一、 GeoScopeTM MK IV第四代雷達(dá)主機(jī)

GeoScopeTM MK IV探地雷達(dá)提高了高速勘察，高密度地下三維成像等標(biāo)準(zhǔn)。MK IV是3D-Radar公司的第四代雷達(dá)主機(jī)，進(jìn)一步拓展了步進(jìn)頻率技術(shù)在探地雷達(dá)的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)高密度高速數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，具有更深的探測(cè)能力和更高的分辨率。對(duì)于地下不同深度層的研究，通過(guò)優(yōu)化信號(hào)帶寬和最jia可能的分辨率可以實(shí)現(xiàn)高速勘察大掃描寬度而不會(huì)丟失圖像細(xì)節(jié)信息。

圖2：GeoScopeTM MK IV主機(jī)

二、 探地雷達(dá)多通道天線陣

2.1. DX系列空氣耦合天線陣介紹

DX系列天線陣代表了三維雷達(dá)數(shù)據(jù)采集的最xin創(chuàng)新?？諝怦詈咸炀€陣適合需要天線距離地面一定高度的應(yīng)用，如：公路和鐵路的快速檢測(cè)以及雷達(dá)和未bao炸物探測(cè)。天線陣可以以連續(xù)的200MHz—3GHz頻率范圍，最gao41個(gè)通道進(jìn)行掃描。天線陣以一定掃描線密度采集三維雷達(dá)數(shù)據(jù)。DX系列天線陣淺層分辨率*，與傳統(tǒng)的脈沖式空耦探地雷達(dá)系統(tǒng)相比，可以達(dá)到更深的探測(cè)。

2.2. DXG系列空氣耦合天線陣介紹

DXG系列地面耦合天線陣是地下目標(biāo)探測(cè)的理想工具，三維高精度高分辨率的地下結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以快速采集和分析。DXG系列地面耦合天線陣，連續(xù)頻率范圍為200MHz-3GHz，是目前市場(chǎng)上最寬頻帶天線陣，在每個(gè)探測(cè)深度下使得分辨率最you化。
這種*的寬頻天線設(shè)計(jì)包含蝴蝶結(jié)單極天線陣子，其中結(jié)合了不同的發(fā)射/接收天線對(duì)，使得用戶可以按通道間隔7.5cm采集多條測(cè)線的高密度三維數(shù)據(jù)。 天線陣配置了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)5/8英寸的螺孔，可以很容易固定GPS天線或全站儀棱鏡。

圖3：DXG系列天線陣

2.3. DXV系列空氣耦合天線陣介紹

為進(jìn)一步拓展3D雷達(dá)的探測(cè)深度，3D-Radar公司于2020年春季發(fā)布了一款最xin的DXV型地面耦合天線陣，這種天線的頻率范圍從30MHz到1.5GHz，橫斷面采樣間隔16.5cm，比DXG型天線的測(cè)試深度更深，更加適合用于地下管線，地下塌陷、空洞和其他地下結(jié)構(gòu)病害的探測(cè)。

圖4：DXV系列天線陣

三、RT3D實(shí)時(shí)三維采集軟件

3D-Radar公司的采集軟件能夠讓用戶在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)顯示各個(gè)通道縱斷面雷達(dá)圖，橫斷面以及所選的深度水平視圖，這樣同步顯示的三視圖使得現(xiàn)場(chǎng)勘查工作更容易，用戶可以實(shí)時(shí)觀看和識(shí)別探測(cè)目標(biāo)并進(jìn)行標(biāo)記。這種*功能使得用戶可以追蹤目標(biāo)體如管線等。如果再配置GPS，用戶可以直接標(biāo)記目標(biāo)圖的精que位置。

圖5：RT3D實(shí)時(shí)三維采集軟件

四、ExaminerTM 三維探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理和分析軟件

ExaminerTM可以無(wú)縫拼接并顯示包含多條3D雷達(dá)數(shù)據(jù)文件的大型項(xiàng)目文件。三視圖的窗口非常便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用戶可以通過(guò)實(shí)時(shí)渲染的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平移、縮放和深度變化等操作，從而獲得任意區(qū)域的高分辨數(shù)據(jù)圖像。用戶可以通過(guò)初步瀏覽這些數(shù)據(jù)圖像，快速識(shí)別需要進(jìn)一步分析的區(qū)域，并在三視圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解釋，分析結(jié)果還可以同步到Google，Bing等數(shù)字地圖上展示，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)級(jí)的管理和病害定位。專yong的預(yù)覽窗口可以創(chuàng)建、保存和共享處理模板，使得ExaminerTM數(shù)據(jù)處理變得更容易。

圖6：ExaminerTM 探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理和分析軟件