对探地雷达检测中的电磁波波速相关问题的思考

通过探地雷达检测技术在公路工程质量检测中的广泛应用,结合长期实践应用的经验性总结,概括性地介绍了在检测中探地雷达电磁波波速确定方法并对影响因素给予了思考及分析,同时有针对性地提出了可行的建议措施。

Proca电磁理论的若干问题

20 0 4年 6月 ,位于西非Oklo的美国LosAlamos实验室的核反应堆对实验数据做再分析后得出结论说 ,近 2 0亿年内精细结构常数减小了 4 5× 10 -8。常数不常 ,意味着光速有很小的变化。这是最新的与狭义相对论不符的实验报告。另一方面 ,光子如有静止质量 ,Maxwell方程组将被Proca方程组所取代 ,而磁矢位(势 )A将成为可观测量。而过去和现在都有许多方法测量光子的静止质量。文章的主要目的是在Proca理论框架内研究电磁波波速 ,发现即使在自由空间 (真空 )条件下也会出现超光速传播 ;同时又对波导与Proca波的截止现象做了比较 ,给出了相应的结果。

基于高频探地雷达的土壤表层含水量测定

高精度快速探测土壤表层水分状况,对于精准农业生产、水资源精确管理及防治坡耕地水土流失具有重要意义。现有探地雷达（ground penetrating radar,GPR）低频探测技术不能满足表层土壤含水量高精度要求,需要发展和应用高精度探测技术。本研究采集江宁某蔬菜地水稻土表层（0～20cm）土壤（粉砂质黏壤土）,通过室内模拟试验,利用高频（1 GHz和2 GHz）探地雷达在不同土壤含水量状况下进行探测,获取GPR数据图像信息,提取电磁波谱特征参数,分析其与土壤含水量之间的定量关系。结果表明：1 GHz和2 GHz频率GPR探测的土壤介电常数ε与实测土壤含水量θ拟合的ε～θ模型决定系数R^2分别为0.94与0.97,高频探地雷达技术预测粉砂质黏壤土表层土壤含水量是可行的;与低频探地雷达技术相比,高频探地雷达技术能够高精度探测表层土壤含水量。

基于探地雷达的喀斯特峰丛洼地土壤深度和分布探测

[目的]研究喀斯特土壤的深度和分布,为利用探地雷达(GPR)技术开展喀斯特地区峰丛洼地土壤分布的研究提供理论依据。[方法]通过室内模拟试验,建立喀斯特地区3种典型质地土壤(砂质黏壤土、黏壤土、粉(砂)质黏土)中探地雷达电磁波波速和土壤含水量的关系式。通过实地测定土壤质地和含水量,选择合适的关系式,对探地雷达图像进行校准、解译,获得土壤深度,并采用开挖法进行验证。[结果]得到了3种质地土壤中电磁波波速(ν)与含水量(θ)关系的三次多项式。利用该关系式探测的喀斯特土壤理论深度与实地开挖的结果相符,误差为0—10cm。利用探地雷达软件生成了反映测线下不同位置土壤深度的二维图像和样方内土壤深度分布的三维图像,表明土壤主要分布在0—50cm。[结论]利用探地雷达技术探测喀斯特地区土壤深度和分布是切实可行的。

基于宽频阻抗谱技术的XLPE电缆老化诊断方法研究

本文阐述了基于电缆中电磁波波速诊断XLPE电缆老化的理论依据,介绍了基于输入阻抗谱的电缆平均波速计算方法,仿真研究了电缆均匀老化和分段老化对于平均波速的影响,提出了基于平均波速诊断电缆整体老化状态的方法。最后,实验室内搭建均匀热老化和分段热老化电缆模型,基于试验验证上述诊断方法的有效性。结果表明:加速均匀老化电缆和分段老化电缆的平均波速由166 m/μs分别降低至139 m/μs和152 m/μs,电缆老化越严重,电缆中波速越小。上述方法的提出可为XLPE电缆老化诊断提供更多有效信息。

基于探地雷达的根系探测对土壤含水量的响应

在探地雷达对地下根系进行探测和识别的过程中,土壤含水量是影响根系探测效果的一个极为重要的因素。本文在2种质地土壤(砂质壤土和粘土)不同水分含量下,通过探地雷达对根进行模拟试验,测定了2种质地土壤的电磁波波速,同时测试了根的探测效果。结果表明:土壤含水量是影响电磁波波速的主要因素,电磁波波速不受天线频率的影响,但随着土壤含水量的增大而减小。本研究建立了2种质地土壤的电磁波波速(ν)与土壤含水量(θ)的理论模型,经过验证:发现该模型测算的根深度可以用来评估根的实际深度;在2种质地土壤中,根的分辨率均表现为随土壤水分含量增大而减弱,2者差异较大;当含水量>20.33%(砂质壤土)或>26.82%(粘土)时,均不适宜利用GPR进行根探测。

基于地质雷达的基坑地下连续墙接缝处渗漏水监测技术

采用地质雷达对济南轨道交通R2线历山北路站区段进行了建设期间的现场探测,采用Reflexw软件对雷达探测数据处理后得到异常波形图像,并通过异常波形图形判别异常区域。为了准确预测地下连续墙接缝处发生渗漏水的位置,计算不同里程地质雷达电磁波波速的平均振幅和单道信号,并绘制平均幅值随里程的变化趋势图和雷达电磁波振幅与深度的对应关系曲线,提出将平均幅值变化趋势图和雷达电磁波振幅曲线的突变区域作为地下连续墙接缝处可能发生渗漏水的区域,以此确定渗漏水区域对应的里程及深度。该技术成功预测了渗漏水的位置,并在工程现场得到了验证。