基于雷达的地下管道探测关键技术研究

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1、学号：S13040425硕士学位论文基于雷达的地下管道探测关键技术研究研究生姓名：张文军学科、专业：信息与通信工程二○一六年三月分类号：TN911.7密级：可公开UDC：621.39编号：基于雷达的地下管道探测关键技术研究ResearchonkeytechnologyofundergroundpipelinedetectionbasedonRadar学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：信息与通信工程(0810)研究方向：信号检测与信号处理理论与技术申请学位级别：工学

2、硕士指导教师：陈殿仁教授研究生：张文军论文起止时间：2014.9—2015.11摘要随着社会经济的发展，地下管道的使用量越来越多，利用地下管道可以输送石油，天然气等各种人类需要的物质。当输送物质的管道发生破裂或者有微小裂痕的时候，这就需要用探地雷达对破损管道的位置进行精确定位。但是为了能够方便对地下管道内液体的流量进行实时的监测，可以采用探地雷达和多普勒测速的原理对地下管道内液体的流速进行测量，进而可以知道管道内液体的流量。从而方便于对地下管道内的液体流速进行实时的监测，就有很广的应用前景。本文

3、的研究内容是：(1)探地雷达的工作理论并且分析了电磁波在不同介质中由于介质的介电常数、磁导率和电导率的不同对电磁波的传播特性的影响。对电磁波在土壤以及不同介质界面会出现反射和折射进行了深入的研究。(2)研究了多普勒频移的测速原理以及利用脉冲多普勒测速雷达对目标进行测速时会出现的模糊效应进行了深入的研究。(3)研究了如何从雷达的回波信号中分析和提取出目标的多普勒频移，主要的分析方法是频域的快速傅里叶变化和时频域的短时傅里叶变换以及小波变换等，并对各种分析方法的优缺点进行了深入的研究。(4)根据探地

4、雷达和脉冲多普勒测速的原理，探地地下0.5m左右的PVC管道里面液体水的流速，使用MATLAB进行了建模仿真。最后得出的结论是使用脉冲多普勒探地雷达能够对地下管道内液体的流速进行测量，能够应用于天然气，石油输送等领域。关键字：探地雷达；脉冲多普勒频移；地下管道；流速IABSTRACTWiththedevelopmentofsocialeconomy,theuseofundergroundpipelinesisincreasing,theuseofundergroundpipelinescantr

5、ansportoil,naturalgasandotherhumanneeds.Whenthematerialisbrokenorthereisasmallcrackinthepipeline,itneedstousethegroundpenetratingradartolocatethepositionofthedamagedpipe.Butinordertobeabletocarryoutreal-timemonitoringoftheliquidflowintheundergroundpi

6、peline,theprincipleofgroundpenetratingradarandDopplervelocitymeasurementcanbeusedtomeasuretheflowvelocityoftheliquidinthepipeline.Soitisconvenienttomonitortheliquidflowrateinthepipeline,andithasawideapplicationprospect.Theresearchcontentofthispaperis

7、:(1)theworktheoryofgroundpenetratingradaranditsinfluenceonthepropagationcharacteristicsofelectromagneticwavesduetothedifferentdielectricconstant,permeabilityandelectricalconductivityoftheelectromagneticwaveindifferentmediaareanalyzed.Thereflectionand

8、refractionofelectromagneticwaveinthesoilandtheinterfaceofdifferentmediaarestudied.(2)thestudyoftheDopplerfrequencyshiftandtheuseofthepulseDopplerradartospeedupthetargetofthefuzzyeffectswerestudied.(3)thestudyofhowtoanalyzeandextractthetargetfromthera