COBRA探地雷达
RadarteamSweden AB是全球探地雷达天线研发和制造的,其COBRA系列探地雷达已经被广泛的运用于各个领域中,包括管线探测、军事与安全、考古探测、冰川考察和火山研究等。
COBRA探地雷达系列包括最新一代具有实时采样技术的PLUG-IN GPR和双通道超宽频的WIRELESSGPR。
COBRAPLUG-IN探地雷达
COBRA plug-In探地雷达为Radarteam公司最新一代的产品,它将传统的分离式低频天线组合成了一体,大大的提升了施工的效率。COBRA plug-In基于不同的工作目的配有三种不同频率的天线可选。
主要特点:
1、先进的实时采样技术使信噪比提高45dB,勘探深度为同频率的等效采样天线的两倍。
2、收发一体,空气耦合,体积小,重量小。施工非常方便,非困难地形条件下完全可以一个人完成工作。
3、先进的半屏蔽技术,大大增加了低频天线的适用范围。
技术参数:
| 192dB(32位) | 时间窗口 | 0-1600ns |
采样间隔 | 3.125ns(320MHz) | 扫描速率 | 156kHz |
叠加次数 | 64000次/s(48dB提升) | 天线型号 | SE-40、SE-70、SE-150 |
SUBECHO系列天线技术指标:
COBRA Plug-In SUBECHO系列天线 | SE-40 | SE-70 | SE-150 |
频带范围(MHz)[带宽] | 15-105 [90 MHz] | 20-140 [120 MHz] | 20-280 [260 MHz] |
中心频率(MHz)@εr=9 | 52 | 80 | 124 |
带宽与中心频率比(BW/CF) | 173% | 150% | 210% |
垂直分辨率@εr=9[λ/4] | 48cm | 31cm | 21cm |
水平分辨率@深度=λ | 141cm | 88cm | 59cm |
尺寸(长×宽×高) | 200×15×21cm | 139×15×21cm | 92×22×22cm |
重量(Kg) | 4.7 | 3.7 | 3.5 |
应用实例:
1、实时采样与等效采样的对比
下图为Cobra Plug-In搭载SE-150单基天线(收发一体)采用实时采样技术与SIR3000搭载SE-150双基天线(收发分离)采用等效采样技术的实验对比。
从试验结果很明显能看到Cobra Plug-In搭载这实时采样的SE-150采集的数据噪声小,反射界面非常清晰。而SIR3000搭载着等效采样的SE-150分离式天线采集的试验数据,在浅部有很明显的天线“振铃”,而在深部的信号高频噪声较多,造成很多的“斑点”状的信号。
很显然实时采样技术大大的提升了数据的信噪比,从而能够提高在实际运用中的准确度。
2、半屏蔽效果试验
众所周知,地质雷达的低频天线现阶段是无法做到完全屏蔽的,这就使得低频地质雷达在城市中的使用受到限制,想用低频地质雷达在城市中探测深度较大的目标时就非常困难。而Cobra SE系列天线的半屏蔽技术提高了地质雷达在城市中的适用性。
上图为Cobra plug-In 在湖北襄阳市隆中大道上的试验结果,此次试验的目的为测试SE-40天线的屏蔽效果。试验的方法是对比在地面将地质雷达天线从公路旁的路灯横梁中间垂直穿过和旁侧2米左右穿过的数据(天线的长轴垂直于路灯横梁)进行对比。上图试验结果中标记1、2为从路灯中间穿过时路灯的位置,3、4为从旁侧穿过时路灯的位置。
从上图试验结果中很显然的能够看到,当天线从路灯下穿过时,路灯横梁明显带来很大的影响,当天线从旁侧穿过时这种影响就非常微弱,甚至于没有。这表明Cobra SE系列天线的半频闭有非常明显的效果,而这种技术必然会让低频天线在城市中的运用变得更加得心应手!
3、国外某地下水研究实例
下图为国外某地地下水研究探测实例,探测时使用了SE-40型天线。可以清晰得看到地下水位、隔水层和基岩的反射界面。
4、重庆涪陵山区中溶洞探测试验
为了解决天然气田在建设钻井平台时地下灰岩溶洞的危害,需要探明溶洞的位置为平台的地基的建设作参考。下图为重庆某气田钻井平台附近对一个已知溶洞的试验探测结果。
右图为探测目标溶洞的照片,此溶洞洞口窄,洞内较宽,范围较大。经实际测量溶洞离溶洞上方的地面距离为8米左右。左图为COBRA SE-40天线在溶洞上方探测的结果。可以看到雷达探测剖面中溶洞的反应非常明显。
5、河北遵化某地探测试验
下图为使用COBRA SE-40天线在河北遵化某一户人家的院子里探测地下菜窖的探测试结果。测区两侧都是房屋,电线也较多,但是可以看到数据中测线两侧的的房屋、电线等并未对数据产生明显的影响
上图的探测结果中,左图测线近于南北走向,右图近于东西走向。黑色尖头位置即为两条测线相交的点。测线相交的地方即为菜窖埋藏的位置。从上图的结果中可以看到相交的地方出现明显的异常,异常呈东西向窄,南北向宽的形态。异常形态与菜窖的赋存形态也较为一致。
COBRA WIFI 探地雷达
COBRA WiFi探地雷达为全屏蔽高频天线,主要针对浅部0-10米范围内的工作任务。
主要特点:
1、搭载Cobra 250/500 MHz智能组合天线,由250MHz与500MHz主频的天线组成。避免了传统的地质雷达需要更换天线或同时搭载2个天线带来的不便。
2、100MHz-900MHz超宽的频带,一个Cobra WIFI能够涵盖传统的探地雷达天线主频为200MHz-600MHz的所有天线的频带。
3、地面/空气双耦合天线,体积小、重量轻、可无线连接亦可有线连接。采集完成后即可实时处理。
主要技术参数:
动态范围 | 174dB | 时间窗口 | 0-2000ns可选 |
采样率 | 100000样点/s | 扫描速率 | 每通道1-100扫/s@512样点/扫 |
应用电压 | 400V | 频带范围 | 100MHz-900MHz |
应用实例
1、管线探测试验
下图为对已知地区,使用Cobra WIFI高频天线探测的试验结果。
其中:
1:4根埋在浅部半径4 mm的钢筋,间隔20cm.
2:半径60cm的混凝管
3:半径80cm的混凝管
4:半径60cm的塑料管
5:半径25cm的塑料管
6:半径18cm的塑料管(充水)
7:半径7cm的铸铁管
8:半径30cm的塑料管(充水)
9:半径16cm塑料管
以上结果可以看到Cobra WIFI对9个不同的目标都有反应。但是由于材质不同、规模不同反应的程度有所不同。
在结果中我们可以看到混凝管的绕射信号的强度明显没有塑料管的强,这是因为混凝管与周围介质的相对介电常数的差异没有塑料管大造成的。这也成为了我们区分管道材料的方式之一,探测结果证明Cobra WIFI拥有能够区分不同材质管线的能力。
同过塑料管的对比我们可以发现,当管中充水时同一位置将会出现两个时间不同的绕射信号(6a、6b和8a、8b)。这是由于管道中充水后,磁波在水中传播速度较慢的原因,以至于电磁波在管道的顶面和底面反射时差变长造成。而这个时差我们可以用于估算管道的直径。从结果中可以看到6a和6b两个绕射信号的时差为11ns,8a和8b两个绕射信号时差为18ns左右。根据电磁波在水中的传播速度为0.033m/ns来计算则6号管的半径为18.1cm,8号管的半径为29.7cm。几乎与实际情况一致!
以上结果说明Cobra WIFI在管线探测上定位管线的位置区、分管线的材质、计算管线的规模等具有非常好的效果!
2、国外某湖湖底结构探测
下面为使用Cobra WIFI探测某湖底结构的结果,时间窗口为0-500ns。探测深度8米左右。从结果中我们可以清晰的看到湖底的形态。
3、地下结构探测
下图为对基岩埋深较浅的地区地下结构的探测,图中可以很清楚看到浅部管线的位置,冰冻层、淤泥河砂砾层、以及基岩的界面。