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随着科技的进步,以及人们日常生产和生活的迫切需求,地下目标的探测这一研究课题得到了人们的重视。传统的探测方法有射线法,渗流法,声学法,超声波法等,但传统的方法操作复杂,使用不便,在抗干扰和数据采集方面也都有局限性,很难适应较复杂的地下介质环境。尤其是在上述众多方法中,大多会破坏被测目标的结构。新型的探地雷达(简称GPR)是近几十年发展起来的一种对地下目标的有效、无损检测的方法。它是利用发射天线向目标体发射高频率、短脉冲电磁波,电磁波在地下媒质变化界面上产生反射,通过接收天线观察到反射波的时延及频谱特性等信息。利用被测物质的介电性、导磁性差异,从而推断被测目标体的位置和深度、媒质的结构及特性。
本文前两章主要是理论知识的介绍,为后面的研究奠定基础。第一章介绍了地下目标探测的意义以及应用到地下目标探测的探底雷达技术的应用与现状。第二章,介绍了探地雷达技术的理论基础,对时域有限差分(FDTD)方法的理论进行分析,验证了本文所用的边界条件的正确性,给出了合适的探测目标的信号源。
文中第三章和第四章的内容为本文的研究重点。第三章,将FDTD方法应用于地下埋入目标的电磁探测研究中。通过对不同土壤中不同性质的埋入目标的探测发现电磁信号对埋地目标进行探测和识别的能力与目标的特性以及土壤环境息息相关。在对埋地管道的电磁探测研究中,文中计算出的管线埋深完全满足地下管线的探查精度要求。并对不同埋地深度、不同材料、不同管径大小的浅层埋地管线进行了电磁探测研究中。第四章,根据后向投影成像技术,对地下目标进行聚焦成像,证实了该技术对地下目标成像的可行性,对成像中存在的问题进行了讨论。