[发明专利]透射式CT探地雷达对土壤相对介电常数的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及探地雷达技术领域，具体涉及一种透射式CT探地雷达对 土壤相对介电常数的测定方法。

背景技术

探地雷达技术是通过发射高频脉冲电磁波(频率范围在10⁶-10⁹Hz) 进行地下目标探测的一门科学。探地雷达具有操作简单、探测精度高、 无损伤、采集速度快等特点，是目前工程检测和勘察最为常用的技术方 法，在岩土工程中的应用也日趋广泛。目前探地雷达的探测方法主要以 反射剖面法为主。图1为反射式探地雷达的探测原理，反射探测是雷达 的发射天线和接收天线都放置于被测介质表面，通过向介质中发射高频 宽带电磁波脉冲信号，并接收介质中具有电性差异地方所反射回的电磁 波信号实现探测的过程。

但是，由于地下介质分布和性质上的复杂性，反射式探地雷达在数 据反演过程中很难精确区分各介质的层位信息；而且无法精确的确定起 跳时间，从而无法精确计算高频脉冲电磁波在介质中的传播速度，因此 无法计算出探测介质的相对介电常数。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种透射式CT探地雷达对土壤相对介电常数 的测定方法，可校正电磁波在介质中的起跳时间，计算出电磁波在介质 中的传播速度，从而精确计算出土壤的相对介电常数。

本发明提供一种透射式CT探地雷达对土壤相对介电常数的测定方 法，其中，包括以下步骤：S101，将探地雷达的发射系统与接收系统分 别封装在不同的壳体内，发射系统包括发射天线，接收系统包括接收天 线；S102，在空气中通过两天线共中心线相向放置的形式采集电磁波数 据，选取电磁波初至作为起跳点，获取发射天线与接收天线各不同天线 距离及其对应的第一起跳时间，根据天线距离计算电磁波在空气中的理 论旅行时间，通过第一起跳时间和电磁波在空气中的理论旅行时间，对 应相减后并求平均值以计算平均起跳时间；S103，对被测介质开展共中 心线且相向放置的CT实测工作，获取电磁波在预定介质厚度中的第二起 跳时间，将之前计算的平均起跳时间作为零线校正值对第二起跳时间进 行校正，根据厚度和校正后的第二起跳时间计算电磁波完全在介质中的 传播速度；S104，根据电磁波在介质和空气中的传播速度计算出相对介 电常数。

优选地，天线距离为0-200cm。

优选地，初至为具有同一特征的相位。

优选地，初至为零相位或1/4波长或1/2波长。

优选地，发射天线与接收天线之间采用高频同轴电缆连接。

优选地，第二起跳时间为单道波形的起跳时间。

本发明提供的相对介电常数确定方法通过将发射系统与接收系统分 别封装在不同的壳体内，获取空气中的平均起跳时间来校正实测介质中 的起跳时间，可精确得出电磁波在介质中的传播速度，从而精确计算出 介质的相对介电常数，克服了传统反射式探地雷达不能精确计算介质相 对介电常数的缺陷。

附图说明

图1是反射式探地雷达的探测原理示意图。

图2是本发明实施例的相对介电常数测定方法的流程图。

图3是本发明实施例的不同天线距离的空气对拉实验示意图。

图4是本发明实施例的透射CT式探地雷达的土壤模型探测示意图。

图5是本发明实施例的不同天线距离的空气对拉实验的探地雷达剖 面图。

图6是本发明实施例的探地雷达剖面单道信息显示图。

图7是本发明实施例的探地雷达以第一次正波峰为初至时间的单道 雷达波形图。

图8是本发明一个实施例的土壤介质透射式CT天线实测剖面及单道 信息提取图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。

图2示出了本发明的相对介电常数确定方法的流程图，其包括以下 步骤：

S101，将探地雷达的发射系统与接收系统分别封装在不同的壳体内， 发射系统包括发射天线，接收系统包括接收天线；