LTD工程檢測雷達配置及性能指標

LTD系列探地雷達由中國電波傳播研究所自主研發(fā)，系統(tǒng)由LTD-2100探地雷達主機、GC900MHz、GC400MHz屏蔽天線、AL1.5GHz車載喇叭天線、采集和數(shù)據(jù)處理軟件、測距裝置及雷達配件組成，可用于隧道襯砌施工質(zhì)量監(jiān)控探測、路基路面質(zhì)量及缺陷探測、高速公路面層厚度檢測和地下管線探測等領(lǐng)域；通過配置其他天線本系統(tǒng)還可用于隧道超前地質(zhì)預報、橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量及缺陷探測、公路（鐵路）前期地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查等工程領(lǐng)域。

一、基本原理

LTD探地雷達由一體化主機、天線及相關(guān)配件組成（圖1）。相對于探地雷達所用的高頻電磁脈沖而言，通常工程勘探和檢測中所遇到的介質(zhì)都是以位移電流為主的低損耗介質(zhì)。在這類介質(zhì)中，反射系數(shù)和波速主要取決于介質(zhì)的介電常數(shù)ε，空氣的相對介電常數(shù)為1，最?。凰南鄬殡姵?shù)為81，最大。雷達工作時，向地下介質(zhì)發(fā)射一定強度的高頻電磁脈沖（幾十兆赫至上千兆赫），電磁脈沖遇到不同電性介質(zhì)的分界面時即產(chǎn)生反射或散射，探地雷達接收并記錄這些信號，再通過進一步的信號處理和解釋即可了解地下介質(zhì)的情況

二、主要特點

• 雷達主機與計算機為一體化設(shè)計，便于現(xiàn)場使用；雷達主機基于ARM主板設(shè)計，采用WinCE系統(tǒng)，確保雷達主機的穩(wěn)定性和操作方便性；

• 采集軟件和數(shù)據(jù)處理軟件采用中文界面，符合國內(nèi)相關(guān)規(guī)范要求，并為用戶提供不加密的開放性版本；

• 高頻天線安裝把手，便于隧道等工程檢測用；

• 低頻天線單獨供電，確保探測深度；

• 系統(tǒng)時窗：5ns~1us范圍可調(diào)；

• 系統(tǒng)采樣點數(shù)：128、256、512、1024或2048可選；

• 系統(tǒng)掃描速度：8～128掃描/秒，可選；

• 波形疊加次數(shù)：1～32768，可調(diào)；

• 系統(tǒng)探測方式：連續(xù)、輪測、人工點測三種可選；

• 顯示方式：彩色、堆積波形可選，調(diào)色板可選；

• 水平距離標記：手動、測量輪自動標記可選；

• 硬件三年質(zhì)保，軟件十年內(nèi)免費升級。

• 隨儀器為用戶提供儀器操作和數(shù)據(jù)處理解釋的多媒體演示和典型工程探測圖譜，使用戶很快成為行家里手。

三、性能指標

1、主機性能指標

• LTD-2100型雷達主機為雷達主機和計算機一體化設(shè)計雷達系統(tǒng)；

• 兼容性：兼容LTD型透地探視儀的全系列天線(十種)；

• 連續(xù)工作時間：提供兩塊嵌入式鋰電池供電，連續(xù)工作≥8小時；

• 體積：≤311 mm×212 mm×61 mm（含航空插座）

• 主機重量：≤2.5 kg

• 整機功耗：15W,內(nèi)置16.8V、65Wh鋰電池供電或外部電源供電9V～18V；

• A/D：16位；

• 掃描速度：16Hz，32Hz，64Hz，128Hz可調(diào)；

• 記錄道長度：256，512，1024，2048ns可調(diào)；

• 脈沖重復頻率：16kHz，32kHz，64kHz，128kHz可調(diào)；

• 時窗范圍：5ns～1us,連續(xù)可調(diào)；

• 動態(tài)范圍：-7dB～130dB；

• 系統(tǒng)信噪比：大于70dB；

• 軟件處理功能：濾波、放大、道間平均、去背景處理；

• 測量方式：逐點測量，距離觸發(fā)測量，連續(xù)測量可選；

• 顯示方式：偽彩圖、堆積波形或灰度圖；

• 沖擊振動：滿足GJB74.6～85要求；

• 工作溫度：-10℃～+50℃；

• 儲存溫度：-20℃～+60℃；

• 濕熱條件：+30℃，90％。

2、探地雷達配套天線的種類及技術(shù)指標

LTD探地雷達天線有屏蔽型、非屏蔽型（平板式）和喇叭天線三種類型：

1. 屏蔽型天線主要用于中等深度和淺表層目標探測（公路面積層厚度檢測、地下管線查找、路基缺陷探測等），有GC1500MHz、GC900MHz、GC400MHz和GC270 MHz等四種型號；

2. 平板天線主要用于深層目標探測（公路施工前的地質(zhì)勘察、隧道超前預報、凍土層探測等領(lǐng)域），有GC50MHz、GC100MHz、GC200MHz等三種型號；

3. 喇叭形天線主要用于公路層厚探測，有AL1GHz、AL1.5GMHz和AL2GHz三種。

表1  LTD探地雷達主機和配套天線指標

說明：

1. 收發(fā)天線系統(tǒng)的頻率越低，其探測深度越深，但分辨率越低；頻率越高，對目標的分辨能力越高，但探測深度較淺。用戶可根據(jù)需要，選擇一套或多套收發(fā)系統(tǒng)配置；

2. 各種收發(fā)天線系統(tǒng)的探測深度隨土壤環(huán)境的不同而不同；

3. 所有天線均可在連續(xù)、人工點測或測距輪控制方式下工作。

AL1.5GHz空氣耦合式喇叭天線功能：

主要針對極淺層高分辨率下的探測，①用于公路路面探測，如公路路面的瀝青層厚度探測，一般為車載天線高速進行探測；在干燥混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.2~0.4米，在潮濕混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.15~0.3米(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))，高速公路工程中檢測時速可達60~100km/h。

GC1500MHz屏蔽天線功能：

主要針對淺層高分辨率下的探測，①用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)探測，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實及裂隙等，一般手持天線進行探測；②用于公路路面探測，如公路路面的瀝青、水穩(wěn)層和墊層厚度及淺層結(jié)構(gòu)的空洞、破碎、脫空和含水等病害及精確定位，一般為屏蔽式地面耦合天線進行探測；③用于淺部管線定位，如建筑墻體內(nèi)部的電力或非電力管線定位，橋梁箱梁的預應力管道定位等；④用于文物保護工程，如古代壁畫探測、古建筑結(jié)構(gòu)探測等；在干燥混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.4~0.6米，在潮濕混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.15~0.4米(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))。

GC900MHz屏蔽天線功能：

主要針對淺層高分辨率下的探測，①用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)探測，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實及裂隙等，一般手持天線進行探測；②用于公路路面探測，如公路路面的瀝青、水穩(wěn)層和墊層厚度及淺層結(jié)構(gòu)的空洞、破碎、脫空和含水等病害及精確定位，一般為地面耦合式進行探測；③用于淺部管線定位，如建筑墻體內(nèi)部的電力或非電力管線定位等；在干燥混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.2~1.0米，在潮濕混凝土或瀝青的情況下典型測深可達0.2~0.6米(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))。

GC400MHz屏蔽天線功能：

它主要針對中淺部高分辨率下的探測，①用于公路、鐵路、水利水電及電力線纜隧道探測，如隧道復合襯砌的初支和二襯的厚度、空洞、不密實、脫空及鋼筋和鋼拱架分布和隧道圍巖裂隙、破碎探測等；②用于淺部的金屬或非金屬管線、線纜、方溝管槽的探測，如市政管線、偷排漏放管線、淺部未知線纜及方溝管槽位置確定等探測；③用于鋼筋混凝土探測，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實及裂隙等，最小可探測出Φ8以上的鋼筋(淺部)；④用于公路鐵路路面路基及土木工程探測，如鐵路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探測，各類護坡?lián)跬翂|(zhì)量的探測；在含水較大的粘土情況下典型測深可達1.5~2米，在通常土質(zhì)情況下典型測深可達2~3米，在巖石或混凝土情況下最大測深可達3~5(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))。

GC270MHz屏蔽天線功能：

它主要針對中淺部高分辨率下的探測，①用于公路、鐵路、水利水電及電力線纜隧道探測，如隧道復合襯砌的初支的厚度、空洞、不密實、脫空及鋼筋和鋼拱架分布和隧道圍巖裂隙、破碎探測等；②用于淺部的金屬或非金屬管線、線纜、方溝管槽的探測，如市政管線、偷排漏放管線、淺部未知線纜及方溝管槽位置確定等探測；③用于公路鐵路路面路基及土木工程探測，如鐵路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探測，各類護坡?lián)跬翂|(zhì)量的探測；④用于建筑物樁基檢測；在含水較大的粘土情況下典型測深可達1.5~5米，在通常土質(zhì)情況下典型測深可達2~5米，在巖石或混凝土情況下最大測深可達3~8(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))。

GC100MHz屏蔽天線功能：,

主要針對中、高分辨率下的中深層探測，①用于地質(zhì)分層，基巖面或巖層裂隙、斷層、巖溶及地下水分布情況探測，如地質(zhì)勘察、大壩壩體檢測等；②用于公路、鐵路、水利水電和電力線纜隧道超前地質(zhì)預報，如探測隧道掌子面前方的巖層破碎情況，富水區(qū)分布情況、節(jié)理組發(fā)育，裂隙斷裂斷層走向及規(guī)模，巖溶發(fā)育及分布情況等；③用于高填方公路路基探測及深層鐵路路基探測，如路基不均勻沉降、路基空洞、路面裂隙、凍土層范圍、鐵道道碴囊分布等；④用于深部較大管徑的電纜組，金屬或非金屬管道，如深部電力管線探測、輸油或輸水管線探測等；⑤用于不明物體及空洞探測，如文物考古、洞穴探測、未知掩埋物探測等；在含水較大的粘土情況下典型測深可達5~10米，在通常土質(zhì)情況下典型測深可達8~15米，在巖石情況下典型測深可達15~30米(測深與介質(zhì)電導率有關(guān))。