非均勻介質中鉆孔雷達數值模擬與成像算法研究.pdf

1、鉆孔地質雷達通過把雷達天線放在鉆孔內對周圍的地質結構進行探測，不僅具有常規(guī)地表地質雷達所有的優(yōu)點，還可開展地質雷達透射成像探測。論文首先采用CPML邊界條件對非均勻介質中鉆孔雷達進行了數值模擬。在對非均勻介質中鉆孔雷達正演計算公式進行推導的基礎上，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值模擬;通過根據實際數據進行均勻介質與非均勻介質的數值模擬對比分析，非均勻介質的鉆孔雷達數值模擬更接近于

2、實際數據。證明了論文數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，可以根據激發(fā)的電壓與某個參數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，可以根據接收天線處的電場與某個參數卷積得到該處天線電流強度，然后根據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)角度數據進行提取時，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。首先對數據進行歸一化，并按角度對數據分類;然后對相同收發(fā)角度數據與該角度信噪比最大的數據進行互相關處理并疊加，從而得到該收發(fā)角度數據的參考波形;最后根據參考波形的初至波到達時間對該角度數據進行互相關處理得到每道數據的初至波旅行時。
　　在對鉆孔雷達天線進行

4、數值模擬的基礎上，論文對鉆孔間均勻介質與非均勻介質的情況進行了電磁波初至波視速度的模擬計算。計算結果表明: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;當到達了一定的收發(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中傳播的真實速度要大。據此，論文提出一個跨孔地質雷達電磁波傳播路徑假設，即鉆孔雷達跨孔探測