GR雷达噪音主要性能.docVIP

雷达性能比较 地质雷达的性能主要由被探测的介质所决定。在能量高衰减的介质中，例如粘土，雷达的电磁波成指数衰减，很快就没有探测能力了。 这是个物理局限，无论仪器怎么升级也是无法克服的。但是我们可以把目标放在发展和提高仪器系统的整体灵敏度上，使之在某些环境下提高性能并且获得更好的结果。由于IDS一直致力于提高其产品的性能，这里我们分析地质雷达的一些特点，这些特点对仪器系统的整体性能具有重要影响： 动态范围 信号稳定性 系统内在混乱剖面 动态范围 这是评估地质雷达系统的一个通用参数。它表示的是电磁波双向传播时的整体衰减情况，高衰减的电磁波将不被记录。 例如：在40 dB/m双向衰减的土壤中，拥有100 dB动态范围的地质雷达系统将采集有用信号到2.5m深，超过这个深度的目标体的反射信号将接收不到。 如果不考虑土壤的吸收，很明显动态范围将直接决定地质雷达的探测深度。动态范围越大，地质雷达信号穿透越深。 动态范围也可以表示为最大可接收信号和最小可探测信号的比率。因此，在设计地质雷达时，要非常注意去减小内部噪音源，如果噪音太大（见图1），更深层的目标体将探测不到。 图1 IDS K2系统连接200MHz天线（左图）和竞争对手雷达（右图）使用200MHz天线的对比图。竞争对手仪器内部过大的噪音把超过2m的目标体信号遮蔽了。 当然也可以通过叠加信号来提高动态范围（见图2）。噪音成分之间没有任何的相关性（也就是噪音表示为“白色”）。另外，通过使用叠加因子来提高深度范围是实现不了的。 图2 通过叠加来提高探测深度。左图中箭头标注的目标体在右图中被噪音遮蔽了。 从这观点来看，外部噪音源（如，广播、手机等等）可以被考虑为和雷达性能无关，而雷达内部噪音于雷达性能具有一定的相关性。因此，通过叠加可以提高雷达的探测深度。 因此，在挑选最好的地质雷达系统时，以下两个方面需要考虑： 内部噪音水平 噪音成分的相关性 这中测试很容易就可以做到。把天线从控制单元中卸下来，记录一些信号，把这些存储的信号的平均功率绘成图，就可以比较仪器的噪音水平了。 图3是IDS K2系统和竞争对手雷达的比较图。感谢数字技术，这里我们可以看到IDS仪器的内部噪音水平比竞争对手雷达低大约10倍，因此可以探测更深部的目标体。 竞争对手雷达噪音水平 图3 竞争对手雷达控制单元（上图）的噪音水平和IDS RIS K2控制单元（下图）噪音水平的比较：感谢数字技术，这里我们可以看到IDS仪器的内部噪音水平比竞争对手雷达低大约10倍。 重复同样的测试，使用大于1的叠加因子，就可以评估噪音成分相关性程度。理想状态下，噪音功率曲线是越平整越好。图4是IDS K2 和竞争对手控制单元在这方面的对比。可以注意到：K2 没有任何噪音成分的相关性，然而竞争对手则比较糟糕，因此竞争对手通过叠加并不能提高探测深度。 图4 竞争对手雷达控制单元（上图）和IDS RIS K2 控制单元（下图）在噪音成分相关性方面的比较：感谢数字技术，K2没有显示任何噪音成分的相关性。 信号稳定性 图5 竞争对手雷达系统（上图）和IDS RIS K2 在信号稳定性方面的比较：感谢IDS的数字技术，K2信号稳定性比竞争对手高25 dB。 系统内在混乱剖面 图6 竞争对手雷达系统使用500MHz天线（右图）和IDS RIS K2 系统使用600MHz天线在系统内在混乱剖面方面的比较：竞争对手剖面中的水平条纹把目标体E给遮蔽了。 从以上比较中可以看出，RIS雷达所具有的性能优势是有其理论根据的，是经过实验比较所印证的事实。 噪音 水平 最深层目标体 噪音 水平 叠加＝10 没有叠加 噪音叠加1（IDS） （nsec） 噪音相关成分 E D C B A D C B A （nsec） （nsec） （nsec） （nsec）