毕业设计（论文）红外探测器的发展及原理.doc

摘要 本文介绍红外探测器的发展及原理，随着红外物理与技术的不断发展, 红外探测技术已被广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域.我们从红外探测的发展开始说起任何物体, 只要其温度高于绝对零度, 就会发出红外辐射,由于物体各部位温度不同, 辐射率不同, 就会显示出不同的辐射特征, 经过大气传输,被红外探测设备接收后, 经光电转换, 成为人眼可观察的图像。红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异, 所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的, 探测系统包括: 光学系统和探测器、信息处理器、扫描与伺服控制、显示装置、信息输出接口、中心计算机和激光测距等装置。红外接收光学系统的作用是把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上, 其结构类似于通常的接收光学系统, 但由于工作在红外波段, 其光学材料和镀膜必须和其工作波长相适应。红外探测器将目标及背景的红外辐射转换成电信号, 经过非均匀性修正和放大后以视频形式输出至信息处理器。信息处理器由硬件和软件组成, 对视频进行快速处理后获得目标信息, 通过数据接口输出。显示装置可以实时显示视频信号、状态信息。中心计算机的作用是对整个系统提供时序、状态、接口及对内、对外指令等控制。扫描和伺服控制器控制光学扫描镜或伺服平台的工作, 并把光学扫描镜或伺服平台的角度位置信息反馈给中心计算机。介绍红外探测的发展以及前景。着重介绍其在军事和民用领域的应用。然后论述它在未来的发展前景。关键词 红外探测器 发展 原理 应用 发展前景 目录摘要2关键词21. 红外探测技术的原理42. 红外探测技术的发展43.红外探测技术的应用54.红外探测技术在军事领域的应用64.1.机载红外预警探测系统和雷达预警探测系统64.2.机载红外预警探测系统组成结构和探测体制64.2.1组成结构64.2.2探测体制75.红外探测技术在民用领域的应用85.1红外辐射探测地下管道85.2红外线探查原理及手段85.3探查对象与工作方法95.4探测成果及看法106.红外探测技术在隧道超前探水中的应用研究116.1对隧道周边进行探测116.2 对掘进断面进行探测116.3探测曲线的分析和解释方法126.4 如何识别受干扰的探测曲线126.4.1正常场126.4.2正常场与干扰场相叠加126.5曲线分析136.5.1排除探测过程的错误读数136.5.2相对位置的曲线对比136.5.3隧道周边和断面曲线136.5.4断面差值曲线156.6 成图要求166.7应用实例16隧道断面探测曲线分析166.8隧道断面探测曲线和隧道周边探测曲线综合分析166.8.1隧道断面探测曲线166.8.2隧道周边探测曲线176. 结束语18参考文献181. 红外探测技术的原理 任何物体, 只要其温度高于绝对零度, 就会发出红外辐射,由于物体各部位温度不同, 辐射率不同, 就会显示出不同的辐射特征, 经过大气传输, 被红外探测设备接收后, 经光电转换, 成为人眼可观察的图像。红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异, 所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的, 探测系统包括: 光学系统和探测器、信息处理器、扫描与伺服控制、显示装置、信息输出接口、中心计算机和激光测距等装置。红外接收光学系统的作用是把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上, 其结构类似于通常的接收光学系统, 但由于工作在红外波段, 其光学材料和镀膜必须和其工作波长相适应。红外探测器将目标及背景的红外辐射转换成电信号, 经过非均匀性修正和放大后以视频形式输出至信息处理器。信息处理器由硬件和软件组成, 对视频进行快速处理后获得目标信息, 通过数据接口输出。显示装置可以实时显示视频信号、状态信息。中心计算机的作用是对整个系统提供时序、状态、接口及对内、对外指令等控制。扫描和伺服控制器控制光学扫描镜或伺服平台的工作, 并把光学扫描镜或伺服平台的角度位置信息反馈给中心计算机。 2. 红外探测技术的发展 目前，红外 探测技术已经发展到第四代，现在为了简便说起，我们就从第三代说起。 第三代前视红外的标志是凝视焦平露阵列。与前一代产品相比，增加了探测单元的数量，取消了光桃扫描器；嗣厢微电子技术把探测阵列和各种信息处理电路集成在一个芯片或混成在鼹个芯片上，消除大量从杜瓦瓶内向外的引线；以新型中、长波红外探测材料，替代难加工且昂贵的碲镊汞。凝视焦平面阵列被认为是热成像(包括前视红外)技术的一次革命，戒为第三代热栽像器的标志 。第四代前视红外体现在中波和长波波段的同时工作能力，最近出现的多量子阱红外探测器为这种双波段探测器提供了一种方法。具有不同光谱灵敏度的多量子阱层可以在纵向集成的结构中生长，通过在多量子阱叠层的中波红外和长波红外部分产生分开的接触层，实现了精确的像元匹配。多量子阱技术为人们提供了一种容易生产的多色焦平面阵列目前，美国、法国、德国、英国等已经研制出48x4、288 X4、480×4、和960×4元光伏型碲镉汞扫描焦平面阵列，美圈主张在第二代前视红外中采用480×4元，欧洲则采用288 X4元。扫描焦平面阵列已经成熟并列人RAH一66“曼奇”身机等计划，开始在第二代前视红外以及红外成像导弹寻的器穗红外搜索跟踪系统中应用。其分辨率较第一代前视红外增加了5060，探测距离更远，在恶劣气象条件下的工作也更有效沼。3.红外探测技术的应用 红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别装目标, 且设备体积小、重量轻、功耗低等特点, 主要应用于以下几个方面: 3.1 搜索跟踪。搜索平台周围的广大区域出现的目标, 跟踪并将信息传送给相应单位。 3.2 火力控制。把捕获、跟踪目标获取的信息直接用于平台的火力运用, 攻击目标。 3.3 制导。用于导弹寻的: 便携式地对空导弹、近程地对空导弹、导弹防御用地对空导弹等; 对付反舰导弹的舰载近程对空导弹、舰载BMD 用对空导弹等; 机载反舰导弹(A SM ) ; 空空格斗导弹等。 3.4 侦察、监视、预警和告警等。FL IE (前视红外装置) 等警戒(预警) 用IRDS (红外探测装置)、救援直升机装备的旋转头型FL IR 等搜索ö救难用IRDS、高速导弹艇搭载FL IR 等监视可疑船只用IRDS、海峡警备所设置的FL IR 监视整个海峡用的IRDS, 将来还考虑像美国国防支援项目传感器那样的监视用星载IRDS。4.红外探测技术在军事领域的应用 红外探测技术在军事领域的应用主要集中在几个方面，一个是预警探测;一个是隐身技术。首先我们来看看预警探测4.1.机载红外预警探测系统和雷达预警探测系统 军用红外探测技术研究威胁目标的红外辐射特性和大气传输特性, 通过对目标红外信息的获取和处理,实现对目标的检测、跟踪和识别。在现代防御体系中, 红外等光电探测手段因其隐蔽性好, 探测精度和分辨率高, 常与雷达一起构成多层次、多平台、多功能的立体防御网, 以满足不断增长的军事需求。与雷达预警探测系统相比,红外预警探测系统具有两个本质的特征:一是工作于光频的红外波段(波长为35m或812m) ,二是以无源(被动)方式工作。正是工作频段和工作方式的重大变化,导致预警探测系统战术性能的重大变化,使得红外预警探测系统具备了如下技术特点:抗电子干扰能力强;隐蔽性好,不易受反辐射导弹攻击;对目标的热辐射敏感,探测隐身目标能力强;借助目标红外特征信号分析,可识别和分类目标;体积小、质量轻、功耗低,适装性好。4.2.机载红外预警探测系统组成结构和探测体制 4.2.1组成结构 红外预警探测系统是预警机的主要任务电子系统的子系统之一。除此之外,还包括雷达预警探测子系统、导航子系统、通信子系统、电子对抗侦察子系统、敌我识别子系统、数据链终端等。红外预警探测系统主要由双波段红外摄像头、图像处理单元(包括中波红外图像处理、长波红外图像处理和图像融合处理) 、跟踪信息处理单元、综合信息处理单元、综合显示单元、通信与数据接口以及伺服稳定平台组成。双波段红外摄像头由接收光学系统和双波段红外凝视焦平面阵列探测器( 3 5m 波段和8 12m波段)组件组成,完成目标红外辐射信号采集、信号预处理。图像处理单元完成两路视频处理,图像分割、特征提取、匹配相关、融合处理。角跟踪处理单元完成跟踪决策和角跟踪误差信号提取。通信与数据口完成红外预警探测分系统与机内及机外信息和数据交换。4.2.2探测体制 红外预警探测系统用于机载预警的探测体制主要有三种:即IRST与雷达集成和信息融合、IRST与激光雷达集成和多机组网IRST无源定位等。 IRST与雷达集成和信息融合体制是指IRST系统与雷达预警探测系统集成,或者轻型红外预警机(作为雷达预警机的前置机)与雷达预警机(作为中心机)协同工作,借助数据链路并通过信息融合实现目标定位。其优点是可实现功能和性能的优势互补,延伸预警探测距离,在雷达受到干扰而无法正常工作时,预警机仍能靠IRST系统实现对目标的搜索和跟踪,但无定位能力。这种体制的合理应用是雷达预警机加装IRST系统的集成与融合应用,这也是美国“高级鹰眼”预警机所采取的技术路线。 IRST与激光雷达集成体制是由IRST系统完成目标搜索与跟踪并借助其精密角跟踪信息引导同一稳定平台上的同轴激光雷达波束对目标测距,实现对目标的精确定位。这种全光电体制具有测量精度高、抗干扰能力强、适装性好的特点,不足之处是由于激光雷达波束很窄,要求极高的角引导精度(毫弧度量级) ,因而技术难度较大。美国空军的“眼镜蛇球”预警机和海军的“门警”预警系统就是采用这种体制。 多机组网IRST无源定位体制是基于三角定位的原理,利用两个或两个以上具有一定基线长度的高测角精度IRST系统,借助空- 空数据链和定位算法实现目标精确定位的一种预警探测体制。这种体制的测量原理比较简单,定位(测距)能力主要取决于IRST系统的灵敏度,而定位精度则主要取决于预警机导航系统的姿态测量精度(要求0.3mrad) 、IRST系统的测角精度(方位和俯仰) 、布站几何及站址定位精度、平台间时间同_步精度以及测量算法精度。其中预警机导航系统的姿态测量精度不高,是实现该体制的主要制约因素。目前国外姿态测量精度约0. 9mrad,因而制约了基于高精度角跟踪的双基地无源定位的精度。对上述三种红外预警探测系统体制的分析比较表明:全光电预警探测体制可独立实现低可探测性目标的搜索、跟踪和高精度定轨,但微弧度量级的激光跟踪瞄准精度实现起来有一定技术难度;多机组网红外无源定位体制也可实现低可探测性目标的无源搜索、跟踪和定位,但因受预警机姿态测量精度的制约而难以实现;红外搜索、跟踪系统与雷达集成和融合体制,能实现两者的优势互补,而且近期具有较探测系统体制。强的工程可实现性,因此是性价比较好的一种预警。可以说，机载红外预警探测系统是传统雷达探测系统的一种升华，可以担当起未来防御祖国的重任5.红外探测技术在民用领域的应用 任何一门技术都是先从军事领域发展起来，成熟后才会渐渐应用到民用领域，那么在民用领域，红外探测技术得到了哪些应用呢？事例一5.1红外辐射探测地下管道 利用机载和卫星携带的热敏元件对地面进行大面积扫描成象, 借此寻找古河道及贮水断裂构造在国内已有应用, 且成果显著。但应用热红外方法对某一特定环境和地区的浅层埋藏管道进行探查, 这在国内尚乏先例。尤其在工业发达又面临改造的大中城市的工矿老企业, 其地下管道错综复杂, 填充物种类繁多, 如不查清将影响工厂的改造和建设。许多工厂企业就因对地下自来水管道分布不明而影响了合理规划用水或因基建施工而致使管道受损破裂从而严重影响正常的生产工作。我们曾用磁法、电法等物探手段, 对上海某厂地下管线进行探查, 但由于诸多的干扰因素而难以见效。为此我们采用了热红外方法对该厂的地下管线进行了大量测试, 并对热红外方法探查自来水管道的可行性进行了探讨和研究。5.2红外线探查原理及手段 红外辐射探查的理论基础是斯蒂芬定律:) = ER3 4其中 ): 物体的辐射通量(卡# 厘米- 2 # 秒- 1 )E: 发射率R:常数( 5. 6710- 5尔格# 厘米- 2# 秒- 1# K- 4 ) 3: 绝对温度因为) 是温度四次方的函数, 所以即使一天的有限温度的变化, 也能产生相当大的地表物体发射的辐射变化。而地表辐射温度是由地下、地表和大气综合反应的量。地表以下热交换是直接依赖于介质热特性的传导过程, 地表上面的热交换则是一种分子扩散, 出入于地表的热通量可用下式表示:S= K# dT /dZ其中 S: 热通量(卡# 厘米- 2# 秒- 1 )K: 热传导率(卡# 厘米- 1# 秒- 1# 度- 1 )dT /dZ: 温度梯度( e # 厘米- 1 )热传导率K与物体的热容量和热扩散率有关K= Apca其中 A: 常数, 在直接传导机制中为1p: 物体密度(克# 厘米- 3 )c: 物体比热(卡# 克- 1 # 度- 1 )a: 热扩散率(厘米2# 秒- 1 )因此在直接传导中 S= pca# dT /dz实测过程中把大气背景的影响作为是恒定状态, 覆盖物是均匀稳定, 那么在一天内所测得的不同时间, 不同部位的温度差异就可以认为是地下不同介质, 如水, 铁管, 水泥管等的热特性差异所造成。我们使用日本产的/ 点温度辐射计0 (M inoltaSpotThermometer IR- 0510)测量在不同地段、不同时间的辐射温度, 通过不同时相了解地表辐射温度与自然背景的区别, 从而进一步寻找不同部位、不同介质辐射温度的差异, 间接寻找地下管道。5.3探查对象与工作方法 该厂探查工作场区为一宽4m长30m的厂区窄长通道, 东西二侧为车间, 水泥路面, 但多铝屑油垢。日照射时间为中午12时到下午2时30分, 地表下部为自来水铁管、电缆、煤气管。水管直径多为4吋, 地下埋深60cm至80cm。探测目的: 查明自来水管的平面位置, 进一步寻找水管渗漏部位。按点距20cm, 线距10m进行点测, 采用地面最高温度、最低温度的时间二次测量, 在温差小的情况下采取人工浇水降温加大温差并在升温阶段进行积温观测的方法, 最终以辐射温度平面图和辐射温度剖面图表示成果。5.4探测成果及看法 图1 图2A、B二剖面相距2m, 分别位于水表二侧, 已知下部二管道直径分别为5cm和10cm, 埋深分别为40cm和60cm, 测量时间从午后至次日清晨连续测定。由于午后高温时间中管道部位与背景场温差较小, 约为0.2e 0. 4e 管道显示较差。经浇水冷却后管道与背景场的温差增大至0. 6e 0. 7e (图1)。由于二管道埋藏深度的不同而引起在传导时间上的差异表现在辐射 温度剖面图上有明显反映: 在浇水后二小时内峰值位于浅部小水管上方, 二小时后峰值主要反映埋藏较深,口径较大的水管, 同时峰值辐度也比小水管峰值强。另一地段工作条件较为复杂, 因受工作地区周围环境的限制, 采用高温时间和低温时间二次观测,共布置六条剖面, 采用三次读数取其平均值以部份图1 测点 图2 消除场区热对流干扰。探测结果地下水管与其周围介质的温度差为0. 4e 0. 1e 。在凌晨异常呈相对低温出现, 在午后高温时间观测则呈现为相对高温。异常峰值在个别剖面个别点上存在一个点距( 20cm)的位移, 但剖面曲线总趋势和辐度变化的可比性仍较好。管道在等温平面图上显示为高、低温的梯度带, 呈现一定的连续性和方向性。其二侧为相对稳定的范围较大的低温区和高温区(图2)水管渗漏部位表现为午后高温时间中辐射温度较低, 凌晨辐射温度则较高并位于水管一侧呈等值闭合圈。事例二6.红外探测技术在隧道超前探水中的应用研究红外探测属非接触探测。探测时在隧道边墙或断面上定好探测位置, 用仪器的激光器在确定好的探测位置上打出一个红色斑点, 扣动扳机, 就可在仪器屏幕上读取探测值, 并做好记录。然后转入下一序号点, 直至全部探完。具体工作方法如下。6.1对隧道周边进行探测 (1)由掘进断面向后方以5 m 点距, 沿一侧边墙布置12个探测顺序号, 以5m 点距用粉笔或油漆标好探测顺序号。 (2)在掘进断面处, 首先对断面前方探测, 在返回的路径上, 每遇到一个顺序号, 就站在隧道中央, 分别用仪器的激光器打出红色光斑, 使之落到左边墙中线位置、拱顶中线位置、右边墙中线位置、隧底中线位置,扣动扳机分别读取探测值, 并做好记录。然后转入下一序号点, 直至全部探测完。 (3)之所以由断面向后方探60m, 是为了使前一段曲线能反应出隧道在这个区间的正常场, 从而识别出异常场。正常场确定后, 在以后的探测中, 凡是不同于正常场的探测曲线都可视为异常场。曲线尾部是下降、上升还是保持不变, 这是判定曲线是否正常的关键。60m的规定并非一成不变, 可以做适当调整。当断面后方有较长一段是含水构造时, 为了搞清正常场,还需加长探测距离。 (4)当遇到拱顶淋水、滴水或者边墙渗水、淌水时, 不管是不是在点位上, 只要是途中经过的, 都要分别对上方的出水部位、下方的积水部位分别探测。记录者应在相应备注栏内记清仪器读数值。记录用语应准确, 比如: 顶淋水上探210, 顶淋水下测215; 左壁淌水上探195, 右壁淌水下测200 等。对因施工造成的积水也要用仪器进行探测, 并记在备注栏内。做好记录的意义在于, 不同来路的水有不同场强值, 这对分析潜在危害是很有用处的。6.2 对掘进断面进行探测 当遇到软弱围岩或地层破碎时, 初期支护或衬砌往往紧跟掘进断面, 此时就不能直接探拱顶、隧底和边墙, 而只能探断面。 (1)在掘进断面上布置4 行, 每行设5 个探点。分别用仪器的激光器打出红色光斑, 使之落到每个探点上, 扣动扳机分别读取探测值, 并做好记录。 (2)当断面前方存在断层时, 断层走向不一定与隧道走向完全垂直, 即使垂直, 次级构造或含水裂隙相对掘进断面上不同点的距离也有远有近, 断面上各探点的探测值离散差异很大; 如果断面前方是溶洞, 溶洞中心不一定在隧道轴线上, 即便溶洞中心刚好在隧道轴线上, 由于溶洞形态的不规则性, 含水体相对断面各探点而言, 也有远有近, 因而断面上各探点的读数值,存在明显的差异性。这个特点应该记住。 (3)在正常掘进段, 当探测了十几个断面后, 根据探测数值可以总结出每1行2个读数的最大差值范围, 以便掌握正常地段差值的变化范围。当掘进前方存在含水构造时, 含水构造产生的灾害场就会叠加到正常场上, 从而使横向差和纵向差变大。如果超出正常变化范围, 即可判定前方存在含水构造。6.3探测曲线的分析和解释方法把探测数据输入计算机, 由专用软件绘制成拱顶探测曲线、隧底探测曲线和两边墙探测曲线。红外探测曲线图是以直角坐标系给出的, 其纵轴表示红外辐射场场强值, 横轴表示以某点为起点的隧道距离。根据曲线变化情况判定隧道前方和周边是否存在含水构造, 其前提是要正确区分正常场、异常场和干扰场。6.4 如何识别受干扰的探测曲线 6.4.1正常场在通常情况下, 如果隧道外围介质相对均匀, 且没有隐蔽灾害源, 此时沿隧道走向对四壁逐点探测时, 所获得的探测曲线是略有起伏并大致平行于横轴的曲线,此探测线称作红外正常场, 表示隧道外围没有灾害源。 6.4.2正常场与干扰场相叠加当隧道里出现人为造成的热源, 或出现不均匀的热源物体或气体时, 就会对探测曲线产生干扰。如灯泡附近、正在使用的机械附近和夏天风筒出口附近等都会产生干扰场。这种干扰场会叠加到正常场上, 使探测曲线发生变化。如果隧道外围和前方没有含水构造(即没有异常场) , 只有正常场和干扰场相叠加时, 由于人工干扰场源是在隧道内部, 因此它对每条探测曲线产生的影响几乎是一样的。当把5条曲线绘制在同一坐标系中时, 5条探测曲线是同步起伏变化的, 而且5条曲线的分离距离很近, 受干扰曲线相互之间离开的距离, 在整条曲线上几乎没有变化(允许曲线之间相互交错, 但离开的距离变化不大)。( 3)正常场、异常场、干扰场相叠加当获得的探测曲线某一段发生畸变, 表示隧道外围存在灾害源, 这是因为灾害源自身产生的红外辐射场叠加在正常场上, 使探测曲线产生畸变, 其畸变段称为红外异常。当正常场、异常场、干扰场三场叠加到一起时, 由于灾害源是在隧道外部某一位置, 它对隧道周壁有远有近, 因而周壁上的探测曲线不会完全一样, 使5条探测曲线起伏程度不同, 特别是探测曲线尾端明显分离。6.5曲线分析 6.5.1排除探测过程的错误读数对曲线分析前应审查探测曲线是否正确。假如一个边墙探测了3条线: 左边墙脚曲线、左边墙曲线、左拱脚曲线。如果左边墙曲线上某个点位出现了高值或低值, 而上下2条曲线相对位置没有异常, 显然是探测时读数错误; 假如在掘进断面上探测, 断面中部某个点读数值很低, 而周围点位的读数值很接近, 这也是探测时读数错误。因为这都不符合场的变化规律。 6.5.2相对位置的曲线对比在复杂水文地质条件下, 除了预防前方, 还要预防隧道外围的隐蔽水体。这是通过曲线对比来完成的。具体说, 通过顶底2条曲线的对比, 可以发现隧底是否进入了含水层, 发现隧底下方是否存在隐伏水体; 通过两壁探测曲线的对比, 可及时发现边墙外围的含水构造。 6.5.3隧道周边和断面曲线对隧道周边探测曲线和掘进断面探测曲线进行综合分析, 可对隧道前方的地质情况作出较为准确的判定, 如表1所示。 周边探测曲线和掘进断面探测曲线综合分析探测曲线特微边墙曲线形状( 绘一条)断面数据差值特点结论5条曲线同步下降再平直, 首段与尾段曲线离开距离一致断面各探点横向最大差值, 在正常范围内前方无含水构造内容同上。只是拱顶曲线与其他曲线中部不同,如右图拱顶曲线同上拱顶上方相应位置存在隐伏水体5条曲线尾部同步上升,其分离开的距离首段与段尾基本一致不再绘图断面各探点横向最大差值在正常范围前方无含水构造5条曲线尾部同步上升,但曲线尾部已经分离开,即残差不一不再绘图断面各探点横向最大差值, 超出正常范围断面各探点横向最大差值, 超出正常范围空洞或不含水溶洞5条曲线尾端同步升,接着又稍许下降, 但下降幅度没超过正常场断面各探点横向最大差值在正常范围前方无含水构造, 但应跟踪探测5条曲线尾端同步上升,接着又下降, 下降幅度超过正常场, 参差不一断面各探点横向最大差值超出正常范围前方有含水构造5条曲线的基本形状像一条上升的斜线、或下降的斜线有时探测斜井时出现这种曲线。此时以斜线为正常场, 凡低于斜线上的曲线段为异常场 表1 6.5.4断面差值曲线用所测断面相应曲线的最大差值绘制曲线图。所谓断面差值, 就是相邻断面相应曲线上任意两个探测值的最大差值。如果曲线上升, 说明前方存在含水构. 探测要求 (1)每次探测要有10 15m的搭接长度。 (2)在条件允许的情况下, 应同时对隧道周边和掘进断面进行探测, 以便根据探测结果进行综合分析。 (3)为避免读数错误和记录错误, 操作人员在探测过程发现读数出现明显变化时, 应在探点周围多探几个点, 以确认读数的可靠性; 记录人员听到报数后,应回报并记录。遇到读数突变点应要求操作员重测。 (4)对于同一条测线, 仪器至测点的距离必须保持一致。 (5)刚锚喷过尚未干的边墙不能探, 干了以后才能探。(6)在一条隧道中, 有锚喷段、裸岩段、衬砌段, 探测时, 应在备注栏内注明。6.6 成图要求 (1)图头应写明隧道名称和探测时间(时间写在图名下方)。 (2)纵坐标标明场强Trad、横坐标标明里程。探测曲线的尾端应绘在图的右方靠掘进断面处。图上应该给出探测时掘进断面所在里程。6.7应用实例 隧道断面探测曲线分析这是2004 年3月19 日在别岩槽隧道DK406+725断面上探测的曲线(图1)。可以看出, 4条探测曲线虽有起伏, 但相距不远, 且大致和横轴平行, 说明前方20m范围内为正常场, 没有含水构造。隧道开挖揭示的地质情况证明上述分析判定是正确的。图1图1. 别岩槽隧道DK406+ 725断面红外探测曲线6.8隧道断面探测曲线和隧道周边探测曲线综合分析6.8.1隧道断面探测曲线图2是2005年4月28日在别岩槽隧道DK403+985断面上探测的曲线。可以看出, 4条曲线起伏变化大, 且相互交错, 说明红外异常场已叠加到正常场上,使探测曲线发生了畸变, 初步判定前方20m 范围内有含水构造, 但应结合隧道周边探测曲线综合分析。 图2. 别岩槽隧道DK403+ 985断面红外探测曲线 6.8.2隧道周边探测曲线 从图3可以看出, 隧道周边探测曲线起伏较大, 特别是曲线尾部明显下降。结合隧道断面曲线综合分析, 判定前方20m范围内有含水构造。随后采用钻机进行水平超前钻探, 钻探至2.5m时钻孔有高压水流射出。经测算, 涌水量达495 510m3 /h。继续钻探涌水量不断增大, 施工中采用帷幕注浆对出水部位进行封堵, 从而避免了冒然开挖可能引发的突水危险。图3 别岩槽隧道DK403+ 930 DK403+ 985段周边红外探测曲线6. 结束语 根据上面红外激光探测在各个领域的突出贡献，预测在未来红外激光探测会在探测领域担当越来越重要的角色。特别是在民用方面，将为整个城市管道铺设、河底探测、以及在工业中会担当重任。会为整个社会发展带来重要助力。参考文献1 TB10013 2004, 铁路工程物理勘探规程S.2 宋建平, 董勤银. 乌鞘岭隧道岭脊地段复杂地质变形控制技术研究与应用 J. 铁道标准设计, 2005(9).1DavidA Fulghum. 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