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摘要
利用数值模拟准确分析探地雷达(GPR)高频电磁波在频散介质中的传播特征，对提高实测数据的解译水平具有重要意义.本文采用基于时域有限差分法的GprMax 3.0软件模拟背景介质为Debye频散介质的典型层状和空洞GPR模型，并与其非频散介质模型的模拟结果进行对比，以分析介质频散对GPR高频电磁波传播的影响.层状模型的时域波形、频谱曲线、速度谱、时频分析等计算结果对比表明：与非频散介质中的传播相比，高频电磁波在频散介质中传播时能量衰减更快、高频成分比低频成分衰减更强、传播速度降低、目标体的反射波和绕射波走时更长；且偏移距越大，能量衰减越强、主频越低、带宽越窄；驰豫时间越长，能量衰减越强、初至时间越短、主频越低、分辨率越差；发射源中心频率越高，能量衰减越强，带宽越窄，分辨率越低，传播速度越大，介质频散效应越严重.空洞模型的模拟剖面和不同时刻的波场快照对比分析可知：相比非频散介质，频散介质中的GPR探测分辨率和探测深度降低，严重影响目标体的探测效果.上述研究成果有助于人们更好地理解高频电磁波在频散介质中传播特征，为GPR工程检测的应用和研究提供科学参考.
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单位广西隐伏金属矿产勘查重点实验室; 桂林理工大学
