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

1、地質雷達(GPR)對于地下介質的地球物理勘查來說是一種行之有效的技術，特別是對于淺層地下來說。無損、高效和數(shù)據(jù)可靠是它作為淺地表地下調查一個理想工具的重要因素。根據(jù)地下目標的類型，應用中如何選擇地質雷達天線的中心頻率和帶寬將是一件重要的事情。實際信號的頻率同分辨率、最大探測深度、地下探測物體的大小以及土壤介質的性質直接相關。因此對于每一次的勘探來說，都需要研究其天線頻率的局限性。當然，既要獲得高分辨的地下圖像（高頻），也要有較大的探測深

2、度（低頻）一直是技術改進的目標。為了從一個新的角度研究這個問題，本論文提出了一種應用不同發(fā)射-接收頻率的數(shù)據(jù)采集技術和利用頻帶寬度增強匹配濾波的數(shù)據(jù)處理技術。
　　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，而在我們的試驗研究中這種情況發(fā)生了改變。為了取代通常的3對相同頻率天線對觀測，我們研究了50MHz、100MHz和200MHz收-發(fā)天線不同組合的9種情況。試驗場地位于中國浙江杭州良渚的莫角山。通過對其接收數(shù)據(jù)的脈沖

3、響應的研究，我們觀測到了頻率互換的不同效應。實際的觀測結果是:地質雷達信號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較多的噪聲。因此這項研究告訴我們，低頻發(fā)射-高頻接收的模式也許是一個好的選擇。
　　在地球物理數(shù)據(jù)處理中，濾波器通常用來得到較好的地下可視化解釋結果，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用。第一種是發(fā)射頻率固定的頻帶增強匹配濾波器(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)射頻率頻帶增強匹配濾波器(VFT)。對于CFT來說，接收天線的頻率是變化的;而對于VFT來說，接收天線的頻率保持不變;而對于SFT來說，發(fā)射天線與接收天線的頻率相同。GPR數(shù)據(jù)處理的試驗在中國浙江杭州浙江大學的一個地球物理試驗場進