探地雷達在地下管道探測中的應用

1、道路交通與檢測原理實驗,——探地雷達地下管道測量,,,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,實驗摘要及目的,實驗背景及原理,原始數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理及誤差分析,實驗結論及心得體會,參考文獻及附錄,實驗講解,Ppt由掲雄英，孫采紅

2、，崔妍合作完成。實驗報告由譚魏萌匯總完成。,Experiment Purpose,熟悉探地雷達的使用方法掌握探地雷達的的工作原理了解使用探地雷達進行地下管道探測的實驗思想簡單了解和觀察探地雷達測量過程中的波形變化及波形分析； 增強 同學之間的團隊合作精神,Experimental background,目前我國城市建設發(fā)展迅速，城市地下管道縱橫 交錯，地下管道維修與改建工作變得十分復雜，有效

3、 的探明地下管道顯得越來越重要。而在地下管道建設 中 ，探明地下管道的分布，一直是人們所關注的重點 傳統(tǒng)的探測方法已無法適應目前的發(fā)展需要，人們開 始尋找一種理想的探測方法。 探地雷達作為一種高分辨的探測技術，可以對深 淺地質問題進行詳細填圖和對地下目標進行無損探測 等。相對于傳統(tǒng)

4、方法來說有很多優(yōu)點，因此探地雷達 測量技術在未來的前景越來越明朗。,現(xiàn)代各種便捷探地雷達,EXP5000可視性探地雷達,mala探地雷達（隧道應用）,RAMAC X3M工程探測型探地雷達,RD1000探地雷達,本實驗所采用的雷達,超寬帶探地雷達工作原理圖,實驗原理介紹,探地雷達利用高頻電磁波(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，探地雷達探測示意圖如圖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 由地面通過天線T送入地下，經地下地 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： 物體厚度檢測，計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)。 故厚度計算，此處x=0，計算式為： 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)髦羶炔亢土硪槐砻娴碾p向走時。,,,,圖2,實驗步驟,1）測量地下管到地面的深度 利用米尺測量所要測量目標的深度，測量4次， 記為D1,D2,D3,D4, 記錄數(shù)據(jù);2）調節(jié)儀器 接通電源，等待大概10-15 分鐘待儀器預熱完畢，運行正常后方可使用。與計算機連接，打開軟件。連接根據(jù)實驗方案調節(jié)主要參數(shù)：設置時窗時間，10

7、-20ns；工作頻率，選取400MHz;,,雷達參數(shù)設置,（3）圖像獲取 啟動顯示軟件，推著小車，讓實驗雷達緊貼在地面上移動，發(fā)射天線會向地下連續(xù)發(fā)射脈沖電磁波，在碰到地下管道上表面時傳播的電磁波將產生反射波，接收天線接收反射波，計算機會顯示雷達圖像，當圖像附帶整個窗口，且穩(wěn)定輸出后，停止測量，保存雷達數(shù)據(jù)圖像。從圖像讀取并記錄6組深度數(shù)據(jù)，調節(jié)增益，使得到不同的實驗圖像以進行比較。注意：每次接收的記錄組成了探地

8、雷達時間剖面圖像。橫坐標為天線在表面測線上的位置，縱坐標為雷達脈沖從發(fā)射天線發(fā)出的經各界面反射回到接收天線的雙程走時及雷達到達距離。（4）關閉儀器，實驗結束。,雷達實時偽彩圖（自動增益）,直達波,時窗,上表面反射波,雷達實時偽彩圖（100倍增益）,實驗數(shù)據(jù)記錄,平均值,用直尺測量的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)分析及其處理,實驗數(shù)據(jù)處理,查1、標準不確定度的A類評定設A為待測量，在重復性條件下，進行n次獨立觀測得到的測量列為x1,x2,……xn。（

9、1）測量列的算術平均值為 0.58 （2）實驗標準偏差s(x)。實驗標準偏差也就是測量列的標準偏差，它是X所服從的統(tǒng)計分布的標準差σ的估計值。 UA=0.027（3）平均值的實驗標準偏差。按A類方法評定得到的標準不確定度分量為 ∑（xi-x）2=0.037,2

10、、標準不確定度的B類評定B類不確定度評定的一般做法是：先利用一切可以利用的信息和經驗判斷被測量X的值落入?yún)^(qū)間(x-a,x+a)的概率p，再假設被測量的概率分布，進而獲得對應于置信水平p的置信因子k，則B類標準不確定度uB可由下式計算： 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”時的讀數(shù)

11、誤差。此時，取a=δx，并認為誤差分布為均勻分布，則 uB=a/√3=δx/√3=0.29δx 取δx為0.01m,3、計算合成標準不確定度直接測量結果的合成標準不確定度的計算。假設各不確定度分量互不相關，x有m個標準不確定度ui（x），i=1,2，……m，則 uc=√（∑u

12、i2） uc=0.0264、確定標準不確定度標準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。對于U=kuc，國際上約定采用k=2。5、確定近似值為 0.58±0.05m (k=2),實驗結論,該地下管道距離地面約為0.6m，經過雷達實測， 平均誤差在5%以內，我們測的平均誤差為3.3%， 故證明該型雷達具有良好的實用價值，能在很大