可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有實時測量并進行聚焦放大功能的探地雷達系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]探地雷達(Ground Penetrating Radar，GPR)系統(tǒng)是一種地球物理勘探系統(tǒng)，主要用于淺層無損探測，應(yīng)用領(lǐng)域包括空洞檢測、道路路面或地下破損檢測、橋梁結(jié)構(gòu)層檢測、地下管道檢測、以及其它領(lǐng)域如地球物理探測地質(zhì)沉積物以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)、確定基巖和地下水位的深度、考古時在挖掘之前用于定位地下文物、生命探測以及探測危險物等；
傳統(tǒng)的探地雷達系統(tǒng)如圖1所示，其包括探地雷達天線盒100、探地雷達控制盒120和數(shù)據(jù)處理單元130。所述探地雷達控制盒120通過電纜106 (包括電源線、信號控制線和模擬信號線)與所述探地雷達天線盒100連接，所述數(shù)據(jù)處理單元130通過一個便攜式介質(zhì)(如閃存驅(qū)動器)或電纜(如USB，并口電纜或串行電纜)126與所述探地雷達控制盒120連接;
所述探地雷達天線盒100包括發(fā)射機103、與所述發(fā)射機103連接的發(fā)射天線101、接收天線102、與所述接收天線102連接的接收機104、以及與所述發(fā)射機103、接收機104連接的時序系統(tǒng)105。所述時序系統(tǒng)105通過所述電纜106接收所述探地雷達控制盒120的命令，并控制所述發(fā)射機103、發(fā)射天線101發(fā)送電磁信號，所述接收天線102、接收機104在所述時序系統(tǒng)105的控制下接收所述電磁信號，所述時序系統(tǒng)105將接收到的電磁信號通過電纜106發(fā)送至探地雷達控制盒120 ;
所述探地雷達控制盒120包括電池127、與所述電池127以及通過電纜106與所述時序系統(tǒng)105連接的電源121、與所述電源121以及通過電纜106與所述時序系統(tǒng)105連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器122、與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器122連接的數(shù)字信號處理器125、與所述數(shù)字信號處理器125以及通過電纜106與所述時序系統(tǒng)105連接的數(shù)字控制器123、均與所述數(shù)字信號處理器125連接的顯示器129以及數(shù)據(jù)保存單元124。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器122通過所述電纜106接收所述探地雷達天線盒100發(fā)送的電磁信號并將所述電磁信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述數(shù)字信號處理器125對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電磁信號進行處理，得到地面布局信息，所述顯示器129顯示所述數(shù)字信號處理器125處理的結(jié)果，所述數(shù)據(jù)保存單元124存儲所述數(shù)字信號處理器125處理的結(jié)果。電池127為探地雷達控制盒120和探地雷達天線盒100提供工作電源，電源121將電池127提供的電壓轉(zhuǎn)換為探地雷達控制盒120和探地雷達天線盒100需要的各種規(guī)格的電壓。數(shù)字控制器123控制數(shù)字信號處理器125進行信號處理以及控制時序系統(tǒng)105工作。探地雷達控制盒120通過控制時序系統(tǒng)105使探地雷達天線盒100工作并將接收到的電壓信號發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器122，模數(shù)轉(zhuǎn)換器122將該電壓信號處理后，數(shù)字信號處理器125將模數(shù)轉(zhuǎn)換器122處理后的信號進行計算，得到地面布局信息；
所述數(shù)據(jù)處理單元130與所述探地雷達控制盒120的數(shù)字信號處理器125連接。所述數(shù)據(jù)處理單元130通常是一個PC (計算機)或相當(dāng)于PC的處理器。所述數(shù)據(jù)處理單元130將所述數(shù)字信號處理器125處理后的信號再次進行后處理，這種后處理主要通過軟件實現(xiàn)。
[0003]然而，上述所述的傳統(tǒng)探地雷達，在進行測量時，只能測量從被測地面到距離被測地面一定深度的區(qū)間，無法單獨截取其中部分深度區(qū)間進行測量；
另外，上述所述的傳統(tǒng)探地雷達，在整個測量偽彩圖的分辨率都相同，無法突出重點區(qū)域；
此外，上述所述的傳統(tǒng)探地雷達，在工程測量中，不可避免的去測量不關(guān)心的區(qū)域，多花了無用功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，可以選取測量區(qū)域內(nèi)的任意一段所關(guān)心的區(qū)間進行聚焦放大并實時測量，對不關(guān)心的測量區(qū)域可以直接排除在外；
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，包括發(fā)射單元、接收單元、主控單元、數(shù)據(jù)處理器、時序系統(tǒng)和時窗控制器組成；所述發(fā)射單元包含發(fā)射天線和發(fā)射機，所述接收單元包含接收天線和接收機，所述主控單元包含電池、穩(wěn)壓器、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字控制器，數(shù)字信號處理器、數(shù)據(jù)存儲，所述時序系統(tǒng)包含時序控制單元、時鐘控制單元；所述時序控制單元完成了數(shù)據(jù)采集所需要的時序，所述時鐘控制單元提供給系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘，并根據(jù)實際要求調(diào)整時鐘頻率大小，所述時窗控制器包含總時窗控制器、聚焦上限時窗控制器、聚焦下限時窗控制器。所述總時窗控制器，其特征在于，對總時窗大小進行設(shè)置或修改，所述聚焦上限時窗控制器對需要聚焦的上限時窗大小進行設(shè)置或修改，所述聚焦下限時窗控制器對需要聚焦的下限時窗大小進行設(shè)置或修改。所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，其特征在于，可以通過所述總時窗控制器、所述聚焦上限時窗控制器、所述聚焦下限時窗控制器實現(xiàn)聚焦放大功能。
【附圖說明】
[0005]圖1為傳統(tǒng)探地雷達系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為傳統(tǒng)探地雷達系統(tǒng)的測量偽彩圖示例；
圖3為本發(fā)明可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)的測量偽彩圖示例。
【具體實施方式】
[0006]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)進行說明?，F(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施方法，附圖中類似的元件數(shù)字標(biāo)號代表類似的元件。所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)包含發(fā)射單元200、接收單元210、時序系統(tǒng)220、時窗控制器230、主控單元240和數(shù)據(jù)處理器250。其中所述時序系統(tǒng)220與所述主控單元240通過電纜223連接，所述電纜223包含供電電源，模擬信號和控制信號。所述主控單元240與所述數(shù)據(jù)處理器250之間通過所述連接器247連接。所述連接器247包含的方式有線電纜通訊或無線通訊。其它所述各部分連接僅為電纜連接；
所述發(fā)射單元200包含所述發(fā)射天線201和所述發(fā)射機202。所述接收單元210包含所述接收天線212和所述接收機211。所述時序系統(tǒng)220包含所述時鐘控制單元221和所述時序控制單元222。所述時窗控制器230包含所述總時窗控制器233、所述上限時窗控制器231和下限時窗控制器232。所述主控單元240包含所述穩(wěn)壓器242、所述電池242、所述模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器243、所述數(shù)字信號處理器244、所述數(shù)字控制器245和所述數(shù)據(jù)存儲器246。所述數(shù)據(jù)處理器包含所述數(shù)據(jù)處理單元251和所述顯示器252。所述時序系統(tǒng)220與所述發(fā)射單元200連接，同時也與所述時窗控制器230和所述主控單元240連接。所述主控單元與所述數(shù)據(jù)處理器250連接，同時也與所述時序系統(tǒng)220和所述接收單元210連接；下面闡述所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)的工作原理:
第一步，在進行數(shù)據(jù)采集前，根據(jù)用實際需要，通過所述總時窗控制器233設(shè)置總的測量量程S0，通過所述上限時窗控制器設(shè)置起始測量量程SI，通過所述下限時窗控制器設(shè)置末尾測量量程S2，三種測量量程的數(shù)學(xué)關(guān)系是:0〈=S1〈S2〈S0 ;
第二步，所述主控單元240發(fā)出開始測量信號，所述時序系統(tǒng)220控制所述發(fā)射單元200開始工作，同時所述時窗控制器230也獲取到所述時序系統(tǒng)220傳來的信號，所述時窗控制器230按照第一步設(shè)置的三個測量量程S0、S1、S2的大小，控制所述接收單元210進行數(shù)據(jù)采集。所述接收單元210將采集到的信號傳給所述主控單元240，通過所述模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器243進行數(shù)字化，在所述數(shù)字控制器245的作用下，通過所述數(shù)字信號處理器244處理后進行數(shù)據(jù)存儲。在所述主控單元240的作用下，將采集到的數(shù)據(jù)傳給所述數(shù)據(jù)處理器250根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)處理，并通過所述顯示器252顯示出來，在所述顯示器252上，就可以直觀的觀察到被測物的內(nèi)部偽彩圖圖像，通過圖像就可以判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層，是否有埋藏物以及埋藏物形狀、位置和材料等，從而完成人機交互；其中，所述電池242通過所述穩(wěn)壓器241為整個系統(tǒng)供電；
圖2所示為傳統(tǒng)探地雷達系統(tǒng)的測量偽彩圖示例，從圖上可以得知，其只能采集從地表到地下某一深度的區(qū)域，示例中所示為O米到5米深度。在圖2中，有兩個異常體，異常體M和和異常體N，處于A分層面和B分層面之間。本新發(fā)明的所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，不但可以完成傳統(tǒng)雷達完成的全部測量功能，還可以完成如圖4所示的測量偽彩圖示例，從圖4可以看出，其采集的范圍為地下2米到3米的區(qū)域，把其它不關(guān)心的區(qū)域排除在外，除了觀察到圖2所示的M異常體和N異常體外，還可以測量出P異常體，并且M異常體和N異常體的細(xì)節(jié)更節(jié)豐富，同時在A分層面和B分層面之間觀察到了更多細(xì)節(jié)的分層面，這些細(xì)節(jié)是傳統(tǒng)雷達所不能測量到的；
以上結(jié)合實施例對本發(fā)明進行了描述，所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)可以截取任何一段測量深度進行實時測量，實現(xiàn)聚焦放大功能，這是以往傳統(tǒng)雷達所不具備的功能。
【主權(quán)項】
1.一種可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，其特征在于，主要包括發(fā)射單元、接收單元、主控單元、時窗控制器、數(shù)據(jù)處理器和時序系統(tǒng)組成；所述發(fā)射單元包含發(fā)射天線和發(fā)射機，所述接收單元包含接收天線和接收機，所述主控單元包含電池、穩(wěn)壓器、模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字控制器、數(shù)字信號處理器、數(shù)據(jù)存儲，所述數(shù)據(jù)處理器包含數(shù)據(jù)處理單元和顯示器，所述時序系統(tǒng)包含時序控制單元、時鐘控制單元，所述時窗控制器包含上限時窗控制器、下限時窗控制器和總時窗控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，所述時序控制單元完成了數(shù)據(jù)采集所需要的時序序列，所述時鐘控制單元提供給系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘，并根據(jù)實際要求調(diào)整時鐘頻率大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，所述總時窗控制器，其特征在于，對所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)的測量總時窗大小進行設(shè)置或修改，所述聚焦上限時窗控制器對所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)的測量時需要聚焦的上限時窗大小進行設(shè)置或修改，所述聚焦下限時窗控制器對所述可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)測量時需要聚焦的下限時窗大小進行設(shè)置或修改。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，其特征在于，可以通過所述總時窗控制器、所述聚焦上限時窗控制器、所述聚焦下限時窗控制器實現(xiàn)聚焦放大功能。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型的可聚焦放大的探地雷達系統(tǒng)，與以往的探地雷達系統(tǒng)相比，其最大不同之外，就是在進行實時測量時，可以截取任意深度區(qū)間的測量區(qū)域進行聚焦放大，實現(xiàn)類似于放大鏡的功能。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號】CN104569951
【申請?zhí)枴緾N201510049078
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】武漢今朝電子科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月30日