[發(fā)明專利]地下空洞探測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210157517.2
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102662195A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖小良;方廣有;劉小軍;任銀;陳潔;高云澤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國電經(jīng)緯工程技術(shù)有限公司;中國科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種探測領(lǐng)域，特別地，涉及一種地下空洞探測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)多年的高速增長，城市道路建設(shè)、地鐵建設(shè)和地下空間開發(fā)的步伐日益加快，城市車輛急劇增加。與此同時，由于道路車流量大、路面老化、路基沉降、雨水沖刷、路面滲水、地下管道漏水等原因，使道路地下路基出現(xiàn)空洞，從而導(dǎo)致路面開裂、變形、沉降、塌陷等問題。通過有效的地下空洞探測手段，積極開展城市道路病害的檢測和控制，減少道路病害引發(fā)的交通問題，顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中對地下空洞的探測主要使用探地雷達。探地雷達是利用地下介質(zhì)的不連續(xù)性來探測地下目標。雷達發(fā)射機通過發(fā)射天線向地下發(fā)射電磁波，在介電特性不連續(xù)的地方將產(chǎn)生回波，接收天線接收到這些回波信號，送到接收機進行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)進行各種處理并顯示。探地雷達采取發(fā)射天線和接收天線以固定間距同步移動的方式進行測量，測量結(jié)果可以用時間剖面圖像來表示，圖像的橫坐標表示天線的位置，縱坐標表示雷達回波的雙程走時，剖面圖用于反映測線下方各反射面的變化情況。

但是由于探地雷達產(chǎn)品不是針對城市道路病害檢測需求而研制的專用產(chǎn)品，應(yīng)用于城市道路病害檢測時存在以下缺陷：

1、雷達發(fā)射天線向地下輻射電磁波的同時，也向空中輻射，向空中輻射的電磁波遇到地面上的電線、電線桿、橋梁等目標時，產(chǎn)生電磁波的反射和/或散射，該反射和/或散射電磁波與來自地面下空洞產(chǎn)生的反射波和/或散射波相互交織在一起，形成干擾，導(dǎo)致虛警。而且，由于來自地面下空洞的回波受到地下介質(zhì)的衰減，地面上的干擾信號往往強于地面下空洞的回波信號，嚴重時會掩蓋掉地面下空洞的回波信號，導(dǎo)致漏檢。這是探地雷達在城市道路地下空洞探測中不能得到廣泛應(yīng)用的最主要原因。

2、探地雷達是通用型產(chǎn)品，缺乏專用于城市道路病害檢測與分析處理的專用軟件。

3、現(xiàn)有的探地雷達只能接收一種頻率的電磁信號，采用較低頻率的電磁信號進行探測時，探測深度較深，但分辨率較低；采用較高頻率的電磁信號進行探測時，能獲得相對較高的分辨率，但探測深度較淺，即不能同時滿足探測深度和分辨率的要求。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的地下空洞探測技術(shù)不能同時滿足探測深度和分辨率要求的問題，尚沒有提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種地下空洞探測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不能同時滿足探測深度和分辨率要求的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種地下空洞探測系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的地下空洞探測系統(tǒng)，包括：信號發(fā)射裝置，用于向被測區(qū)域的地面發(fā)射不同頻率的多路探測信號；信號接收裝置，用于獲取對應(yīng)于多路探測信號的多路反射回波信號；采集裝置，與信號接收裝置連接，用于接收多路反射回波信號，并將多路反射回波信號分別轉(zhuǎn)換為回波數(shù)據(jù)。

進一步地，上述采集裝置包括多個傳輸模塊，傳輸模塊的數(shù)量不少于探測信號的路數(shù)。

進一步地，上述傳輸模塊包括：增益放大器，與信號接收裝置連接，用于放大接收到的反射回波信號；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，與增益放大器連接，用于將放大后的反射回波信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字回波數(shù)據(jù)，本發(fā)明提供的地下空洞探測系統(tǒng)還包括控制器，該控制器與各個傳輸模塊分別連接，用于接收數(shù)字回波數(shù)據(jù)。

進一步地，控制器還用于輸出增益控制信號；采集裝置還包括：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，連接在控制器與增益放大器之間，用于將增益控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；增益放大器為可變增益放大器，該可變增益放大器的放大增益倍數(shù)隨著上述模擬信號的大小而改變。

進一步地，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號為差分電壓信號；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和可變增益放大器之間設(shè)置有第一信號變壓器，第一信號變壓器用于將上述差分電壓信號轉(zhuǎn)換為單端電壓形式的模擬信號。

進一步地，本發(fā)明提供的地下空洞探測系統(tǒng)還包括晶振、時鐘扇出芯片、以及頻率合成器，其中，時鐘扇出芯片用于將晶振生成的時鐘信號分成兩路，其中一路發(fā)送給控制器，另一路發(fā)送給頻率合成器的輸入口；頻率合成器的輸出口連接至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的采集時鐘接口。

進一步地，上述采集裝置還包括級聯(lián)變壓器，級聯(lián)變壓器設(shè)置在增益放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間，用于將放大后的回波信號轉(zhuǎn)換為差分回波信號，并將差分回波信號分別傳輸至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

進一步地，控制器還用于向信號發(fā)射裝置輸出多路觸發(fā)信號；信號發(fā)射裝置，用于按照多路觸發(fā)信號向測試區(qū)域的地面發(fā)射不同頻率的多路探測信號。