一種共發(fā)射源探地雷達(dá)多偏移距數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及探地雷達(dá)，具體是涉及一種共發(fā)射源探地雷達(dá)多偏移距數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，GPR)又稱透地雷達(dá)，地質(zhì)雷達(dá)，是用高頻電磁波來確定地下介質(zhì)分布的一種無損探測(cè)方法。
[0003]探地雷達(dá)方法是由發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的分界面時(shí)發(fā)生反射，此時(shí)由接收天線在地表接收來自地下目標(biāo)的回波信號(hào)，根據(jù)接回波信號(hào)的波形、振幅強(qiáng)度和傳播時(shí)間等推斷地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度。
[0004]探地雷達(dá)一般采用共偏移距(common-offset,簡(jiǎn)稱CO)的工作模式。發(fā)射天線和接收天線之間的距離是固定的，兩者一起在地表移動(dòng)并探測(cè)來自地下目標(biāo)的反射信號(hào)。為了定量地反演地下介質(zhì)的電磁參數(shù)，探地雷達(dá)通常需要采集多天線偏移距數(shù)據(jù)，即在同一個(gè)位置逐步改變發(fā)射天線和接收天線之間的偏移距并采集來自地下目標(biāo)的多次覆蓋數(shù)據(jù)。
[0005]共發(fā)射源數(shù)據(jù)是多天線偏移距數(shù)據(jù)的最重要的數(shù)據(jù)采集方式之一參見圖1，在圖1中，X為收發(fā)天線之間的距離，ε為所探測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)，w為所探測(cè)介質(zhì)的含水率，d為層狀介質(zhì)的厚度，發(fā)射天線Tx和接收天線R X1、RX2、RX3、Rx4、Rx5均置于地表，其中發(fā)射天線是固定不動(dòng)的，接收天線相對(duì)于固定的發(fā)射天線移動(dòng)，逐步增大天線偏移距，采集來自地下目標(biāo)的多次覆蓋數(shù)據(jù)。采用速度譜等魯棒方法對(duì)共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可高精度地定量反演地下層狀介質(zhì)的介電參數(shù)，該方法已經(jīng)在不同工程應(yīng)用中得到了驗(yàn)證。另一方面，共發(fā)射源多通道探地雷達(dá)數(shù)據(jù)比單通道的共偏移距數(shù)據(jù)所容納信息量大，通過疊加后可大大提高信號(hào)的信雜比和信噪比。
[0006]然而，目前共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)通常采用手動(dòng)移動(dòng)接收天線的方式來采集。數(shù)據(jù)采集時(shí)間長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，制約了其應(yīng)用范疇。另外，手動(dòng)控制天線位置會(huì)不可避免地給收/發(fā)天線偏移距引入誤差，這已經(jīng)被證明是后續(xù)的介電參數(shù)反演結(jié)果誤差的主要來源。因此，開發(fā)一種共中心點(diǎn)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)的自動(dòng)快速采集系統(tǒng)，不僅具有重大的研宄意義，而且具有廣闊的工程應(yīng)用推廣前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種共發(fā)射源探地雷達(dá)多偏移距數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型設(shè)有共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)主機(jī)，所述共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置設(shè)有螺旋桿、固定扣、傳動(dòng)螺母、探地雷達(dá)發(fā)射天線、探地雷達(dá)接收天線和步進(jìn)馬達(dá)；探地雷達(dá)發(fā)射天線由固定扣固定在螺旋桿的一端，步進(jìn)馬達(dá)固定在螺旋桿的另一端；探地雷達(dá)接收天線通過傳動(dòng)螺母固定在螺旋桿上；計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)連接，步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)分別同步控制探地雷達(dá)接收天線的位置移動(dòng)和雷達(dá)數(shù)據(jù)采集；步進(jìn)馬達(dá)通過傳動(dòng)螺旋桿控制探地雷達(dá)接收天線的位置并使探地雷達(dá)接收天線移動(dòng)；雷達(dá)主機(jī)可控制探地雷達(dá)發(fā)射天線向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波，并由探地雷達(dá)接收天線記錄來自地下目標(biāo)的反射回波。
[0009]傳動(dòng)螺母用于傳動(dòng)探地雷達(dá)接收天線的位置；螺旋桿用于承載探地雷達(dá)接收天線的移動(dòng)；固定不動(dòng)的探地雷達(dá)發(fā)射天線用于向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波脈沖信號(hào)；探地雷達(dá)接收天線用于接收和采集來自地下目標(biāo)的回波信號(hào)。
[0010]由于傳統(tǒng)的共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集方法需要手動(dòng)控制收/發(fā)天線的位置并改變其間距，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不能保證收/發(fā)天線位置和偏移距的精度。與傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量方法相比，本實(shí)用新型具有以下突出的技術(shù)效果:自動(dòng)化程度高，可節(jié)約勞力成本；使用方便，數(shù)據(jù)采集時(shí)間大幅度減少；天線位置及偏移距的控制精度高；在環(huán)境監(jiān)測(cè)及土木工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0011]本實(shí)用新型可用于地下層狀介質(zhì)定量表征和反演分析。步進(jìn)馬達(dá)通過轉(zhuǎn)動(dòng)一根螺旋桿可高精度控制接收天線的位置并使其移動(dòng)，計(jì)算機(jī)可分別通過步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)同步控制接收天線的移動(dòng)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集。
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)的共發(fā)射源探地雷達(dá)探測(cè)方法的示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的共發(fā)射源探地雷達(dá)自動(dòng)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0016]參見圖2和3，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置1、計(jì)算機(jī)2、雷達(dá)主機(jī)3，所述共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置I設(shè)有螺旋桿4、固定扣5、傳動(dòng)螺母6、探地雷達(dá)發(fā)射天線11、探地雷達(dá)接收天線12和步進(jìn)馬達(dá)13 ;探地雷達(dá)發(fā)射天線11由固定扣5固定在螺旋桿4的一端，步進(jìn)馬達(dá)13固定在螺旋桿4的另一端；探地雷達(dá)接收天線12通過傳動(dòng)螺母6固定在螺旋桿4上。
[0017]計(jì)算機(jī)2通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)馬達(dá)13和雷達(dá)主機(jī)3連接，步進(jìn)馬達(dá)13和雷達(dá)主機(jī)3分別同步控制探地雷達(dá)接收天線12的位置移動(dòng)和雷達(dá)數(shù)據(jù)采集；步進(jìn)馬達(dá)13通過傳動(dòng)螺旋桿4控制探地雷達(dá)接收天線12的位置并使探地雷達(dá)接收天線12移動(dòng)；雷達(dá)主機(jī)3可控制探地雷達(dá)發(fā)射天線11向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波，并由探地雷達(dá)接收天線12記錄來自地下目標(biāo)的反射回波；傳動(dòng)螺母6用于傳動(dòng)探地雷達(dá)接收天線12的位置；螺旋桿4用于承載探地雷達(dá)接收天線12的移動(dòng)；固定不動(dòng)的探地雷達(dá)發(fā)射天線11用于向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波脈沖信號(hào)；探地雷達(dá)接收天線12用于接收和采集來自地下目標(biāo)的回波信號(hào)。在圖3中，標(biāo)記A為移動(dòng)方向。
[0018]步進(jìn)馬達(dá)通過傳動(dòng)螺旋桿可高精度控制接收天線的位置并使其移動(dòng)。雷達(dá)主機(jī)可控制發(fā)射天線向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波，并由接收天線記錄來自地下目標(biāo)的反射回波。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種共發(fā)射源探地雷達(dá)多偏移距數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)主機(jī)，所述共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置設(shè)有螺旋桿、固定扣、傳動(dòng)螺母、探地雷達(dá)發(fā)射天線、探地雷達(dá)接收天線和步進(jìn)馬達(dá)；探地雷達(dá)發(fā)射天線由固定扣固定在螺旋桿的一端，步進(jìn)馬達(dá)固定在螺旋桿的另一端；探地雷達(dá)接收天線通過傳動(dòng)螺母固定在螺旋桿上；計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)連接，步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)分別同步控制探地雷達(dá)接收天線的位置移動(dòng)和雷達(dá)數(shù)據(jù)采集；步進(jìn)馬達(dá)通過傳動(dòng)螺旋桿控制探地雷達(dá)接收天線的位置并使探地雷達(dá)接收天線移動(dòng)；雷達(dá)主機(jī)控制探地雷達(dá)發(fā)射天線向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波，并由探地雷達(dá)接收天線記錄來自地下目標(biāo)的反射回波。
【專利摘要】一種共發(fā)射源探地雷達(dá)多偏移距數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量系統(tǒng)，涉及探地雷達(dá)。設(shè)有共發(fā)射源探地雷達(dá)數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)主機(jī)，測(cè)量裝置設(shè)有螺旋桿、固定扣、傳動(dòng)螺母、探地雷達(dá)發(fā)射天線、探地雷達(dá)接收天線和步進(jìn)馬達(dá)；發(fā)射天線與步進(jìn)馬達(dá)固定在螺旋桿兩端；接收天線固定在螺旋桿上；計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)馬達(dá)和雷達(dá)主機(jī)連接，步進(jìn)馬達(dá)通過傳動(dòng)螺旋桿控制探地雷達(dá)接收天線的位置；雷達(dá)主機(jī)控制發(fā)射天線向地下介質(zhì)輻射電磁波，并由接收天線記錄反射回波；傳動(dòng)螺母用于傳動(dòng)接收天線的位置；螺旋桿用于承載接收天線的移動(dòng)；固定不動(dòng)的發(fā)射天線用于向地下介質(zhì)輻射高頻電磁波脈沖信號(hào)；接收天線用于接收和采集來自地下目標(biāo)的回波信號(hào)。
【IPC分類】G01V3-12
【公開號(hào)】CN204439848
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520144495
【發(fā)明人】劉海, 謝雄耀, 柳清伙, 陳忠, 梁添
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué), 同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日