LTD工程檢測(cè)雷達(dá)配置及性能指標(biāo)

LTD系列探地雷達(dá)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(dá)主機(jī)、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(cè)距裝置及雷達(dá)配件組成，可用于隧道襯砌施工質(zhì)量監(jiān)控探測(cè)、路基路面質(zhì)量及缺陷探測(cè)、高速公路面層厚度檢測(cè)和地下管線探測(cè)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(yù)報(bào)、橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量及缺陷探測(cè)、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(dá)由一體化主機(jī)、天線及相關(guān)配件組成（圖1）。相對(duì)于探地雷達(dá)所用的高頻電磁脈沖而言，通常工程勘探和檢測(cè)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(duì)介電常數(shù)為1，最?。凰南鄬?duì)介電常數(shù)為81，最大。雷達(dá)工作時(shí)，向地下介質(zhì)發(fā)射一定強(qiáng)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(shí)即產(chǎn)生反射或散射，探地雷達(dá)接收并記錄這些信號(hào)，再通過進(jìn)一步的信號(hào)處理和解釋即可了解地下介質(zhì)的情況

二、主要特點(diǎn)

• 雷達(dá)主機(jī)與計(jì)算機(jī)為一體化設(shè)計(jì)，便于現(xiàn)場(chǎng)使用；雷達(dá)主機(jī)基于ARM主板設(shè)計(jì)，采用WinCE系統(tǒng)，確保雷達(dá)主機(jī)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(cè)用；

• 低頻天線單獨(dú)供電，確保探測(cè)深度；

• 系統(tǒng)時(shí)窗：5ns~1us范圍可調(diào)；

• 系統(tǒng)采樣點(diǎn)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(cè)方式：連續(xù)、輪測(cè)、人工點(diǎn)測(cè)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(biāo)記：手動(dòng)、測(cè)量輪自動(dòng)標(biāo)記可選；

• 硬件三年質(zhì)保，軟件十年內(nèi)免費(fèi)升級(jí)。

• 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(cè)圖譜，使用戶很快成為行家里手。

三、性能指標(biāo)

1、主機(jī)性能指標(biāo)

• LTD-2100型雷達(dá)主機(jī)為雷達(dá)主機(jī)和計(jì)算機(jī)一體化設(shè)計(jì)雷達(dá)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(shí)間：提供兩塊嵌入式鋰電池供電，連續(xù)工作≥8小時(shí)；

• 體積：≤311 mm×212 mm×61 mm（含航空插座）

• 主機(jī)重量：≤2.5 kg

• 整機(jī)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(fù)頻率：16kHz，32kHz，64kHz，128kHz可調(diào)；

• 時(shí)窗范圍：5ns～1us,連續(xù)可調(diào)；

• 動(dòng)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(cè)量方式：逐點(diǎn)測(cè)量，距離觸發(fā)測(cè)量，連續(xù)測(cè)量可選；

• 顯示方式：偽彩圖、堆積波形或灰度圖；

• 沖擊振動(dòng)：滿足GJB74.6～85要求；

• 工作溫度：-10℃～+50℃；

• 儲(chǔ)存溫度：-20℃～+60℃；

• 濕熱條件：+30℃，90％。

2、探地雷達(dá)配套天線的種類及技術(shù)指標(biāo)

LTD探地雷達(dá)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(biāo)探測(cè)（公路面積層厚度檢測(cè)、地下管線查找、路基缺陷探測(cè)等），有GC1500MHz、GC900MHz、GC400MHz和GC270 MHz等四種型號(hào)；

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

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

表1  LTD探地雷達(dá)主機(jī)和配套天線指標(biāo)

說明：

1. 收發(fā)天線系統(tǒng)的頻率越低，其探測(cè)深度越深，但分辨率越低；頻率越高，對(duì)目標(biāo)的分辨能力越高，但探測(cè)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(cè)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(diǎn)測(cè)或測(cè)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(duì)極淺層高分辨率下的探測(cè)，①用于公路路面探測(cè)，如公路路面的瀝青層厚度探測(cè)，一般為車載天線高速進(jìn)行探測(cè)；在干燥混凝土或?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.2~0.4米，在潮濕混凝土或?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.15~0.3米(測(cè)深與介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān))，高速公路工程中檢測(cè)時(shí)速可達(dá)60~100km/h。

GC1500MHz屏蔽天線功能：

主要針對(duì)淺層高分辨率下的探測(cè)，①用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)探測(cè)，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實(shí)及裂隙等，一般手持天線進(jìn)行探測(cè)；②用于公路路面探測(cè)，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(jìn)行探測(cè)；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(yù)應(yīng)力管道定位等；④用于文物保護(hù)工程，如古代壁畫探測(cè)、古建筑結(jié)構(gòu)探測(cè)等；在干燥混凝土或?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.4~0.6米，在潮濕混凝土或?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.15~0.4米(測(cè)深與介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān))。

GC900MHz屏蔽天線功能：

主要針對(duì)淺層高分辨率下的探測(cè)，①用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)探測(cè)，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實(shí)及裂隙等，一般手持天線進(jìn)行探測(cè)；②用于公路路面探測(cè)，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(jìn)行探測(cè)；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?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.2~1.0米，在潮濕混凝土或?yàn)r青的情況下典型測(cè)深可達(dá)0.2~0.6米(測(cè)深與介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān))。

GC400MHz屏蔽天線功能：

它主要針對(duì)中淺部高分辨率下的探測(cè)，①用于公路、鐵路、水利水電及電力線纜隧道探測(cè)，如隧道復(fù)合襯砌的初支和二襯的厚度、空洞、不密實(shí)、脫空及鋼筋和鋼拱架分布和隧道圍巖裂隙、破碎探測(cè)等；②用于淺部的金屬或非金屬管線、線纜、方溝管槽的探測(cè)，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(cè)；③用于鋼筋混凝土探測(cè)，如建筑物鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋分布、空洞、不密實(shí)及裂隙等，最小可探測(cè)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(cè)，如鐵路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探測(cè)，各類護(hù)坡?lián)跬翂|(zhì)量的探測(cè)；在含水較大的粘土情況下典型測(cè)深可達(dá)1.5~2米，在通常土質(zhì)情況下典型測(cè)深可達(dá)2~3米，在巖石或混凝土情況下最大測(cè)深可達(dá)3~5(測(cè)深與介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān))。

GC270MHz屏蔽天線功能：

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

GC100MHz屏蔽天線功能：,

主要針對(duì)中、高分辨率下的中深層探測(cè)，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(cè)，如地質(zhì)勘察、大壩壩體檢測(cè)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(yù)報(bào)，如探測(cè)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(cè)及深層鐵路路基探測(cè)，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(cè)、輸油或輸水管線探測(cè)等；⑤用于不明物體及空洞探測(cè)，如文物考古、洞穴探測(cè)、未知掩埋物探測(cè)等；在含水較大的粘土情況下典型測(cè)深可達(dá)5~10米，在通常土質(zhì)情況下典型測(cè)深可達(dá)8~15米，在巖石情況下典型測(cè)深可達(dá)15~30米(測(cè)深與介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān))。