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基于均匀圆阵(UCAA)定向钻孔雷达一般性原理研究

批准号:
42074146
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
刘四新
依托单位:
学科分类:
矿产地球物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘四新

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
作为一种大深度、高分辨率、高精度的地球物理技术,钻孔雷达可以探测裂缝、孔洞及地层界面等,在工程、环境、水文和矿产资源等各方面发挥了重要的作用。通常的全向钻孔雷达只能确定目标的深度和径向距离,而定向钻孔雷达能够对地下目标进行三维成像。项目借鉴空中雷达的阵列天线技术,提出基于均匀圆阵的定向钻孔雷达技术,可以克服其它定向技术的各种缺点。然而,狭窄的钻孔空间限制了圆阵性能的发挥,需要研究克服。拟采用数值模拟、物理实验和综合分析相结合的方法,研究各种钻孔条件下均匀圆阵中天线单元间的互耦作用、馈线布设对阵列天线信号的影响、钻孔条件变化及周围介质不均匀对信号的影响,并对这些因素做出综合性分析、阐明基于均匀圆阵定向钻孔雷达的一般性原理,提出有效的探测方案;研究针对优化阵列结构的高分辨率成像算法;用合成和实测数据验证方法原理的正确性和有效性。研究的开展将完善钻孔雷达三维探测技术,服务地球物理精细探测。
英文摘要
As a geophysical technology with large depth, high resolution and high precision, borehole radar can detect fractures, caves and stratigraphic interfaces, and plays an important role in engineering, environment, hydrology and mineral resources. The general omnidirectional drilling radar can only determine the depth and radial distance of the target, while the directional borehole radar can image the underground target in three dimensions. The project uses the array antenna technology of air radar for reference and proposes the directional borehole radar technology based on uniform circular array, which can overcome various shortcomings of other directional technologies. However, the narrow drilling space limits the performance of circular array, which needs to be overcome. It is proposed to use the method of numerical simulation, physical experiment and comprehensive analysis to study the mutual coupling between the antenna elements in the uniform circular array under various drilling conditions, the influence of feeding arrangement on the array antenna signal, the influence of drilling condition change and the surrounding medium inhomogeneity on the signal, and to make a comprehensive analysis of these factors, to clarify the general principle of the uniform circular array directional drilling radar Based on the principle of high-resolution imaging, an effective detection scheme will be proposed, a high-resolution imaging algorithm for optimizing array structure will be studied, and the correctness and effectiveness of the principle will be verified by synthetic and measured data. The development of the research will improve the three-dimensional detection technology of borehole radar and serve the fine geophysical detection.
钻孔雷达是一种大深度、高分辨率、高精度的地球物理技术,均匀圆阵定向钻孔雷达利用阵列接收天线,结合阵列信号处理算法,能够实现井下三维成像。然而仪器研制相关的技术仍处于起步阶段,本项目通过大量的数值模拟与实验室测试,详细的分析了钻孔与地层环境对天线性能与接收信号的影响,根据此研究成果研发了适用于钻孔的稳定宽带钻孔雷达天线,将天线放置在沙坑中测试,沙坑测试结果与数值模拟结果基本一致。详细的分析了阵列天线内部,阵元之间、馈线以及其他雷达相关元件的耦合规律,根据此研究成果研制了定向钻孔雷达的接收阵列。通过整合本项目以及其他项目的研究成果,成功研制了均匀圆阵定向钻孔雷达样机,并初步进行了室外实验测试,测试结果基本符合预期。进一步研究了针对均匀圆阵定向钻孔雷达的三维成像算法,成功实现了复杂粗糙裂缝的三维成像。
基于钻孔雷达的油气储层远井裂缝可探测性研究
  • 批准号:
    42374178
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    刘四新
  • 依托单位:
钻孔雷达探测中盲目标的致盲机理及探测方法研究
  • 批准号:
    41874136
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    刘四新
  • 依托单位:
机载探地雷达(Airborne-GPR)探测机理研究
  • 批准号:
    41074076
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    刘四新
  • 依托单位:
探地雷达子波衰减频散机理及相应的反Q滤波方法研究
  • 批准号:
    40874073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    44.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    刘四新
  • 依托单位:
国内基金
海外基金