ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар
ООО Логические системы, георадар

 
 

 

Развитие георадаров "ОКО"

Авторы:
1) Семейкин Николай Павлович, 1946 г.р., кандидат технических наук, главный конструктор ОАО НИИП им. Тихомирова, ген. директор ООО "Логис". Разработка радиолокационных систем.
2) Помозов Валерий Владимирович, 1960 г.р., ведущий инженер-конструктор ОАО НИИП им. Тихомирова. Разработка СШП систем.
3) Дудник Андрей Владимирович, 1968 г.р. ведущий инженер ОАО НИИП им. Тихомирова. Проектирование аналоговых и цифровых систем.

1. Введение.

Радиотехнический прибор подповерхностного зондирования (в общепринятой терминологии - георадара) представляет собой портативный радиолокатор, который в отличие от классического, направляет зондирующие электромагнитные импульсы в исследуемую среду, а не в свободное пространство. Исследуемой средой может быть земля (отсюда наиболее распространенное название - георадар), вода, стены зданий и т.п.

Передающая антенна георадара излучает электромагнитные импульсы, которые для получения высокой разрешающей способности имеют очень малую длительность (единицы и доли наносекунды) и достаточно широкий спектр излучения. Выбор длительности импульса является компромиссом между необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью прибора. Для формирования зондирующих импульсов используется возбуждение широкополосной передающей антенны перепадом напряжения (ударный метод возбуждения).

Излучаемый в исследуемую среду импульс отражается от находящихся в ней предметов (как металлических, так и неметаллических), или любых неоднородностей, имеющих отличную от среды диэлектрическую проницаемость или проводимость. После этого сигнал принимается приемной антенной, преобразуется в цифровой вид и запоминается для дальнейшей обработки.

При перемещении (сканировании) георадара по поверхности исследуемой среды на экран монитора выводится совокупность сигналов (профиль), по которому можно определить местонахождение, глубину залегания и протяженность объектов.

В учебном пособии [1] отражены физические основы георадиолакации, а также разобраны методические вопросы.

2. "Георадары ОКО".

ООО "Логические системы" совместно с ОАО НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова (г. Жуковский Московской обл.) занимается разработкой и производством георадаров, а также проведением опытно-методических работ совместно с НПЦ "Геотех".

Основная задача, успешно решённая коллективом ООО "Логические системы" за последние несколько лет - создание серийно выпускаемого, высоконадёжного, мобильного, многоцелевого георадара, способного безотказно работать в неблагоприятных климатических условиях и выдавать результаты зондирования непосредственно в полевых условиях в максимально понятном для пользователя виде.

На сегодняшний день в состав георадара "OKO" входит 7 сменных антенных блоков с различной центральной частотой спектра излучаемого сигнала. В зависимости от поставленной задачи георадарных исследований выбираются соответствующие типы антенных блоков.

Низкочастотные антенны используются для обнаружения или обследования объектов, располагающихся на глубинах до 10-30 м, в то время как высокочастотные антенны позволяют детально обследовать первые метры разреза.

Особое внимание при производстве георадаров "OKO" уделяется повышению надёжности. Каждый антенный блок и все входящие устройства проходят полный цикл климатических (в диапазоне температур от -30 гр.С до +50 гр.С) и механических испытаний (удары, вибрация, транспортная тряска).

В таблице 1 представлен перечень антенных блоков и их основные характеристики [2]

Таблица 1

 

Антенные блоки
Характеристики антенных блоков.
Центральная частота, МГц
Габариты АБ (мм) Длина/ширина/высота/
Максимальная глубина зондирования, м*
Разрешающая способность по глубине, м
Масса АБ, кг
АБД 25-100 - 30 0,5-2,0 6,0
АБ-150 150 1580/620/160 12 0,35 22,0
АБ-250 250 1040/430/110 8 0,25 14,0
АБ-400 400 680/275/120 5 0,15 8,0
АБ-700 700 470/160/170 3 0,1 2,0
АБ-1200 1200 400/160/180 1,5 0,05 2,4
АБ-1700 1700 205/165/135 1 0,03 1,5
* - предполагается, что зондируется грунт с диэлектрической проницаемостью 4-6 и удельным затуханием 1-2 дБ/метр (влажный песок, известняк, скальные породы, мёрзлый грунт)  

Достигнута высокая производительность зондирования - скорость перемещения при сборе информации может достигать 20-30 км/час, так как обмен между антенным блоком и регистрирующим устройством (ноутбуком, карманным компьютером, или специализированным блоком обработки) происходит по интерфейсу RS-485 со скоростью 5 МБод. При этом реальная скорость принятия выборок составляет до150 трасс в секунду. Высокая скорость перемещения антенного блока без потери информации особенно важна при обследовании протяжённых объектов, таких как дороги, взлётно-посадочные полосы и т.д.

Георадар "OKO" может комплектоваться радиомодемом, что позволяет производить дистанционное управление прибором и осуществлять передачу информации в реальном масштабе времени от антенного блока к регистрирующему устройству в радиусе до 100м.

Для привязки результатов зондирования к местности, а также для построения трёхмерных георадарных изображений разработаны датчики перемещения различного вида, в том числе предусмотрена возможность сопряжения датчика перемещения со спидометром буксирующего антенный блок автомобиля. Для привязки координат предусмотрено использование приёмников спутниковых навигационных систем GPS и GLONACC.

Для управления георадаром в сложных условиях в большом диапазоне температур и высокой влажности разработан специализированный блок обработки на базе сигнального процессора. Блок обработки предназначен для записи георадиолокационных профилей и первичной обработки полученного материала. Накопление информации осуществляется на Flash-память ёмкостью 128 Мб.

Прибор работает со всеми типами антенн георадара серии "OKO" и позволяет реализовать все необходимые режимы съёмки. Обмен данными между блоком обработки и персональным компьютером осуществляется по интерфейсу Ethernet.

Наличие влагозащищённого корпуса, герметичных кнопок управления и высококонтрастного экрана с подсветкой позволяют эксплуатировать прибор в неблагоприятных погодных условиях - в дождь, в мороз (без подогрева до -20 С), при ярком солнце.

Питание прибора производится от встроенного никель-металл-гидридного аккумулятора с возможностью подключения внешнего источника питания (время работы без подзарядки более 12 часов).

Во время полевых работ прибор размещается в защитном кофре для подвески на ремне.


Рисунок 1. Георадар "ОКО". Блок обработки

Специально для обследования строительных конструкций разработан антенный блок АБ-1700, позволяющий обнаруживать и документировать расположение арматуры и прочих протяжённых и точечных объектов из металлических и неметаллических материалов, а также производить дефектоскопию строительных конструкций. Наличие встроенного датчика перемещения позволяет точно локализовать обнаруженные объекты.

АБ-1700 также применяется для определения толщины асфальтового покрытия и выделения слоёв в толще асфальта.


Рисунок 2. Георадар "ОКО". Антенный блок АБ-1700

Специально для работы с антенным блоком АБ-1700 в программном обеспечении георадара (программа GeoScan32) был введён режим обработки "Обнаружение арматуры", позволяющий оперативно получать результаты зондирования в виде специализированной таблицы.

3. Примеры применения георадаров.

За последнее время были успешно проведены опытно-методические работы по возможности использования георадара "OKO" в качестве подводной системы охраны периметра особо важных объектов и для обнаружения людей, погребённых в завалах в результате взрывов, землетрясений или других стихийных бедствий по их дыханию. За счет вычитания сигналов, отраженных от неподвижных объектов достигается высокая чувствительность при обнаружении колебаний грудной клетки при дыхании человека за стеной. Сведения о проведении подобных экспериментов, для РЛС с непрерывным излучением были ранее опубликованы в Л. [ 3 ].


Рисунок 3. Георадар "ОКО". Обнаружение человека в завале

Для обследования скважин разработан скважинный вариант георадара высокого разрешения диаметром 4,9 см в двух модификациях: радиальный вариант и осевой. Радиальный вариант скважинного георадара имеет направленную в радиальном направлении антенную систему, обеспечивающую подавление излучения в задней зоне на уровне 30 дБ, осевой вариант скважинного георадара имеет направленную в осевом направлении антенную систему.

Для решения инженерно-геологических задач разработан опытный образец экранированного антенного блока АБ-90 с увеличенной до 15-20 м глубиной зондирования. На сегодняшний день антенный блок АБ-90 проходит испытания.

Приведённые ниже примеры иллюстрируют применение георадара "OKO" в различных областях георадиолокационных исследований.

Пример 1.

Георадиолокационный профиль, полученный георадаром "OKO" с антенным блоком АБ-150 при исследовании продуктивного слоя известняков. Белыми линиями выделены подошва слоя известняков и переходный слой.


Георадиолокационный профиль, полученный георадаром "OKO" с антенным блоком АБ-150 при исследовании продуктивного слоя известняков

Пример 2.

Георадиолокационный профиль, полученный георадаром "OKO" с антенным блоком АБ-150 при инженерно-геологическом исследовании торфяного болота. Далее его интерпретация.


Исходный георадиолокационный профиль, полученный георадаром "OKO"

Интерпретация георадиолокационного профиля, полученного георадаром "OKO"

Пример 3.

Георадиолокационный профиль, полученный георадаром "OKO" с антенным блоком АБ-400 в подводном исполнении при подводном зондировании профиля дна сильноминерализованного водоёма с целью обнаружения объектов на глубине. Антенный блок располагался в толще воды на глубине 2,5 м. При зондировании данного водоёма с поверхности воды дно терялось на глубине 1,5 м.


Профиль, полученный георадаром "OKO" с антенным блоком АБ-400 (подводное исполнение)

Приведённые выше некоторые результаты применения георадара "OKO" с различными антенными блоками демонстрируют универсальность и широкие возможности прибора.

4. Выводы:

1. Развитие и совершенствования георадарных технологий за последние годы должно способствовать оперативному внедрению в различные области народного хозяйства.

2. Среда нестандартных применений видеоимпульсных георадаров можно выделить задачу обнаружения людей в завалах или схронах.

3. Использование герметизированных антенных блоков позволяет увеличить глубинность исследования подводных объектов.

Литература:

1) Владов М.Л., Старовойтов А.В., "Введение в георадиолакацию" учебное пособие
- М.: Издательство МГУ, 2004 - 153 стр.
2) Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник А.В.
"Некоторые результаты применения георадара "ОКО""
Тез. Доклада, 4-я международная научно-практическая конференция "Георадар-2004", стр. 100-103.
3) Бугаев А.С. и др.
"Обнаружение и дистанционная диагностика состояния людей за препятствиями с помощью РЛС".

 
   
 

Rambler's Top100 2006-2011 © ООО "Логические системы"  Карта сайта
Geotechru.com: Ground penetrating radar
Дизайн: www.apu.ru