中国电子科技集团第三十八研究所 安徽省 合肥市 230001
摘要：RIS雷达天线非常齐全，包括各种天线阵，适合多种地质、地形的不同探测需求。RIS雷达天线在灵敏度、分辨率、稳定性方面都具备较高的水准。屏蔽性能优良，信号发射速率极高。RIS雷达是目前世界上在体积和重量上最具优势的雷达。并且可以在极其恶劣的环境下正常工作。
关键词：RIS雷达天线;调试问题;对策
前言
随着我国国民经济和社会的高速发展，铁路、公路、水利等关系到国计发生的基础建设迎来了新的建设高潮。这其中大量铁路和公路隧道工程建设实践表明，由于受地质勘察精度、手段等诸多条件的限制，根据地质勘察资料作出的设计与实际不符的情况屡有发生，由此而来塌方、涌水、涌泥、涌砂、岩爆等灾害时有发生，给施工造成极大的危害。这就对怎样能够解决加快隧道开挖、掘进的速度提出了新的课题，而掌子面前方地质环境、工程地质条件、水文地质条件等控制着掘进的速度，如何攻取掌子面前方的地质信息成为关键，隧道地质超前预报就是解决该难题的方法，通过对前方不良地质灾害进行准确的超前预报，以便及时地修正开挖和支护设计方案，避免施工事故发生。探地雷达(GPR)自上世纪八九十年代自国外引进以来，广泛应用于隧道桥梁工程、水利工程、城市地下管道探测等各个方面。近年来，随着中国城市化进程的加快，各类地下管线错综复杂，为城市建造与管道维护带来了困难。因此，探明地下管道分布能够有效地提高工作效率，降低管线突发事件，节约建设成本。当前国外使用较为广泛的探地雷达多为SIR系列、RIS系列、GEORADAR系列等。国内的探地雷达技术近年来发展迅速，主要有北京爱迪尔公司的系列探地雷达、中国矿业大学的GR系列等。凭借分辨率高、无损性以及方便携带等特点，探地雷达目前应用广泛，且取得的效果也较为显著。然而在实际应用过程中，判识地下异常的标准缺乏客观标准，导致在实际解释过程中多解性和主观性较强，对实际雷达资料的解释造成了较大的干扰。
1原理及工作流程
1.1探地雷达原理
国外K2探地雷达主要由发射天线、DAD控制单元、测距轮系统、电池、电池电缆、网络电缆、天线连接电缆、笔记本电脑等若干部分组成，具有宽频率、高分辨率、便于携带、工作效率高、采集数据实时显示等特点。探地雷达通过发射天线向地下介质发射具有一定中心频率的电磁脉冲波，在电磁脉冲波的传播过程中，由于地下介质的材料、连续性、几何形态等不断变化，进而形成不同的电磁性分界面。当电磁波传播到分界面时，电磁波发生反射和透射，其磁场强度、传播路径等亦随之改变，通过接收天线接收传回到地表的反射电磁波，根据双旅程时间判断地下介质埋藏深度，根据反射波振幅及波形变化情况判断介质材料、形态结构等相关物性信息，达到探查地下介质分布情况的目的。
1.2实际工作流程
具体工作流程主要通过3个方面进行展开:①对探测区地下管道的大致概况进行了解，设置探地雷达参数以及相关测线布置方案;②针对具体的探测目标进行计算机数值模拟，分析探测目标的雷达反射特征;③进行户外数据采集及数据处理解释，此过程主要是依据已设计的测线布置方案对探测区进行实际数据的采集，并对采集数据进行处理解释，结合雷达剖面解释结果及探测区实际情况，最终得到管道的地下埋藏情况。
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2 RIS雷达天线调试常见问题
2.1RIS雷达天线频率复杂不易调试
RIS雷达天线阵在使用初期，如果不能对各个频率进行精准的调试极易导致雷达信号错乱，误导技术人员进行错误操作，降低测试的精准性。RIS雷达天线频率特别的繁杂，有高、中、低三种频率。不同频率的波长、衰减度、分辨率、探测深度等也各有不同。一些排列的技术一直在不断的变化，使技术人员难于掌握。如果不能精确的计算出天线阵的排列公式和调试角度，就很难让RIS雷达设备正常运行。
2.2 RIS雷达单通道配置升级技术不能灵活掌握
RIS雷达分为单通道配置和双通道配置。当单通道配置不能满足更高层次的作业要求时，可以通过一定的技术手段使之升级为双通道配置。但是升级的技术手段非常的繁琐。天线种类的选择和调试的技术都会影响RIS雷达的最终使用效果。天线不同，则适用的探测范围也不同。有些天线适合执行探测深度浅、分辨率高的工作，如缝隙、管道、钢筋等的分布情况；有些适合深度探测作业，如地质、考古、铁路等探测活动。如果不能灵活的掌握这一技术手段，RIS雷达根本没有能力完成更深层的探测任务。只能完成单一的某种作业，限制了其获得更多的使用功能，也为使用的企业造成了资源的闲置和成本的浪费。不利于探测工作的有序进行和平稳发展。
2.3 RIS雷达天线阵调时不能准确把握
在对RIS雷达天线阵进行调试工作时，最难也是最为复杂的工作是调整倾斜基准的各个角度。在调整的过程中受各种人为因素和技术的影响容易产生较高的误差，对频率、程序等的波动和运行容易把握不准确，这样会导致设备在进行对地检测时无法准确的反馈数据。
3 RIS雷达天线调试的对策
3.1调试人员对设备进行有序排列
针对RIS雷达天线频率繁杂不易进行各频率调试的应对措施，可以采取让安装调试人员将天线按相同频率和不同频率进行列阵排列，并对地下情况进行探测。及时调整频率，直到能够使设备达到最优的使用性能。调试完毕可以进行针对性的检测，验证其精准性。
3.2提高雷达检测质量
首先，在对RIS雷达进行升级时，操作人员要针对具体的工作内容和工作要求，对天线型号进行合理的选择。从而实现雷达的升级任务。提高其检测的范围了质量。一般天线的波长短、频率高，分辨率也高，但探测深度较浅；反之波长大、衰减率慢、分辨率低，探测的深度更大。天线的中心频率可以通过固定的公式计算得出。根据被测物体的成分、特征、深度等可以用公式推断出频率更加适合的天线。其次，在进行探测活动时，合理选择探测深度。如果选择的过深，会使设备的分辨率降低，选择过浅会容易丢失重要的数据。一般选在目标深度的1.5倍最为合理。第三，在雷达进行作业前，应进行测线设计，合理布置优化、雷达测线也可以提高雷达的检测质量。合理的进行测线设计可以减少设备的干扰并提供准确的分析图谱。雷达探测信号容易受到介质的导电率影响。因此，在进行实地测量时应尽量避开高导电率的介质的干扰。
3.3运用专业仪器降低误差
在对RIS雷达天线阵进行调试时，为了防止雷达垂直分辨率和水平分辨率产生误差，可以借助一些精密的仪器辅助进行调试工作。如可利用经纬仪和重锤吊线的方式保证调试角度的准确性，降低设备与地面之间的纵向角度误差。也可以利用水准器和水平仪等设备调整水平误差。最后利用传感器进一步调整精确的角度值。结语：综上所述，RIS雷达具有频率高、探测性能强大、使用方便、操作灵活等多方面的优点。且在我国的探地工作中发挥了巨大的作用。熟练掌握RIS雷达天线阵调试技术，可以使，RIS雷达适用于更多地形、更高层次的要求。因此，技术人员要了解RIS雷达天线的参数和性能，对天线、主机、系统进行合理的配置。让RIS雷达在实际工作中发挥最大的贡献。
参考文献:
[1]王成发,朱娟利,姜晓强.RIS雷达天线调试常见问题与对策探讨[J].信息通信,2017(02):93.
[2]佚名.浅谈雷达天线座水平和测试和调整方法[C].论文网，2017:12.
论文作者:吕芝伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/13
标签：天线论文; 频率论文; 深度论文; 工作论文; 介质论文; 地质论文; 地下论文; 《防护工程》2019年10期论文;