Study of variable frequency GPR antenna pairing and Frequency band adjustment match filtering for shallow investigations.pdf

1、地質(zhì)雷達(dá)(GPR)對(duì)于地下介質(zhì)的地球物理勘查來(lái)說(shuō)是一種行之有效的技術(shù)，特別是對(duì)于淺層地下來(lái)說(shuō)。無(wú)損、高效和數(shù)據(jù)可靠是它作為淺地表地下調(diào)查一個(gè)理想工具的重要因素。根據(jù)地下目標(biāo)的類(lèi)型，應(yīng)用中如何選擇地質(zhì)雷達(dá)天線的中心頻率和帶寬將是一件重要的事情。實(shí)際信號(hào)的頻率同分辨率、最大探測(cè)深度、地下探測(cè)物體的大小以及土壤介質(zhì)的性質(zhì)直接相關(guān)。因此對(duì)于每一次的勘探來(lái)說(shuō)，都需要研究其天線頻率的局限性。當(dāng)然，既要獲得高分辨的地下圖像（高頻），也要有較大的探測(cè)深

2、度（低頻）一直是技術(shù)改進(jìn)的目標(biāo)。為了從一個(gè)新的角度研究這個(gè)問(wèn)題，本論文提出了一種應(yīng)用不同發(fā)射-接收頻率的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和利用頻帶寬度增強(qiáng)匹配濾波的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
　　常規(guī)的采集方法中，發(fā)射-接收天線的中心頻率都是相同的，而在我們的試驗(yàn)研究中這種情況發(fā)生了改變。為了取代通常的3對(duì)相同頻率天線對(duì)觀測(cè)，我們研究了50MHz、100MHz和200MHz收-發(fā)天線不同組合的9種情況。試驗(yàn)場(chǎng)地位于中國(guó)浙江杭州良渚的莫角山。通過(guò)對(duì)其接收數(shù)據(jù)的脈沖

3、響應(yīng)的研究，我們觀測(cè)到了頻率互換的不同效應(yīng)。實(shí)際的觀測(cè)結(jié)果是:地質(zhì)雷達(dá)信號(hào)的頻帶寬度和勘探深度主要受到發(fā)射天線頻率的影響，而不是接收天線的頻率;接收天線則主要影響分辨率;高頻發(fā)射與低頻接收通常容易帶來(lái)較多的噪聲。因此這項(xiàng)研究告訴我們，低頻發(fā)射-高頻接收的模式也許是一個(gè)好的選擇。
　　在地球物理數(shù)據(jù)處理中，濾波器通常用來(lái)得到較好的地下可視化解釋結(jié)果，而匹配濾波器則提供了某種特定情況下使得信息數(shù)據(jù)更加可靠的手段。在本文的研究中，我們提

4、出并嘗試了三種不同頻率增強(qiáng)匹配濾波器的方法。這三種濾波器的原理基本相似，主要差別在于不同頻率的運(yùn)用。第一種是發(fā)射頻率固定的頻帶增強(qiáng)匹配濾波器(CFT);第二種是相似發(fā)射接收頻率濾波器(SFT);第三種則是可變發(fā)射頻率頻帶增強(qiáng)匹配濾波器(VFT)。對(duì)于CFT來(lái)說(shuō)，接收天線的頻率是變化的;而對(duì)于VFT來(lái)說(shuō)，接收天線的頻率保持不變;而對(duì)于SFT來(lái)說(shuō)，發(fā)射天線與接收天線的頻率相同。GPR數(shù)據(jù)處理的試驗(yàn)在中國(guó)浙江杭州浙江大學(xué)的一個(gè)地球物理試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)