26、探地雷达数值模拟与边界条件优化

探地雷达数值模拟与边界条件优化

1. 随机材料特性模拟结果

在探地雷达的数值模拟中，研究了不同标准偏差下随机材料特性对结果的影响。

1.1 标准偏差为 0.05 的情况

• 垂直横截面数据 ：在图 5.36 和 5.37 中，垂直横截面数据是在地表以下 0.15 m 处，经过 3.6 ns 记录得到的。对于无损介质，相对介电常数的标准偏差为 5%；对于有损介质，除了相对介电常数有相同标准偏差外，还添加了电导率（0.01 S/m）且其值也遵循相同标准偏差。
• 电压轨迹分析 ：图 5.38 和 5.39 中的电压轨迹显示，与均匀情况相比，特性在一个方向上变化的其他情况差异较小。当薄层为水平时，电压变化最明显，这是因为天线下方辐射的功率更多。即使薄层为垂直时也有一些差异，但这并不影响在无损或有损介质中对导电板的检测。
• 反射情况 ：当垂直层与横截面视图垂直时，薄层会产生明显的反射，导致空间色散。水平层时也能看到薄层的反射。在水平层存在时，场保持对称性，但随着正向和反向传播波的干扰增加，与均匀情况相比，对称环的宽度会发生变化。图 5.39(e) 是接收波形中最关键的情况，此时杂波与目标反射波的幅度相比非常显著。

1.2 标准偏差为 0.15 的情况

• 对比基础 ：本部分重复了标准偏差为 0.05 时的情况，无损介质的介电常数标准偏差为 0.15，有损介质的介电常数和电导率标准偏差均为 0.15。几何形状和基本特性