LTD工程检测雷达配置及性能指标

LTD系列探地雷达由中国电波传播研究所自主研发，系统由LTD-2100探地雷达主机、GC900MHz、GC400MHz屏蔽天线、AL1.5GHz车载喇叭天线、采集和数据处理软件、测距装置及雷达配件组成，可用于隧道衬砌施工质量监控探测、路基路面质量及缺陷探测、高速公路面层厚度检测和地下管线探测等领域；通过配置其他天线本系统还可用于隧道超前地质预报、桥梁结构质量及缺陷探测、公路（铁路）前期地质调查、水文地质调查等工程领域。

一、基本原理

LTD探地雷达由一体化主机、天线及相关配件组成（图1）。相对于探地雷达所用的高频电磁脉冲而言，通常工程勘探和检测中所遇到的介质都是以位移电流为主的低损耗介质。在这类介质中，反射系数和波速主要取决于介质的介电常数ε，空气的相对介电常数为1，最小；水的相对介电常数为81，最大。雷达工作时，向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲（几十兆赫至上千兆赫），电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射，探地雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的情况

二、主要特点

• 雷达主机与计算机为一体化设计，便于现场使用；雷达主机基于ARM主板设计，采用WinCE系统，确保雷达主机的稳定性和操作方便性；

• 采集软件和数据处理软件采用中文界面，符合国内相关规范要求，并为用户提供不加密的开放性版本；

• 高频天线安装把手，便于隧道等工程检测用；

• 低频天线单独供电，确保探测深度；

• 系统时窗：5ns~1us范围可调；

• 系统采样点数：128、256、512、1024或2048可选；

• 系统扫描速度：8～128扫描/秒，可选；

• 波形叠加次数：1～32768，可调；

• 系统探测方式：连续、轮测、人工点测三种可选；

• 显示方式：彩色、堆积波形可选，调色板可选；

• 水平距离标记：手动、测量轮自动标记可选；

• 硬件三年质保，软件十年内免费升级。

• 随仪器为用户提供仪器操作和数据处理解释的多媒体演示和典型工程探测图谱，使用户很快成为行家里手。

三、性能指标

1、主机性能指标

• LTD-2100型雷达主机为雷达主机和计算机一体化设计雷达系统；

• 兼容性：兼容LTD型透地探视仪的全系列天线(十种)；

• 连续工作时间：提供两块嵌入式锂电池供电，连续工作≥8小时；

• 体积：≤311 mm×212 mm×61 mm（含航空插座）

• 主机重量：≤2.5 kg

• 整机功耗：15W,内置16.8V、65Wh锂电池供电或外部电源供电9V～18V；

• A/D：16位；

• 扫描速度：16Hz，32Hz，64Hz，128Hz可调；

• 记录道长度：256，512，1024，2048ns可调；

• 脉冲重复频率：16kHz，32kHz，64kHz，128kHz可调；

• 时窗范围：5ns～1us,连续可调；

• 动态范围：-7dB～130dB；

• 系统信噪比：大于70dB；

• 软件处理功能：滤波、放大、道间平均、去背景处理；

• 测量方式：逐点测量，距离触发测量，连续测量可选；

• 显示方式：伪彩图、堆积波形或灰度图；

• 冲击振动：满足GJB74.6～85要求；

• 工作温度：-10℃～+50℃；

• 储存温度：-20℃～+60℃；

• 湿热条件：+30℃，90％。

2、探地雷达配套天线的种类及技术指标

LTD探地雷达天线有屏蔽型、非屏蔽型（平板式）和喇叭天线三种类型：

1. 屏蔽型天线主要用于中等深度和浅表层目标探测（公路面积层厚度检测、地下管线查找、路基缺陷探测等），有GC1500MHz、GC900MHz、GC400MHz和GC270 MHz等四种型号；

2. 平板天线主要用于深层目标探测（公路施工前的地质勘察、隧道超前预报、冻土层探测等领域），有GC50MHz、GC100MHz、GC200MHz等三种型号；

3. 喇叭形天线主要用于公路层厚探测，有AL1GHz、AL1.5GMHz和AL2GHz三种。

表1  LTD探地雷达主机和配套天线指标

说明：

1. 收发天线系统的频率越低，其探测深度越深，但分辨率越低；频率越高，对目标的分辨能力越高，但探测深度较浅。用户可根据需要，选择一套或多套收发系统配置；

2. 各种收发天线系统的探测深度随土壤环境的不同而不同；

3. 所有天线均可在连续、人工点测或测距轮控制方式下工作。

AL1.5GHz空气耦合式喇叭天线功能：

主要针对极浅层高分辨率下的探测，①用于公路路面探测，如公路路面的沥青层厚度探测，一般为车载天线高速进行探测；在干燥混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.2~0.4米，在潮湿混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.15~0.3米(测深与介质电导率有关)，高速公路工程中检测时速可达60~100km/h。

GC1500MHz屏蔽天线功能：

主要针对浅层高分辨率下的探测，①用于钢筋混凝土结构探测，如建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等，一般手持天线进行探测；②用于公路路面探测，如公路路面的沥青、水稳层和垫层厚度及浅层结构的空洞、破碎、脱空和含水等病害及精确定位，一般为屏蔽式地面耦合天线进行探测；③用于浅部管线定位，如建筑墙体内部的电力或非电力管线定位，桥梁箱梁的预应力管道定位等；④用于文物保护工程，如古代壁画探测、古建筑结构探测等；在干燥混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.4~0.6米，在潮湿混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.15~0.4米(测深与介质电导率有关)。

GC900MHz屏蔽天线功能：

主要针对浅层高分辨率下的探测，①用于钢筋混凝土结构探测，如建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等，一般手持天线进行探测；②用于公路路面探测，如公路路面的沥青、水稳层和垫层厚度及浅层结构的空洞、破碎、脱空和含水等病害及精确定位，一般为地面耦合式进行探测；③用于浅部管线定位，如建筑墙体内部的电力或非电力管线定位等；在干燥混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.2~1.0米，在潮湿混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.2~0.6米(测深与介质电导率有关)。

GC400MHz屏蔽天线功能：

它主要针对中浅部高分辨率下的探测，①用于公路、铁路、水利水电及电力线缆隧道探测，如隧道复合衬砌的初支和二衬的厚度、空洞、不密实、脱空及钢筋和钢拱架分布和隧道围岩裂隙、破碎探测等；②用于浅部的金属或非金属管线、线缆、方沟管槽的探测，如市政管线、偷排漏放管线、浅部未知线缆及方沟管槽位置确定等探测；③用于钢筋混凝土探测，如建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等，最小可探测出Φ8以上的钢筋(浅部)；④用于公路铁路路面路基及土木工程探测，如铁路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探测，各类护坡挡土墙质量的探测；在含水较大的粘土情况下典型测深可达1.5~2米，在通常土质情况下典型测深可达2~3米，在岩石或混凝土情况下最大测深可达3~5(测深与介质电导率有关)。

GC270MHz屏蔽天线功能：

它主要针对中浅部高分辨率下的探测，①用于公路、铁路、水利水电及电力线缆隧道探测，如隧道复合衬砌的初支的厚度、空洞、不密实、脱空及钢筋和钢拱架分布和隧道围岩裂隙、破碎探测等；②用于浅部的金属或非金属管线、线缆、方沟管槽的探测，如市政管线、偷排漏放管线、浅部未知线缆及方沟管槽位置确定等探测；③用于公路铁路路面路基及土木工程探测，如铁路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探测，各类护坡挡土墙质量的探测；④用于建筑物桩基检测；在含水较大的粘土情况下典型测深可达1.5~5米，在通常土质情况下典型测深可达2~5米，在岩石或混凝土情况下最大测深可达3~8(测深与介质电导率有关)。

GC100MHz屏蔽天线功能：,

主要针对中、高分辨率下的中深层探测，①用于地质分层，基岩面或岩层裂隙、断层、岩溶及地下水分布情况探测，如地质勘察、大坝坝体检测等；②用于公路、铁路、水利水电和电力线缆隧道超前地质预报，如探测隧道掌子面前方的岩层破碎情况，富水区分布情况、节理组发育，裂隙断裂断层走向及规模，岩溶发育及分布情况等；③用于高填方公路路基探测及深层铁路路基探测，如路基不均匀沉降、路基空洞、路面裂隙、冻土层范围、铁道道碴囊分布等；④用于深部较大管径的电缆组，金属或非金属管道，如深部电力管线探测、输油或输水管线探测等；⑤用于不明物体及空洞探测，如文物考古、洞穴探测、未知掩埋物探测等；在含水较大的粘土情况下典型测深可达5~10米，在通常土质情况下典型测深可达8~15米，在岩石情况下典型测深可达15~30米(测深与介质电导率有关)。