Георадар серии ОКО-М1

1.Применение георадаров

Геология- для построения геологических разрезов, определения положения уровня грунтовых вод, толщины льда, глубины и профиля дна рек и озёр, границ распространения полезных ископаемых в карьерах, положения карстовых воронок и пустот.

Транспортное строительство- для определения толщины конструктивных слоёв дорожной одежды и качества уплотнения дорожно-строительных материалов, изыскания карьеров дорожно-строительных материалов, оценки оснований под транспортные сооружения, определения глубины промерзания в грунтовых массивах и дорожных конструкциях, содержания влаги в грунте земляного полотна и подстилающих грунтовых основаниях, эрозии грунтов на участках мостовых переходов.

Промышленное и гражданское строительство- для определения качества и состояния бетонных конструкций (мостов, зданий и т.д.), состояния дамб и плотин, выявления оползневых зон, месторасположения инженерных сетей (металлических и пластиковых труб, кабелей и других объектов коммунального хозяйства).

Охрана окружающей среды- для оценки загрязнения почв, обнаружения утечек из нефте- и водопроводов, мест захоронения экологически опасных отходов.

Археология- для нахождения археологических объектов и границы их распространения.

Силовые структуры могут использовать георадары:

- для выполнения разного рода задач связанных с поиском и обнаружением тайников и захоронений, а также выявления подкопов к особо охраняемым объектам;

- для обнаружения контрабандных вложений в гомогенных однородных грузах;

- для обнаружения мест заложения мин, расположения подземных тоннелей, коммуникаций, складов, техники. Хорошие результаты по обезвреживанию мин различного вида даёт комплексирование георадарных технологий с индукционными, тепловизионными и другими методами, а также с нелинейными локаторами и ЯКР-обнаружителями.

2.Принцип действия георадара

Работа радиолокационного прибора подповерхностного зондирования (в общепринятой терминологии – георадара) основана на использовании классических принципов радиолокации. Передающей антенной прибора излучаются сверхкороткие электромагнитные импульсы (единицы и доли наносекунды), имеющие 1,0-1,5 периода квазигармонического сигнала и достаточно широкий спектр излучения. Центральная частота сигнала определяется типом антенны. Выбор длительности импульса определяется 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 или неоднородностей среды, имеющих отличную от среды диэлектрическую проницаемость или проводимость, принимается приёмной антенной, усиливается в широкополосном усилителе, преобразуется в цифровой вид при помощи аналого-цифрового преобразователя и запоминается для последующей обработки. Задержка отражённых сигналов напрямую связана с глубиной залегания объектов и скоростью распространения волны в среде, зависящей от её диэлектрической проницаемости е. Для получения радарограммы необходимо произвести запись отражённых сигналов, последовательно перемещаясь по поверхности исследуемой среды в непрерывном или поточечном режиме. После обработки полученная информация отображается на индикаторе в виде волнового профиля (ряда равноотстоящих друг от друга осциллограмм) или в виде плотностного чёрно-белого профиля. Также возможна цветная визуализация профилей.

3.Состав георадара

4.Антенные блоки

Антенные блоки АБД и АБ-150. @@@@@@ Антенные блоки АБ-250 и АБ-400.

Антенные блоки АБ-500 и АБ-700. @@@@@ Антенный блок АБ-900 (воздушный).

Антенный блок АБ-1200 (воздушный). @@ Георадар "ОКО" с антенным блоком АБ-1700 (для поиска арматуры в бетоне).

5.Вспомогательные устройства

Термокассета (ТК) в сборе с блоком питания и карманным компьютером COMPAQ IPAQ 3970. Используется в качестве блока обработки и индикации в сложных климатических условиях и обеспечивает возможность работы до -20?С. Достоинства: малый вес, термовлагозащищённость, хорошая видимость на ярком солнце, низкое энергопотребление (1.5 Вт без подогрева), сохранение информации на флэш-карте. Параметры IPAQ 3970: процессор 400 МГц, ОЗУ 64 Мб, 4-х дюймовый рефлективный экран.

Блок управления георадаром (БУ) в сборе с ноутбуком (слева) и отдельно. Предназначен для обеспечения управления любым АБ от ноутбука. Возможные варианты связи через RS-232, USB, Ethernet.

Радиомодем (РМ) на антенном блоке. Позволяет работать дистанционно с георадаром на расстоянии до 100 метров на открытой местности. Удобно использовать при площадной съёмке, а также в сложных климатических и полевых условиях.

Датчик перемещения с колесом (ДП) в сборе с антенным блоком. Позволяет осуществлять точную привязку (+/-2см) по расстоянию на местности.

Измеритель пути с катушкой (ИП) на антенном блоке. Позволяет осуществлять точную привязку (+/-5см) по расстоянию, в том числе на сильнопересечённой местности и на воде.

Блоки питания (БП) в сборе с никель-металлогидридными (Ni-MH) аккумуляторами. Достоинства: малый вес (12в,7(9)А/ч-2кг; 12в,1.8А/ч-0.5кг), возможность хранения в разряженном состоянии.

6.Технические характеристики

Антенные блоки
Габариты АБ (мм) д/ш/в
Центральная частота (МГц)
Глубина зондирования до (м)*
Разрешающая способность (м)
Масса АБ (кг)
Потребляемая мощность (Вт)
АБД
-
25-100
30
2,0-0,5
6,0
8,0
АБ-150
1580/620/160
150
12
0.35
22.0
7.0
АБ-250
1040/430/110
250
8
0.15
8.0
6.0
АБ-400
680/275/120
400
5
0.15
8.0
6.0
АБ-500
530/190/170
500
4
0.12
3.0
5.0
АБ-700
470/160/170
700
3
0.1
2.0
5.0
АБ-900
320/205/170
900
2**
0.07
2.7
5.0
АБ-1200
400/160/180
1200
1.5**
0.05
2.4
5.0
АБ-1700
205/165/135
1700
1
0.03
1.5
5.0

* - предполагается, что зондируется грунт с диэлектрической проницаемостью 4-6 и удельным затуханием 1-2 дБ/метр (влажный песок, известняк, скальные породы, мёрзлый грунт)

** - антенны могут работать с отрывом от поверхности до 30-500мм

7.Програмное обеспечение

Базовая версия пакета программного обеспечения GeoScan32 обеспечивает управление георадаром в трёх режимах измерений (непрерывный, поточечный и с привязкой по расстоянию с помощью датчика перемещения) и обработку информации с использованием наиболее употребительных методов обработки без использования трёхмерной графики.

Профессиональная версия пакета GeoScan32 обеспечивает управление георадаром и предоставляет возможность провести практически все известные методы обработки георадарной информации, включая трёхмерную визуализацию.

В пакете GeoScan32 используются следующие методы обработки информации:

Возможен импорт данных в программу GeoScan32 из файлов формата SEG-Y. Из набора параллельных профилей возможен синтез объемного изображения разного типа. Для микрокомпьютеров был разработан упрощенный вариант пакета программного обеспечения RadarCE , обеспечивающий управление георадаром, первичную обработку радиолокационного сигнала, компенсацию разного вида помех, вторичную обработку сигнала, индикацию и запоминание полученной информации, а также передачу ее на персональный компьютер для последующей обработки. Система обработки данных RadarCE включает в себя все классические методы обработки георадиолокационной информации, однако, вторичную обработку целесообразно проводить на персональном компьютере или ноутбуке с помощью пакета GeoScan32.

Представляем вашему вниманию пример трёхмерной визуализации результата площадной съёмки, проведённой георадаром "Око-М1" с АБ-700 на полигоне с металлическими закладками.

Download (Загрузка)

Техническое описание георадара ОКО-М1 (русское) (0.1Mb), (английское) (0.1Mb)

Руководство пользователя программой GeoScan (2.98Mb), архив (1.71Mb)

Руководство пользователя программой GeoScan32 (2.59Mb), архив (1.79Mb)

Руководство пользователя программой GeoScan32 (английское) (2.05Mb), архив (1.64Mb)

Руководство пользователя программой RadarCE (0.28 Mb), архив (0.15Mb)

8.Некоторые результаты применения георадаров

Представляем вашему вниманию результаты применения георадара ОКО-М1.

9.Развитие георадаров ОКО-М1

Последние 3-4 года большое внимание было сосредоточено на доводке аппаратуры и программного обеспечения с целью организации серийного производства георадаров серии "ОКО-М1" с восемью сменными антенными блоками.

На георадар в целом и на все входящие узлы были созданы сервисные устройства и завершена технологическая подготовка. Георадары проходят полный комплексный контроль по всем основным параметрам в диапазоне температур от -30?С до +60?С.

В 2000 году были получены гигиенический сертификат и сертификат соответствия. Аппаратура производится на предприятии, сертифицированном по международной системе качества ИСО 9000-94.

За последние два года были разработаны два новых антенных блока АБ-900 и АБ-1200 (воздушные). Все антенные блоки за исключением дипольных (типа АБД) являются экранированными. Для снижения массы георадара используются NiMh-аккумуляторы (никель-металлогидридные) как более легкие и надежные, чем свинцовые.

В качестве устройства управления георадаром используется либо любой Note Book на подвеске, либо карманный микрокомпьютер, энергопотребление которого существенно меньше, чем у традиционных Note Book.

Микрокомпьютер размещается в пылевлагозащищённой термокассете, что обеспечивает возможность работы георадара в сложных климатических условиях в том числе при отрицательных температурах до -20?С.

Большим удобством является наличие у карманного компьютера цветного монитора, работающего на "отражение" и обеспечивающего получение качественного изображения, как при яркой внешней засветке, так и при недостаточном освещении.

Возможностей микрокомпьютера вполне достаточно для качественной оценки полевого материала. Применение сменных Flash-карт позволяет оперативно архивировать информацию большого объёма. Новая версия программного обеспечения "RadarCE" позволяет использовать новый более производительный микрокомпьютер "Ipaq" фирмы "Compaq".

Георадар "ОКО-М1" может комплектоваться радиомодемом, что позволяет производить дистанционное управление прибором и осуществлять съём информации с антенных блоков в радиусе до 100 м. Такой режим работы представляется более удобным при проведении площадных георадарных исследований. Размещая оператора в кабине автомобиля, можно обеспечить работу георадаром при низких температурах с использованием обычного Note Book.

Введение оптических развязок по всем узлам системы позволило получать более стабильные результаты в реальных условиях эксплуатации при больших неровностях подстилающей поверхности.

В экранированных антенных блоках большого размера АБ-250 и АБ-150 в целях удобства транспортировки предусмотрена расстыковка приёмной и передающей антенн для перевозки их в специальной транспортной таре. Разъёмная конструкция приёмной и передающей антенн позволяет работать в режиме зондирования, когда передающая антенна неподвижна, а приёмная перемещается. В этом случае для синхронизации запуска передатчика используется дополнительный оптический кабель.

Использование датчика перемещений двух типов и пакета программного обеспечения GeoScan-32 обеспечивает получение площадных массивов данных с последующей обработкой и визуализацией этой информации в трёхмерном виде.

10.Особенности георадаров ОКО-М1

  1. Для работы в полевых и неблагоприятных климатических условиях георадар комплектуется термовлагозащищённым вариантом блока обработки и индикации на основе карманного компьютера «Соmраq». Достоинства: малый вес, термовлагозащищён, хорошо виден на ярком солнце, имеет низкое энергопотребление.
  2. Все блоки георадара имеют оптическую развязку (приёмник, передатчик, блок управления, датчик перемещения). Это уменьшает собственные помехи системы и даёт более стабильные сигналы при перемещении антенных блоков по пересечённой местности.
  3. Радиомодем позволяет производить дистанционное управление прибором и осуществлять съём информации с антенных блоков в радиусе до 100 метров.
  4. Высокая прочность – антенные блоки выполнены из алюминиевых сплавов.
  5. Высокая надёжность – георадары изготавливают на оборонном предприятии серийно, оборудование производится в соответствии с требованиями ГОСТ.Р.ИСО-9001-96. Разработаны полные КД и эксплуатационный документ.
  6. Малое энергопотребление – от одного комплекта аккумуляторов возможна работа в течении 4 ? 8 часов.
  7. Компактность – комплект прибора перевозится в удобной транспортной сумке. Антенны большого размера АБ - 150, АБ - 250 имеют разборную конструкцию.
  8. Широкий температурный диапазон: -20… +60оС. Все приборы проходят обязательные приёмосдаточные испытания, включая климатические (-30, +70оС) и механические испытания.
  9. Бесплатное обучение сроком до 3 дней. Методическая поддержка по обработке результатов.
  10. Гарантия 18 месяцев, далее сервисное обслуживание.
  11. Высокопрофессиональный коллектив разработчиков занимается постоянным совершенствованием георадаров.
  12. Программное обучение может индивидуально корректироваться под методические особенности клиентов.
  13. Георадар имеет сертификат соответствия (№ 0000517) и гигиенический сертификат (50.99.20.431.П.10178.07.0). 14. Цена в 3 - 5 раз меньше импортных аналогов.

11.Комплектность поставки

В базовый комплект георадара входят: антенный блок, блоки питания (3 штуки), зарядные устройства (3 штуки), подвеска с блоком управления для ноутбука или термокассета для карманного компьютера, оптокабели и кабели (двойной комплект), телескопическая штанга, транспортная сумка, базовая версия ПО управления георадаром (в базовый комплект георадара не входят ноутбук и карманный компьютер).

Дополнительно могут поставляться: антенные блоки, блоки питания, зарядные устройства, датчик перемещений (колесо), измеритель пути (катушка), оптокабели и кабели, профессиональная версия ПО управления и обработки.

12.Публикации

  1. ГЕОРАДАР как универсальный поисковый прибор - 2.6Mb (Журнал "СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕХНИКА" №2 2001г. E-mail: st@ess.ru Web: http://www.st.ess.ru/)
  2. Кулижников А.М. "В разведку с георадаром" (Журнал "АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ" №1-4 2002г.)
  3. Новые технические решения в георадарах серии "ОКО" (Георадары, дороги - 2002: Материалы Международной научно-практической конференции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002.)
  4. Решение Международной научно-практической конференции "Георадары, дороги - 2002" (28 ноября 2002г, г. Архангельск, наб. Сев. Двины 17, АГТУ, кафедра автомобильных дорог. Контактные тел.: (818-2) 41-89-35; 41-88-10; факс. (818-2) 28-07-14. Электронная почта: kulihzn@agtu.ru)

Литература

  1. Финкельштейн М.И. "Подповерхностная радиолокация" (Москва, "Радио и связь", 1994)
  2. Владов М.Л., Старовойтов А.В. "Георадиолокационные исследования верхней части разреза" (Учебное пособие, Издательство Московского университета, 1999)
  3. Фролов А.Д. "Электрические и упругие свойства мёрзлых пород и льдов" (Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. 1998)

13.Демонстрации

Предлагаем Вашему вниманию презентацию, подготовленную Кафедрой автомобильных дорог Архангельского государственного технического университета

ПРЕЗЕНТАЦИЯ (6Mb) "Обследование методами георадиолокации автомобильных дорог на северо-западе РФ"

Предлагаем Вашему вниманию презентацию, подготовленную НП "ПЛУН" г.Самара, ул.Садовая, 100-1 и ООО "РКК", г.Самара, ул.Авроры, 181, 5-й этаж, тел. (8462) 29-97-11,46-67-46,49-48-10(офис) Фадеев Валерий Геннадьевич

ПРЕЗЕНТАЦИЯ (10Mb) "Применение георадиолокации в дорожном строительстве и археологии"

Hosted by uCoz