Радиолокационные приборы

Георадары применяются в строительстве, при проходке тоннелей, автомобильных и железных дорог, подземных коммуникаций и пр.

            Принцип действия

Работа радиолокационного прибора подповерхностного зондирования (в общепринятой терминологии — георадара) основана на использовании классических принципов радиолокации. Передающей антенной прибора излучаются сверхкороткие электромагнитные импульсы, имеющие 1,0-1,5 периода квазигармонического сигнала и достаточно широкий спектр излучения. Центральная частота сигнала определяется типом антенны.

Радиолокационные приборы

Выбор длительности импульса определяется необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью прибора. Для формирования зондирующих импульсов используется возбуждение широкополосной передающей антенны перепадом напряжения (ударный метод возбуждения).

Излучаемый в исследуемый слой импульс отражается от находящихся в ней предметов или неоднородностей среды, имеющих отличную диэлектрическую проницаемость или проводимость, принимается приемной антенной, усиливается в широкополосном усилителе, преобразуется в цифровой вид при помощи аналого-цифрового преобразователя и запоминается для последующей обработки. После обработки полученная информация отображается на индикаторе.

Область применения

За рубежом интерес к использованию подповерхностного радиолокационного зондирования (Ground Penetrating Radar (GPR)) за последние 20 лет (судя по кругу работ) не являлся стабильным. Выйдя из стадии лабораторных разработок, GPR в 70-е гг. привлек к себе внимание, которое затем ослабло примерно на десять лет. В середине 80-х гг., в связи с бурным развитием электроники, вычислительной микропроцессорной техники и одновременным ростом потребностей в инженерной разведке, интерес к GPR снова возрастает, но, натолкнувшись на несовершенную технику обработки, снова несколько снижается. За последние три года заинтересованность в использовании GPR постоянно растет. Если раньше радару были посвящены редкие публикации в научных журналах, то теперь целые разделы конференций международных геофизических и инженерно-геофизических обществ типа SEG, EEAG, EEPG, EEGS и других организаций посвящены радарным исследованиям верхней части разреза. За такой короткий промежуток времени прошло уже пять международных конференций, посвященных исключительно GPR. Бурно развивается аппаратурная база. Кроме георадаров широкого применения, выпускается специализированная аппаратура для узких целей: работ в скважинах, шахтах, для дефектоскопии конструкций и т.д.

Для современных георадаров характерна универсальность, позволяющая использовать данные приборы в геологии, транспортном, промышленном и гражданском строительстве, экологии, археологии, оборонной промышленности и пр.

В геологии эти приборы применяются для построения геологических разрезов, определения положения уровня грунтовых вод, толщины льда, глубины и профиля дна рек и озер, границ распространения полезных ископаемых в карьерах, положения карстовых воронок и пустот.

В транспортном строительстве (автомобильные и железные дороги, аэродромы) георадары используются для определения толщины конструктивных слоев дорожной одежды и качества уплотнения дорожно-строительных материалов, изыскания карьеров, оценки оснований под транспортные сооружения, определения глубины промерзания в грунтовых массивах и дорожных конструкциях, содержания влаги в грунте земляного полотна и подстилающих грунтовых основаниях, эрозии грунтов на участках мостовых переходов.

В промышленном и гражданском строительстве, помимо всего вышеперечисленного, георадары нашли применение для определения качества и состояния бетонных конструкций (мостов, зданий и т.д.), состояния дамб и плотин, выявления оползневых зон, месторасположения инженерных сетей (металлических и пластиковых труб, кабелей и др. объектов коммунального хозяйства).

В решении вопросов охраны окружающей среды и рационального использования земель георадары используются для оценки загрязнения почв, обнаружения утечек из нефте- и водопроводов, мест захоронения экологически опасных отходов.

В археологии при помощи георадаров устанавливают места нахождения археологических объектов и границы их распространения.

 

 

Радиолокационные приборы

Разработчики георадаров

Ведущими фирмами, занимающимися производством георадаров, являются GSSI (Нью Гемпшир, США), Sensor and Software Inc. (Канада), Era Technology (Великобритания) и MALA (Швеция), Radar Systems (Латвия), OYO corporation (Япония), Geozondas (Литва).

Крупнаякомпания Geophysical Systems, Inc. (GSSI) с 1970 г. занимается исследованиями, разработкой и производством георадарных систем, уделяя большое внимание усовершенствованию технологии работ с этими приборами. Оборудование GSSI имеет маркировку Sir systems. Известен целый ряд модификаций георадаров данной фирмы: Sir systems -2, -2Р, -3, -3R, -31, -10А, -10Н, -10В.

В СССР первый наземный радиолокатор с ударным возбуждением антенн был разработан в 1976-1977 гг. в проблемной лаборатории Рижского краснознаменного института инженеров гражданской авиации (РКИИГА). Подобные работы велись также в Ленинградском Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте (ЛААНИИ).

В настоящее время компания Radar Systems (г. Рига) выпускает георадар «Зонд-12с» с различными антенными блоками, а также предлагает программное обеспечение для обработки результатов зондирования.

В середине 90-х годов НПО «ИНФИЗПРИБОР» (г. Троицк, Московская область) разработало переносной георадар «Грот», характеризующийся повышенной мощностью и имеющий дипольные неэкранированные антенны.

Георадары совместной разработки ГП НИИП и ООО «ЛОГИС»

С конца 80-х годов начались работы по созданию портативных георадаров в ООО «Логические системы» совместно с НИИ приборостроения им. В. В. Тихомирова (г. Жуковский, Московская обл.). В разработке антенн георадаров приняли участие специалисты кафедры распространения радиоволн МФТИ.

За это время было выполнено несколько НИР и ОКР в интересах различных ведомств. Среди них можно выделить разработку портативного георадара для обследования однородных грузов в таможенных органах РФ (шифр ОКР «ОКО» и «ЗОНД»). Созданный прибор представлял собой портативный георадар со сменными антенными блоками АБ-700 и АБ-1200, имеющими средние частоты 700 и 1200 МГц соответственно. Эта разработка послужила основой, на базе которой в дальнейшем был разработан и начал выпускаться ряд георадаров сначала типа «ОКО-М» с антенными блоками АБ-500, АБ-400, АБ-250, АБ-150 и АБД (дипольный вариант, шифр ОКР «ГЕОН»), а затем ряд георадаров «ОКО-М1».

Отличительной особенностью георадаров ряда «ОКО-М1» от предыдущего поколения «ОКО-М» является наличие полной оптической развязки по информационным и синхронизирующим цепям. Введение оптической развязки позволяет устранить помехи по кабельным цепям, а также уменьшает возможную паразитную модуляцию сигнала при перекосах антенн относительно зондируемой поверхности, связанных с неровностями верхнего слоя грунта.

В таблице приведена краткая информация о ряде георадаров последней модификации «ОКО-М1». 

Радиолокационные приборы

Приемная и передающая антенны оснащаются отдельными легкосъемными аккумуляторными блоками питания емкостью 2,2 А*час и напряжением 12 В. Для снижения энергопотребления включение всех основных узлов в приборе происходит только в те промежутки времени, когда осуществляется зондирование. Емкости аккумуляторов хватает более чем на 4 часа непрерывной работы.

В экранированных антенных блоках большого размера АБ-250 и АБ-150 в целях удобства транспортировки предусмотрена расстыковка приемной и передающей антенн для перевозки их в специальной транспортной таре. Разъемная конструкция приемной и передающей антенн позволяет работать в режиме зондирования, когда передающая антенна неподвижна, а приемная перемещается. В этом случае для запуска передатчика используется дополнительный оптический кабель.

Использование датчика перемещений двух типов и пакета программного обеспечения GeoScan обеспечивает получение площадных массивов данных с последующей обработкой и визуализацией этой информации в трехмерном виде.

Все варианты георадаров «ОКО-М1» в качестве устройства управления и отображения информации используют Note Book любого типа. При этом для них изготавливается индивидуальная подвеска. Для работы в полевых условиях вместо Note Book предусмотрен специальный блок обработки, с помощью которого можно осуществлять запись и первичную обработку полученных георадилокационных профилей.

Блок обработки работает со всеми типами антенн георадара серии «ОКО». Обмен данными между блоком обработки и персональным компьютером осуществляется через высокоскоростной порт Ethernet.

В настоящее время ведется разработка полнофункциональной версии блока обработки, оснащенного высококонтрастным цветным TFT-экраном, позволяющим работать даже в условиях яркого солнечного света. В такой модификации блок обработки позволит осуществить сбор, полную обработку и анализ полученных радарограмм.

По сравнению с традиционными компьютерами типа Note Book, блок обработки имеет ряд преимуществ: влагозащищенный корпус, герметичные кнопки управления, высококонтрастный экран, возможность работы при низких (до -20°С) температурах, отсутствие операционной системы Windows и, как следствие, отсутствие потерь информации, вызванных сбоем (зависанием) процессора.

Базовая версия пакета программного обеспечения GeoScan обеспечивает управление георадаром во всех режимах и обработку информации с использованием наиболее универсальных методов обработки без использования трехмерной графики.

Профессиональная версия пакета GeoScan также обеспечивает управление георадаром, но и предоставляет возможность провести практически все известные методы обработки георадарной информации, включая трехмерную визуализацию.

Результаты представления результатов зондирования нескольких параллельных профилей можно отображать на экране монитора в виде трехмерных изображений или в виде трех ортогональных проекций любого заданного объема.

 Все выпускаемые георадары имеют гигиенические сертификаты и сертификаты соответствия.

Сейчас георадары активно используются силовыми и правоохранительными структурами для выполнения разного рода задач, связанных с поиском и обнаружением тайников и захоронений, а также выявления подкопов к особо охраняемым объектам.

Уже разработаны модификации георадаров высокого разрешения серии «ОКО» диаметром 5 см для использования в скважинах.

Специально для обследования строительных конструкций разработан антенный блок АБ-1700, позволяющий обнаруживать и документировать расположение арматуры и прочих протяженных и точечных объектов из металлических и неметаллических материалов, а также производить дефектоскопию строительных конструкций. Наличие встроенного датчика перемещения позволяет точно локализовать обнаруженные объекты. АБ-1700 также применяется для определения толщины асфальтового покрытия и выделения слоев в толще асфальта.

Перспективным направлением использования георадара является проект по созданию линейки из нескольких приборов (многоканальный георадар). Причем, при этом обеспечивается прием сигналов от одного передатчика на всю линейку приемников. Такой метод позволит за один проход получить многомерное томографическое изображение подповерхностного слоя земли высокого разрешения. Получение многомерной информации такого слоя позволяет существенно улучшить возможности обнаружения подповерхностных объектов.

Благодарим компанию «Lazerdist» за предоставленную информацию.

Радиолокационные приборы: 14 комментариев

  • 31.01.2018 в 15:14
    Permalink

    I just want to say I am just all new to blogging and site-building and absolutely enjoyed this page. Likely I’m want to bookmark your site . You definitely come with awesome articles. Appreciate it for revealing your blog.

    Ответ
  • 05.02.2018 в 17:54
    Permalink

    This is really a good blog. I mean it. You could have so much knowledge about this matter, and thus a lot of passion. Also you know how to make people really behind it, definitely from the replies. You have a layout here thats not way too flashy, yet makes a statement as big as which you will be saying. Great job, indeed.

    Ответ
  • 05.02.2018 в 21:22
    Permalink

    As a Newbie, I am continuously exploring online for articles that can be of assistance to me. Thank you

    Ответ
  • 09.02.2018 в 03:24
    Permalink

    Pretty section of content. I just stumbled upon your site and in accession capital to assert that I acquire in fact enjoyed account your blog posts. Any way I’ll be subscribing to your augment and even I achievement you access consistently rapidly.

    Ответ
  • 10.02.2018 в 16:53
    Permalink

    I like what you guys are up too. Such intelligent work and reporting! Keep up the excellent works guys I’ve incorporated you guys to my blogroll. I think it’ll improve the value of my web site :).

    Ответ
  • 12.02.2018 в 05:57
    Permalink

    Thanks so much for providing individuals with an extremely splendid chance to read from this website. It’s always so enjoyable plus packed with fun for me personally and my office colleagues to visit your website at a minimum 3 times weekly to find out the newest secrets you will have. And definitely, I’m also always amazed with your tremendous concepts you give. Some 2 facts in this posting are in reality the best we have ever had.

    Ответ
  • 12.02.2018 в 15:28
    Permalink

    I went over this website and I conceive you have a lot of excellent information, saved to my bookmarks (:.

    Ответ
  • 13.02.2018 в 19:04
    Permalink

    I was suggested this web site by my cousin. I’m not sure whether this post is written by him as nobody else know such detailed about my trouble. You’re amazing! Thanks!

    Ответ
  • 14.02.2018 в 03:39
    Permalink

    I not to mention my buddies were actually looking through the nice ideas located on your web page and so all of the sudden came up with an awful feeling I never thanked the web site owner for those techniques. My young men ended up glad to read through all of them and already have surely been taking advantage of them. Thank you for really being quite kind and then for considering varieties of amazing subjects millions of individuals are really wanting to discover. My very own sincere apologies for not expressing appreciation to you earlier.

    Ответ
  • 15.02.2018 в 02:31
    Permalink

    Hello There. I found your blog using msn. This is a very well written article. I’ll make sure to bookmark it and come back to read more of your useful info. Thanks for the post. I’ll certainly comeback.

    Ответ
  • 16.02.2018 в 00:31
    Permalink

    This is a brilliant blog. I mean it. Could possibly have so much understanding of this matter, so that a whole lot appreciation. You also find out how to get people to totally behind it, definitely through the replies. Youve got a structure here thats not way too fancy, and yet an amazing statement as big as which you will be saying. Great job, indeed.

    Ответ
  • 17.02.2018 в 09:40
    Permalink

    I simply had to thank you very much once more. I do not know the things that I might have sorted out without the points contributed by you directly on this topic. It actually was an absolute scary crisis in my circumstances, however , discovering the very well-written mode you handled the issue forced me to leap over happiness. I will be happy for your support and even expect you know what a powerful job you were putting in instructing people today using your web blog. Most probably you’ve never come across all of us.

    Ответ
  • 17.02.2018 в 09:40
    Permalink

    Thank you for the good writeup. It in fact was a amusement account it. Look advanced to far added agreeable from you! By the way, how could we communicate?

    Ответ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.