透地雷達信號圖形之合成孔徑聚焦處理技術研究 吳永泉、葉競榮
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摘 要
透地雷達檢測技術 (Ground Penetrating Radar)，簡稱 GPR，其應用原理與航空雷達偵測飛機位置相類似。 係利用傳送 中的入射電磁脈波(雷達波)遭遇到不同介電物質之交界面時會部分或全部反射回來，接收到的回波可用以作為2D或3D影像
，接著進行影像處理及判讀分析，藉以瞭解受檢區域或物體內部之特性與層次。 本文旨在探討如何運用快速的合成孔 徑聚焦技術（Synthetic Aperture Focusing Technique ，簡稱SAFT ）將GPR檢測所獲二維圖形中之半雙曲線圖作聚焦處理，
以消除其對相鄰區域圖形的干擾及便利反射體的辨識與判讀。實驗結果顯示，在不影響結果之準確性下，本研究建議的方 法可大幅減少75%以上的SAFT計算量。
關鍵詞 : 非破壞性檢測 ; 合成孔徑聚焦技術 ; 透地雷達 ; NDT ; SAFT ; GPR 目錄
目錄 封面內頁 簽名頁 授權書 ………iii 中文摘要 ………
………i v 英文摘要 ……… v 誌謝 ………
………vi 目錄 ………vii 圖目錄 ………
………x 表目錄 ………xii 符號說明 ………
………xiii 第一章 緒論 ………1 1-1研究動機 ………
………1 1-2研究目的 ………2 第二章 相關文獻回顧整理 ………
………4 2-1非破壞性檢測之基本概說 ………4 2-2透地雷達之發展歷史 ………
………6 2-3透地雷達應用範疇及其相關研究文獻 ………8 2-4 透地雷達的特性與限制 ………
…17 2-5合成孔徑聚焦技術 ………17 2-5-1合成孔徑聚焦技術(SAFT) 應用範疇 ………18 第三章 透 地雷達與合成孔徑聚焦技術相關理論 ………21 3-1透地雷達基本原理 ………21 3-1-1電磁 波基本概念 ………21 3-1-2馬克斯威爾(MAXWELL)方程 ………24 3-1-3透地雷達電磁波之傳播
………29 3-1-4雷達能量傳遞方程式 ………35 3-1-5地層介質影響參數 ………
…37 3-1-5-1導電度 ………38 3-1-5-2相對介電常數 ………39 3-1-5-3衰減度 ………
………40 3-1-5-4介質電性 ………41 3-1-6雷達探測深度理論 ………43 3-1-6-1 雷達波波速求法 ………43 3-1-6-2深度推估 ………46 3-2合成孔徑聚焦技術 ………
………47 3-2-1 雷達波在時域視窗產生半雙曲線之原因 ……48 3-2-2合成孔徑聚焦技術基本概念 ………
…49 第四章 研究方法及實驗 ………52 4-1研究方法 ………52 4-1-1水平均值濾波與低通濾波 ………52 4-1-2 AGC深度增益自動補償 ………54 4-1-3快速合成孔 徑聚焦技術做法 ………55 4-1-4反射體位置標示與帶通濾波 ………57 4-2實驗儀器、勘測方法與檢測程 序簡介 ………58 4-2-1實驗之透地雷達儀器 ………59 4-2-2儀控參數值之設定 ………
…63 4-2-3透地雷達勘測的方法 ………70 4-2-4檢測程序 ………75 4-2-5本項研 究之信號處理的步驟及方法 …………77 4-3透地雷達勘測實驗 ………78 4-3-1透地雷達偵測地下 鐵管位置 ………79 4-3-2偵測地下方鐵盒之位置 ………80 4-3-3某公共工程勘測案例分析 …………
…………82 第五章 結論與建議 ………84 5-1結論 ………
…………84 5-2建議 ………86 參考文獻 ………
………87 參考文獻
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