冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究

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1、分类号：P631.3单位代码：10183研究生学号：2014621025密级：公开研冲击脉冲探吉林大学地雷达博士学位论文系统关键技术基础研究王宪楠王宪楠2018年6月吉林大学冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究•BasicResearchonKeyTechnologyofImpulseGroundPenetratingRadarSystem作者姓名：王宪楠专业名称：地球探测与信息技术指导教师：刘四新教授学位类别：工学博士培养单位：地球探测科学与技术学院论文答辩日期：2018年05月31日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称

2、工作单位主席曾昭发教授吉林大学委员李桐林教授吉林大学王者江教授吉林大学张良怀研究员吉林省地震局黄贵雄教授级高工东北石油局未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经

3、发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别

4、：□硕士■博士学科专业：地球探测与信息技术论文题目：冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市西民主大街938号吉林大学地球探测科学与技术学院（130026）作者联系电话：冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究摘要（作者：王宪楠指导教师：刘四新教授）探地雷达（GPR，GroundPenetratingRadar）技术是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法，广泛应用于各种近地表探测。GPR应用趋于多样化，包括地质工程探测、沉积物探测、冰川探测、军事应用和考古探

5、测等。探地雷达具有无损探测，高效率，高分辨率，结果直观等优点。由于探地雷达应用领域的扩展，已经远远超出了“探地”的范畴，到目前为止，探地雷达已经成为一种常规的探测技术，可以解决很多实际探测应用问题，因此，对于探地雷达系统的要求也不断地提高，目前国外的商业探地雷达系统种类很多，但价格昂贵，因此，研究探地雷达系统技术对国产探地雷达仪器的开发以及对地球物理工程应用具有重要意义。冲击脉冲探地雷达属于时间域探地雷达,也称为无载波探地雷达。时间域探地雷达应用比较广泛，属于超宽带雷达的一种，它将电磁波脉冲通过天线一次性地发射出去，发射的是无载波

6、电磁脉冲信号，并采用宽带的接收机接收经过不同介质的电磁脉冲回波信号，电磁波在不同介质传中的传播路径、波形和电磁场强度会有所不同，分析采集到回波信号的时间、幅度以及波形特点来判断地层结构和目标体信息。时间域探地雷达以脉冲式探地雷达为主，它在商用探地雷达中占统治地位，使用简单，而且冲击脉冲探地雷达具有探测穿透能力强、分辨率高、功耗小、结构简单等优点，广泛应用于地质工程探测的各个领域。冲击脉冲探地雷达系统的组成主要包括时间域脉冲源、收发天线系统、数据采集部分与数据处理等。本文主要研究了一种冲击脉冲探地雷达系统的硬件组成，对系统的主要单元

7、进行了基础研究，研究内容包括脉冲源、采集与控制、系统天线，通过实验对本文所设计的探地雷达系统进行测试，分析测试结果。首先，本文对探地雷达的发展阶段和国内外发展情况做了详细的阐述，介绍了探地雷达技术及理论基础，同时给出了冲击脉冲探地雷达系统关键技术的总体设计方案和技术指标，对于冲击脉冲探地雷达系统来说，必须选择合适的系统参数，包括脉冲信号的宽度、幅度、天线的中心频率以及数据采样率等。I其次，对探地雷达脉冲源进行设计，基于雪崩三极管的雪崩效应产生的脉冲信号通常为单极性,然而实际探测雷达装置中往往需要双极性脉冲信号，以便于与天线连接。本

8、文所设计的探地雷达脉冲源能够产生双极性纳秒级脉冲信号，以雪崩三极管脉冲发生电路为核心，采用一个雪崩晶体管来产生具有快速上升沿的时域脉冲信号。利用Multisim电路仿真软件，分析影响脉冲源输出信号的主要因素，合理设置元器件参数，优化电路结构，制作基