Page 70 - 水文地质勘察技术研究
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水文地质勘察技术研究
电导率很大时，吸收系数 β 与介电常数 ε 的关系不明显；当电导率 σ 很小
时，吸收系数 β 与频率 f 的关系不明显。对于低损耗媒质来说，即 时
σ
β ≈ µ ε / ，吸收系数 β 与频率 f 无关，而和电导率 σ 成正比，与介电常数 ε
2
成反比。若是在真空中传播，相位系数 σ 和吸收系数 β 均为零。
2. 探地雷达组成系统及探测原理
（1）探地雷达组成系统
探地雷达是借助电磁波在介质中电磁特性不连续处产生反射和散射的特征来
实现对地下目标体定位、成像进而定性或者定量地判别地层中的电磁特性变化，
从而达到对地下目标探测的目的。为了达到探地雷达的实际需求，越来越多的探
地雷达系统应运而生。虽然目前探地雷达在国内外使用流通的种类繁多，但其组
成结构是基本一致，主要包括控制单元、发射机、接收机、收发天线、电缆、电
源等其他辅助元件。
第一，控制单元：控制单元是雷达系统的“大脑”，起到管理的作用，主要
控制整体系统的任务分配，处理接收天线收到的电磁信号，跟踪当前时间与位置，
以便对数据进行更好的采集、存储、显示、处理和分析；第二，发射机：通过控
制单元的指令，产生相应频率的电磁波，再通过分离器传送给反射天线，此时发
射天线会将频率电信号将转换为电磁波信号，然后向目标地质体方向发射，从而
达到探测目的；第三，接收机：接收机的作用是把接收天线收到的目标回波信号
转换为电信号，然后由信号处理机进行相应放大处理，最终保存这些数字信息；
第四，收发天线：即接收天线和发射天线，分别具有接收目标回拨信号和发射高
频电磁波的功能，以便有效地探测目标并准确地处理数据；第五，电缆、电源等
其他辅助元件。
（2）探地雷达探测原理
探地雷达（GPR）是基于地下各种介质的电阻率和介电常数差异为前提条件，
利用高频无线电磁波来对介质内部不可见的目标体或介质分界面进行探测、处理、
分析的一种地球物理方法。其主要以脉冲形式由发射天线往地下发射的大功率高
频电磁波，当其在地下介质中传播时遇到存在电性差异的目标体或介质分界面，
就会发生类似光学的反射、透射与折射，其中有部分被反射到地面的电磁波能量
被另一只接收天线接收，而剩下的电磁能量则继续向下穿过界面传播，并在更深
的界面上发生反射和折射，直到所有的能量被地下介质吸收完。
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