[發明專利]地雷固有頻率的聲光測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201210532324.0
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103017888A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王馳;周瑜秋;沈高煒;吳文雯;丁衛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 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

本發明涉及地雷探測技術領域，尤其是非金屬地雷機械特性的聲光檢測裝置及方法。?

背景技術

非金屬地雷的安全、可靠探測一直是國際上的一個瓶頸難題。常用的金屬探測器因是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探測效果較差。對于紅外、探地雷達、X射線等成像技術，在探測機理上難以辨別掩埋物的類型；對于非成像技術，如中子分析，它通過檢測材料的化學特性具有較強的鑒別能力，但系統特別復雜、檢測信號過于微弱，尚處于應用可行性論證階段。?

基于地雷機械特性的聲共振探雷技術展示了良好的探測前景，其中地雷固有頻率是衡量地雷機械特性的一個重要參量。地雷的幾何尺寸以及通常的埋藏深度，決定了地雷與其上方的埋藏土壤構成的諧振系統的共振頻率在低頻段，而地雷與其上方土壤構成出諧振系統在聲波激勵并發生共振的情況下，該共振頻率與地雷的固有頻率相等或接近。因此，通過檢測系統的共振情況可測量地雷固有頻率。?

目前缺少商用或專用的地雷固有頻率測量裝置，一個典型的地雷固有頻率聲光測量裝置應包括聲波發射系統、地雷掩埋裝置和非接觸振動信號檢測系統。目前，在聲波發射系統方面有商用產品，但缺少地雷掩埋裝置的組合使用；在振動信號檢測系統方面有專用設備，但檢測光束入射到地面上時的反射率較低，難以進行地面振動的高靈敏度、有效的非接觸檢測。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尚無專用的地雷固有頻率聲光測量裝置等方面的問題，提供一種非接觸式地雷固有頻率聲光測量裝置和測量方法，可實現對地雷固有頻率的高精度、快速度的非接觸測量。?

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：?

一種地雷固有頻率的聲光測量裝置，包括信號發生器、聲波發射系統、激光多普勒振動計、數據采集卡、計算機、地雷箱、土壤樣品和小反射鏡，所述信號發生器通過導線連接所述聲波發射系統，所述激光多普勒振動計依次通過數據線連接所述數據采集卡和所述計算機，所述土壤樣品裝入所述地雷箱，在裝入所述地雷箱中的所述土壤樣品上放置所述小反射鏡。

一種地雷固有頻率的聲光測量方法，采用上述測量裝置，本方法具體實施步驟為：?

（1）將聲波發射系統的發聲端口對準小反射鏡位置；

（2）將激光多普勒振動計垂直對準小反射鏡，發射出檢測光束信號；

（3）通過信號發生器發出頻率為f₀的起始正弦波信號，由聲波發射系統發出高強度的聲波，在小反射鏡位置激發出頻率為f₀的振動信號；

（4）利用激光多普勒振動計檢測小反射鏡位置的振動信號，通過數據采集卡采集并傳輸到計算機中記錄；

（5）將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小反射鏡位置處的振動信號；

（6）重復步驟（5）的操作，將信號發生器（101）發出的正弦聲波信號頻率增加N?Hz，N為大于1的自然數，記錄至預設頻率為（f₀+N）時的小反射鏡位置處的振動信號，并在所述計算機中求出并記錄所測振動信號關于激發正弦波頻率f₀、f₀+1、f₀+2、…、f₀+N的幅頻特性曲線；

（7）將地雷樣品埋入土壤樣品中，并將小反射鏡放置在地雷樣品正上方的土壤樣品上；

（8）保持聲波發射系統的參數設置不變，采取與步驟（1）-（6）相同的步驟，測量并記錄在埋有地雷情況下小反射鏡位置的振動信號關于激發正弦波頻率f₀、f₀+1、f₀+2、…、f₀+N的幅頻特性曲線；

（9）將步驟（8）中求得的有地雷埋藏情況下的振動幅頻特性曲線與步驟（6）中求得的無地雷埋藏情況下的振動幅頻特性曲線的對應幅值求比值，得出該比值的幅頻特性曲線；

（10）根據步驟（9）中求得的有、無地雷埋藏情況下振動幅值比值的幅頻特性曲線，找出比值最大的幅值和對應的頻率點，該最大比值對應的頻率點即為所測量的地雷固有頻率。