用于衬砌探测的空气耦合探地雷达天线设计

针对隧道衬砌探测的实际需求,基于Vivaldi天线形式,通过对天线的馈电结构和装配方式进行优化,设计和实现了一款应用于探地雷达系统的超宽带脉冲辐射天线。所设计天线具有良好的空气耦合特性,其带宽可覆盖770 MHz~1650 MHz;该天线所辐射时域脉冲波形的拖尾度小于10%。将收发天线装配于所设计的天线罩内,完成空气耦合雷达样机的设计、制作和测试,结果表明所设计天线系统具有与目标相距1 m~2 m的探测能力,对浅层目标分辨清晰,有效探测出了钢拱架结构,可用于隧道衬砌病害检测。

基于分时复用原理的多通道探地雷达时序控制模块设计及应用

为实现对隧道衬砌空洞和地质病害的无损、高效检测,基于分时复用原理,通过FPGA编程和时序电路设计实现一种瞬态脉冲型多通道探地雷达时序控制模块,并应用于多频多通道隧道病害检测探地雷达系统。该时序控制模块可以产生多路同频等相位差时钟,分时触发各个通道脉冲信号的单次收发,从时间上分离通道间串扰信号和有效雷达回波,实现探地雷达多频段多通道的高效工作。试验测试和实地验证结果表明:该时序控制模块在脉冲重复频率为500 kHz时,能实现8通道雷达测试系统相邻通道间240 ns左右的触发时差,并在触发时差范围内保证观察时窗内雷达回波信号的稳定性;同时,该模块也能应用于3频段6通道隧道病害检测探地雷达系统,并在距离介质分界面65 cm时反映出实际隧道预埋病害的深度和尺寸信息。