非均勻介質(zhì)中鉆孔雷達數(shù)值模擬與成像算法研究.pdf

1、鉆孔地質(zhì)雷達通過把雷達天線放在鉆孔內(nèi)對周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行探測，不僅具有常規(guī)地表地質(zhì)雷達所有的優(yōu)點，還可開展地質(zhì)雷達透射成像探測。論文首先采用CPML邊界條件對非均勻介質(zhì)中鉆孔雷達進行了數(shù)值模擬。在對非均勻介質(zhì)中鉆孔雷達正演計算公式進行推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，對CPML邊界條件的吸收效果進行了驗證;并對鉆孔雷達的單孔反射和跨孔探測方式分別進行了數(shù)值模擬;通過根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行均勻介質(zhì)與非均勻介質(zhì)的數(shù)值模擬對比分析，非均勻介質(zhì)的鉆孔雷達數(shù)值模擬更接近于

2、實際數(shù)據(jù)。證明了論文數(shù)值模擬計算方法的有效性與優(yōu)越性。
　　針對鉆孔雷達的天線是具有一定幾何長度尺寸的實際情況，論文對鉆孔雷達的天線進行了數(shù)值模擬和驗證。對于鉆孔雷達跨孔探測時的信號發(fā)射，可以根據(jù)激發(fā)的電壓與某個參數(shù)的卷積得到天線中電流的分布，從而得到鉆孔之間計算區(qū)域的電場;對于接收信號，可以根據(jù)接收天線處的電場與某個參數(shù)卷積得到該處天線電流強度，然后根據(jù)天線長度對其進行積分得到天線總電流的大小，與接收天線的負載電阻相乘即可得到該

3、時刻接收到的電壓大小。
　　常用的旅行時提取方法在針對大收發(fā)角度數(shù)據(jù)進行提取時，因其低信噪比而顯得較為艱難且不夠準確?；诖?，論文提出一種新的方法對旅行時提取方法進行改進。首先對數(shù)據(jù)進行歸一化，并按角度對數(shù)據(jù)分類;然后對相同收發(fā)角度數(shù)據(jù)與該角度信噪比最大的數(shù)據(jù)進行互相關(guān)處理并疊加，從而得到該收發(fā)角度數(shù)據(jù)的參考波形;最后根據(jù)參考波形的初至波到達時間對該角度數(shù)據(jù)進行互相關(guān)處理得到每道數(shù)據(jù)的初至波旅行時。
　　在對鉆孔雷達天線進行

4、數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，論文對鉆孔間均勻介質(zhì)與非均勻介質(zhì)的情況進行了電磁波初至波視速度的模擬計算。計算結(jié)果表明:在發(fā)射天線與接收天線距離較近，即收發(fā)角度較小時，視速度與電磁波在介質(zhì)中傳播的真實速度誤差較小;隨著收發(fā)角度的增大，視速度也在逐漸增大;當?shù)竭_了一定的收發(fā)角度時視速度會達到一個頂峰，隨后會慢慢隨著收發(fā)角度的增大而逐漸減小，但是仍然會比電磁波在介質(zhì)中傳播的真實速度要大。據(jù)此，論文提出一個跨孔地質(zhì)雷達電磁波傳播路徑假設(shè)，即鉆孔雷達跨孔探測