LTD2100探地雷达使用手册Word文档格式.docx
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第七章LTD探地雷达数据处理过程……………………………………………27
第八章LTD用于公路检测时的工程评价……………………………………29
第九章LTD雷达剖面的编辑和打印输出……………………………………32
附录A新型配套低频天线使用操作说明………………………………………34
附录BLTD雷达使用中的常见问题解答………………………………………37
附录CLTD产品的售后服务条款…………………………………………………48
前言
随着世界经济建设和材料科学的发展，对地下非金属类目标探测技术的需求变得愈来愈迫切，国内外兴起了利用探地雷达进行地下目标无损探测的研究和应用热潮，探地雷达在城建、交通、地质、考古、国防、公安等部门扮演着越来越重要的角色。
中国电波传播研究所（系统内称中国电子科技集团公司第二十二研究所）历经20年的研究工作，目前已经研制成功多种型号的探地雷达产品，最新研制成功的小型化便携式LTD-2100探地雷达既可用于对浅层目标的高分辨检测，又可用于地下较深层目标的探察，已广泛应用于军事和民用的多个地下目标探测领域。
感谢您选用中国电波传播研究所研制的LTD探地雷达系统，您能成为我们的用户是我们莫大的荣幸。
为了您能尽快熟练地使用LTD探地雷达系统，我们随机配备了内容详细的探地雷达用户手册和多媒体培训光盘，内容视具体机型而异。
我们对用户手册的编排力求内容全面而又简单易懂，从中您可以获得有关安装步骤、系统配置、基本操作、软硬件使用方法等各方面的知识。
在第一次安装和使用您的探地雷达之前，请务必仔细阅读所有资料，这将有助于您更好地使用本探地雷达系统。
我们认为手册中所提供的信息是正确可靠的，并尽量避免人为的失误，但难免会有印刷之前未发现或检查出的差错，以及那些我们无法控制的疏漏，请您多加包涵！
有时，为了提高部件及整机的性能和可靠性，我们会对硬件或软件做一些改动，这样可能造成软硬件配置与用户手册的不一样，请用户能够谅解。
如果您在使用中发现手册或仪器本身有什么问题，或者您有什么意见和建议，请与我们联系。
谢谢您的合作！
第一章初识LTD-2100探地雷达
很高兴有机会在这里向你介绍我所最新研制生产的“LTD-2100探地雷达”。
LTD-2100型雷达以数字化步进控制电路为基础，以ARM系统为核心，采用WinCE系统，与以往的LTD系列探地雷达相比，LTD-2100型具备“小型化便携式设计”、“稳定性强”、“探测精度高”、“系统软件功能完备、使用简单”等特点，她将会在众多的地下目标探测领域助你一臂之力。
1.1LTD-2100型探地雷达简介
LTD-2100型探地雷达是中国电波传播研究所最新研制的小型化便携式探地雷达（见图1-1），整个系统由便携式主机、收发天线、综合控制电缆、测距轮（可选）、内置12V锂电池、数据采集和处理软件等组成。
1电源开关
6下移键：
兼具减小功能
11F3功能键：
暂停/继续
2雷达开关：
F7键
7左移键：
兼具取消功能
12F4功能键：
数据回放
3TAB切换键
8右移键：
兼具确认功能
13F5功能键：
显示器调节
4实时帮助
9确定键：
选定功能
14DEL键：
与OS系统功能相同
5上移键：
兼具增大功能
10F2功能键：
存盘/停止
15ESC键：
在现场将仪器正确连接后，借助于便携机内的“数据采集和处理软件”，可完成从参数调试、数据采集、数据回放和处理的整个过程。
只要您具备简单的微机、地质和相关工程知识，再通过短时间的学习和培训，即可掌握LTD-2100型探地雷达系统的使用。
1.2LTD-2100探地雷达挂接天线简介
通过挂接不同型号的天线，LTD-2100探地雷达可完成对不同深度目标的探测（天线主频越高，探测深度越浅，垂向分辨率越高；
反之亦然）。
设备名称
尺寸
（cm）
重量
（kg）
探测深度
（m）
厚度/深度检测误差
偏移距
发射幅度
（V）
应用范围
LTD-2100
31
21
6
2.5
主控系统
AL2500MHz
48
20
55
6.0
0.02~0.2
<
3%
24
AL2000MHz
0.02~0.3
喇叭天线主要用于公路面基层厚度检测
AL1500MHz
0.03~0.5
4%
30
AL1000MHz
0.05~0.6
5%
GC1500MHz
22
12
13.5
1.1
40
屏蔽天线主要用于浅层目标探测
GC900MHz
18
2.0
0.05~1.0
6%
15.2
60
GC400MHz
32
3.8
0.10~3.0
10%
16
80
GC270MHz
45
8.5
0.15~5.0
100
GC200MHz
7.5
0.15~8
15%
~45
600
平板式天线主要用于深层目标探测
GC100MHz
90
9.0
0.15~15
20%
~90
800
GC50MHz
180
0.2~20
~180
1000
1.3LTD-2100探地雷达的性能指标
一、主要特点
Ø
雷达主机、计算机和锂电池为一体化设计，便于现场使用；
雷达主机基于ARM主板设计，采用WinCE系统，确保雷达主机的稳定性和操作方便性；
采集软件和数据处理软件采用中文界面，符合国内相关规范要求，并为用户提供不加密的开放性版本；
高频天线安装把手，便于隧道等工程检测用；
低频天线单独供电，确保探测深度；
系统时窗：
5ns~1us范围可调；
系统采样点数：
128、256、512、1024或2048可选；
系统扫描速度：
8～128扫描/秒，可选；
波形叠加次数：
1～32768，可调；
系统探测方式：
连续、轮测、人工点测三种可选；
显示方式：
彩色、堆积波形可选，调色板可选；
水平距离标记：
手动、测量轮自动标记可选；
硬件三年质保，软件十年内免费升级。
随仪器为用户提供仪器操作和数据处理解释的多媒体演示和典型工程探测图谱，使用户很快成为行家里手。
二、性能指标
连续工作时间：
提供两块嵌入式锂电池供电，连续工作≥8小时；
体积：
≤311mm×
212mm×
61mm（含航空插座）
主机重量：
≤2.5kg
整机功耗：
15W,内置16.8V、65Wh锂电池供电或外部电源供电9V～18V；
A/D：
16位；
扫描速度：
16Hz，32Hz，64Hz，128Hz可调；
记录道长度：
256，512，1024，2048ns可调；
脉冲重复频率：
16kHz，32kHz，64kHz，128kHz可调；
时窗范围：
5ns～1us,连续可调；
动态范围：
-7dB～130dB；
系统信噪比：
大于70dB；
软件处理功能：
滤波、放大、道间平均、去背景处理；
测量方式：
逐点测量，距离触发测量，连续测量可选；
伪彩图、堆积波形或灰度图；
冲击振动：
满足GJB74.6～85要求；
工作温度：
-10℃～+50℃；
储存温度：
-20℃～+60℃；
湿热条件：
+30℃，90％。
1.4LTD-2100探地雷达的应用范围
随时域电磁场理论和相关电子技术的不断发展，探地雷达的应用从最初的对冰层（弱衰减介质）厚度的探测，应用领域现已遍及城市建设、交通、考古、农田、水利、环保、公安和国防等部门。
LTD-2100型探地雷达的多项关键技术处于国内领先水平，已广泛应用于：
（1）军事部门：
构筑工事前的地质勘察和地下工事探测、地下未爆弹药和埋藏军械的查找金属或非金属埋设物（例如地下管道、电缆线等）；
（2）交通部门：
公路施工质量（包括面基层厚度和存在隐患）和运营情况，铁路路基隐患等目标的连续无损检测；
（3）地质勘探部门：
岩层、空洞、断层、地质结构、地下水以及地下矿藏等目标的查找和描述；
（4）建设部门：
隧道衬砌质量、桥梁结构和存在病害、建筑物内的钢筋分布探测；
（5）环保部门：
污染企业排污暗管的探测和查找，地下污染物埋藏范围的探测；
（6）水利部门：
江、河、湖泊的大坝存在隐患检测、床面测绘及水下目标探测；
（7）市政部门：
金属或非金属地下管线位置和走向探测；
（8）考古部门：
古墓和古遗址探测。
另外，最近已有人将其分别应用于对建筑物的桩基质量检测和地下管道泄漏的探测等，并取得了一定的效果。
第二章使用LTD-2100前的准备工作
利用探地雷达探测地下目标之前，制订探测计划、选择和检查设备、收集有关资料等准备工作是十分必要的。
2.1LTD-2100探测计划的制订
制订一个详尽、合理的探测计划是高效而经济地完成施工任务、达到探测目的的关键。
探测任务/计划书应该包括施工任务、探测目的、需要的设备、测试参数设置、拟采用的测试程序和处理解释方法等内容，其具体形式可参照光盘内技术资料“探地雷达现场试验报告（样本）”。
2.2完成常规探测所需的基本设备
一套完整的LTD-2100探地雷达由便携式主机（含内置锂电池）、数据采集和处理软件、收发天线（十种可选）、综合控制电缆、测距轮（可选）等组成。
对于一般的探测任务，需要的设备主要有：
（1）主要设备：
便携式主机（含内置锂电池和SD卡）、收发天线；
（2）辅助设备/工具：
15米综合电缆线、供电电源（建议采用内置12V锂电池）、连接收发天线的触发线（若用到平板式天线，还要携带光纤和天线用内置锂电池）、带插座的长电源线（可选）、测距轮（可选）、相关工具、胶带、测试计划和记录纸、笔等；
（3）系统软件：
WinCE下安装的采集和回放软件。
在这些设备的选择过程中，尤以天线型号（中心频率
）的选择最为重要。
天线中心频率的选择需兼顾目标深度、目标最小尺度及天线尺寸是否符合场地需要等因素，它可由下式大致确定：
（2-1）
式中，x为要求的空间分辨率，m；
为围岩的相对介电常数。
特别提示：
对深层目标进行探测时，应采用
等较低频率的天线；
探测浅层且尺度较小的目标时，应该选用
高频天线。
2.3相关资料收集
探地雷达剖面反映了地下介质的电性特征，由于物性参数的多解性，要想根据这些电性特征刻画出地下介质的分布情况，必须对测区的地质情况有所了解（有条件的话建立各种目标体的探地雷达图像特征最好），因此需要进行下述资料收集工作。
一、获取各种可收集到的有用资料
相关资料的收集包括确认探测目的、了解测区的地形情况、确定目标体的特性、收集测区以前的普查资料、地质调查报告、钻孔柱状图及其孔位分布等资料，对于特殊地质问题，还应走访有关施工人员了解问题性质与特征。
二、探测前的试验工作
一般在现场测试工作正式开始之前，需要进行测量试验工作。
其目的是：
（1）检查测量参数的选择是否符合预想结果；
（2）建立各种目标体的探地雷达图像特征。
试验测线一般应布置在埋有已知目标体的地点，特别是有钻孔的测区，试验测线应该通过钻孔。
第三章LTD探地雷达数据采集过程
本章将带你经历LTD-2100探地雷达仪器的联接、参数设置、数据采集和存取的整个现场探测过程。
3.1探地雷达主机面板的功能键说明
分类
键名
标示
功能
开关键
电源开关
POWER
系统电源总开关
功
能
键
F1
HELP
显示帮助信息
F2
SAVE
测量数据存盘
F3
PAUSE
1）暂停数据存盘或数据回放；
2）同时按下此键和上下键，可增加参数调节梯度。
F4
PLAY
回放测量数据
F5
LCD
显示屏亮度调节
F7
START
在WindowsCE界面一键进入程序；
在雷达工作状态长按（>
1秒）关闭雷达，退回WindowsCE操作界面。
Tab
TAB
显示界面切换键
编
辑
回车
ENTER
回车换行键
删除
DEL
CH1/2
1）在编辑状态，用于删除光标位置的字符；
2）在双通道方式参数调整过程，用于通道方式切换。
取消
ESC
取消最近输入的字符；
撤销操作
↑
光标上移、数据增加、向上滚动
↓
光标下移、数据减小、向下滚动
←
光标左移、取消参数调节
→
光标右移、确认参数调节
3.2探地雷达仪器的联接和启动
根据施工任务选定所用设备后，可参照图3-1将整个系统进行联接。
具体步骤为：
（1）从包装箱中拿出主机，一块电池和SD卡；
（2）把抽屉式电池装入电池仓，拧上旋钮（与主机外沿平行为锁紧状态）；
（3）把SD卡正面向下插入主机SD卡槽，盖好橡胶盖；
（4）拧下航空插座盖，将综合线缆头的定位槽对准，顺时针旋转拧紧；
（5）按下右上角主机电源开关，自动进入雷达实时工作界面，雷达准备完毕。
注意：
（1）使用交流电供电时，要使用随仪器附送的电源转换器（该转换器与充电器一体化设计），同时可给锂电池充电（见图3-2）；
（2）使用内置锂离子电池对主机供电时，应注意以下问题：
a.电池出厂时，已充电到50％以上的电容量，新购的电池可以直接使用。
电池第一次用完后充足电后再用，第二次用完后再充足电，连续三次后，电池可以达到最佳使用状态；
b.电池不用时，应将电池充电到60％左右的电容量，再进行防潮包装保存，根据存放前电池容量的状况3～6个月检测电压一次，并进行充电，保证电压在安全电压（单组3V以上）范围内；
c.电池充电时，必须使用锂离子电池专用充电器；
d.电池要远离-
～
范围以外的温度环境，不要接近火源，防止剧烈震动和撞击，不能私自拆卸电池。
图3-2在室内工作和给电池充电示意图
（4）SD卡在装入主机之前，请确保写保护打开，以确保数据的实时存储功能正常；
（5）所有连接线的插拔都应该在断电状态下进行！
确认正确连接后，首先打开供电电源开关，然后按下位于仪器面板右上角的主机电源按钮，系统将显示WinCE系统启动界面，而后直接进入LTD-2100探地雷达实时采集系统的界面。
3.3LTD-2100探地雷达采集软件的启动
一、LTD-2100探地雷达采集系统的安装和启动
LTD2100/2200探地雷达主机控制计算机采用ARM微处理器，操作系统采用嵌入式窗口操作系统WindowsCE，主控制软件固化于ARM处理器内，用户不需要再行安装或更新维护。
确认正确连接后，首先打开供电电源开关，然后按下位于仪器面板右上角的主机电源按钮，系统将显示WinCE系统启动界面，而后屏幕显示：
自检正常后主机系统自动进入LTD-2100探地雷达实时采集系统。
二、LTD-2100探地雷达采集系统概貌
整个采集系统由图3-3所示的雷达参数调试和图3-4所示的实时采集界面组成，系统启动进入实时采集系统后，首先看到的是雷达参数调试界面，从左至右依次是参数调试区（以菜单形式完成雷达参数的列表和调试）、伪彩色图显示区（实时显示调试结果）、单道波形显示区（实时显示调试结果）。
通过按下面板右边的转换键，即可实现雷达参数调试和实时采集界面的切换。
实时采集界面用伪彩色图/堆积波形形式实时显示仪器采集到的雷达数据，其下端的功能显示区给出了主机正在进行的工作，与面板下端的六个功能键相对应。
3.4数据采集参数的动态调试
探测参数选择合适与否直接关系到测量结果的合适性和正确性，雷达参数的调试可通过在调试界面上修改参数设置或载入雷达参数文件来实现。
一、雷达参数（菜单）概要说明
雷达操作
开启雷达
“绿●停止雷达”对应雷达运行状态，“红●开启雷达”对应雷达关闭状态
雷达参数
注：
上移键设置为增加，下移键设置为减少
天线主频
25M,50M,100M,300M,500M,900M,1000M,1500M可选，系统内存取8种参数，用户不可更改；
用户选择高频天线后，要弹出对话框，要求确认
重复频率
16,32,64,128可调
扫描速度
时窗设置
2～5000连续可调，上下调节键与F3（主机面板上标识为PAUSE）一起按下，将以10为阶梯变化；
采样点数
128,256,512,1024,2048可调
信号位置
遵循数值变大，观察波峰往下移动的原则（信号位置定义？
）
整体调增益
向上键整体增大波形增益，向下键整体减少波形增益，按F3后以十倍阶梯变化；
分段调增益
调节绿色增益曲线上的红点附近的增益大小
零偏设置
保证基线在零点附近，默认值2034
滤波设置
与天线频率对应，设置7档（7个范围）供选择，以1/2f～3/2f为基准
标记扩展
1～100连续可调，按F3后以10为变化阶梯；
介电常数
1～81连续可调，变化最小梯度：
0.1，按F3后以1为变化阶梯；
保存参数
根据天线频率，自动显示存取文件名，如果用户直接回车，将覆盖已有文件，比如GC900M.cfg
调入参数
用户选择可见的高频参数文件后，要弹出对话框，要求确认
探测方式
连续测量
根据时间控制（扫描速度）进行测量
人工点测
这时要求标记扩展选1，以保证每次触发成功
测距轮控制
设置标记扩展后，利用距离控制记录道数
借用标记扩展概念，实际上是道间距扩展系数，1～100连续可调，F3＋上下键＝以10为阶梯
测距轮标定
点击后弹出对话框，对测距轮周长进行标定
实时处理
道间平均
叠加去噪功能
背景消除
起到水平滤波，去掉水平干扰的功能
显示方式
伪彩色图
8种可选
堆积波形
用变密度显示方式
转换调色板
从系统内事先存储的8种调色板选择
系统功能
系统时间
重新设置系统时间。
保存设置
为要存储的探测数据提供缺省文件名
文件浏览
浏览SD卡中存储的文件
二、雷达采集参数的设置
进入实时采集系统后,首先看到的就是雷达参数调试界面，左侧的参数调试区由雷达操作、参数调节、系统管理等三个主菜单组成，参数调节菜单又划分为雷达参数、探测方式、实时处理、显示方式四个菜单，以下对数据采集参数菜单（Menu）逐一进行介绍。
Menu雷达操作－开启/停止雷达
利用上下移动键将光标移到雷达操作按钮，用右移键将该主菜单的下级菜单打开（用左移键可将主菜单的下级菜单关闭），光标移至开启/停止雷达钮，按下便可以用软件实现雷达主机的开关（按钮显示绿色表示雷达已开启，显示红色表示雷达处于关闭状态）。
注：
下面用到的打开/关闭菜单、取消/确认选择值的操作与此相同，不再详细说明过程。
Menu雷达参数－天线频率
光标移至天线频率，按下回车键打开选择菜单，移动上下键选定接入天线主频，最后用右移键供确认选择的天线中心频率（有2500MHz、2000MHz、1500MHz、1000MHz、900MHz、400MHz、200MHz、100MHz和50MHz等九种可选）。
系统根据用户选择的天线主频调入默认参数，用户只需再微调一下就可使用。
Menu雷达参数－重复频率（PRF）
脉冲重复频率是指脉冲源间断发射脉冲波形的频率。
重复频率有128,64,32,16四个值可选，高频天线（2500MHz、2000MHz、1500MHz、1000MHz、900MHz、400MHz）通常选择128，低频天线（200MHz、100MHz和50MHz）要求选择16或32。
Menu雷达参数－扫描速度
扫描速度是指在检测过程中，系统每秒钟记录的道数。
扫描速度的选择除了要考虑水平分辨率（一般要求有10～20个数据点经过探测目标）和记录数据量两个因素外，还要受到采样点数参数选择的影响，一般选64scan/s。
实测时，一
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