[發明專利]一種地雷諧振強度測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201210002642.6
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102540245A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王馳;丁衛;周瑜秋;沈高煒;于瀛潔
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01H1/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及淺層地下柔性掩埋物的探測技術領域，尤其是一種地雷諧振強度測量裝置及測量方法，是聲波探測非金屬地雷研究中地雷的共振與反共振作用對聲波激發的地表振動影響的測量裝置及方法。

背景技術

?迄今為止，塑料等非金屬地雷的安全、可靠探測仍是一個世界性難題。慣用的金屬探雷器基于電磁感應原理只能探測金屬地雷，對金屬含量很少的塑料等非金屬地雷的探測效果很差。對基于紅外、探地雷達、X射線等成像技術，在探測機理上難以區分出埋藏物為地雷還是巖石、磚頭或其它碎片；對于中子分析、生物探雷（如探雷蜜蜂、探雷狗和探雷草等）等非成像技術，尚處于探索或應用可行性論證階段。

基于地雷機械特性和聲-地震耦合原理的聲共振探測技術具有潛在的應用前景。地雷由雷體、氣腔和引信等構成，具有相比埋藏其中的土壤有更高的聲順或柔性，能與其上方的土壤構成“質量-彈簧”諧振系統。聲-地震耦合是指當頻率在1kHz以下的低頻聲波由空氣入射到地表時，能激發出快縱波、慢縱波和橫波等多種成分的地震波。在聲波耦合的地震波的作用下，“土壤-地雷”構成的“質量-彈簧”諧振系統會發生復雜的共振與反共振現象，這種共振和反共振分別會增強和減弱聲波激發的地表振動，表現為有、無地雷埋藏時的地表振動速度的比值分別大于1和小于1。目前的聲共振探雷裝置缺乏對地雷反共振作用機理的利用，致使其諧振強度不足以充分體現地雷的機械特征，以致在機理上限制了聲波探雷系統靈敏度的提高。

一個典型的地雷諧振強度測量方法應綜合利用地雷共振和反共振作用，測量裝置包括聲波發射系統和地表振動速度檢測系統，而目前的測量方法只利用了地雷的共振作用，而忽略了地雷反共振作用的影響，本發明正是針對這一關鍵技術進行展開的。

發明內容

本發明的目的在于克服目前的聲波探雷技術不能綜合利用地雷共振和反共振作用的問題，提供一種地雷諧振強度測量裝置及測量方法，可實現對地雷諧振強度的高精度、快速測量。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種地雷諧振強度測量裝置，包括信號發生器、調音臺、功率放大器、揚聲器，所述信號發生器通過導線依次連接所述調音臺、所述功率放大器和所述揚聲器，構成的聲波發射系統；本裝置還包括地震檢波器、數據采集卡和計算機，所述地震檢波器通過數據線經所述數據采集卡與所述計算機連接，構成的地表振動速度檢測系統。

一種地雷諧振強度測量方法，采用上述的測量裝置，本方法具體實施步驟為：

1）檢測并計算在無地雷情況下地表振動速度幅頻特性曲線；

2）檢測并計算在有地雷情況下地表振動速度幅頻特性曲線；

3）對上述步驟的兩條曲線求比值，得到有、無地雷地表振動速度相對值的幅頻特性曲線。

上述步驟1）中檢測并計算在無地雷情況下地表振動速度幅頻特性曲線，其具體步驟如下：

（1）使聲波發射系統的所述揚聲器發聲端口正對待測地表位置；

（2）使所述地震檢波器插入到所述待測地表位置，所述地震檢波器的輸出端口由數據線連接到所述數據采集卡的輸入端口上，所述數據采集卡的輸出端口由數據線連接到所述計算機的輸入端口；

（3）所述信號發生器發出頻率為f₀的起始正弦波信號，依次通過所述調音臺和所述功率放大器放大后由所述揚聲器發出高強度正弦聲波；

（4）所述地震檢波器測量所述待測地表位置的地表振動速度，并由所述計算機記錄；

（5）使所述信號發生器發出的正弦聲波信號頻率增加1Hz，即發出正弦波信號的頻率為（f₀+1），采取與步驟（3）-（4）相同的步驟，記錄該頻率聲波激勵下所述待測地表位置處的地表振動速度；

（6）重復步驟（5）的操作，記錄至預設頻率為（f₀+N）時的所述待測地表位置的地表振動速度，并在所述計算機中求出并記錄所測地表振動速度關于激發正弦波頻率f₀、f₀+1、f₀+2、…、f₀+N的幅頻特性曲線；

上述步驟2）中檢測并計算在有地雷情況下地表振動速度幅頻特性曲線，其具體步驟如下：