[發(fā)明專(zhuān)利]一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410054703.2
• 申請(qǐng)日: 2014-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103777247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉英;侯偉清;許鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01V3/12
• 分類(lèi)號(hào): G01V3/12;G01S13/88
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11004
• 代理人: 朱麗巖

1.一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括雷達(dá)電磁發(fā)射系統(tǒng)、電磁采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；所述雷達(dá)電磁發(fā)送系統(tǒng)由能夠連續(xù)發(fā)射脈沖式低頻電磁信號(hào)的波形發(fā)射器、驅(qū)動(dòng)器、輸出級(jí)和電磁感應(yīng)裝置的發(fā)射天線組成，所述電磁采集系統(tǒng)由電磁感應(yīng)的接收天線、信號(hào)放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA及ARM處理器組成，該電磁采集系統(tǒng)的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)連接；有一個(gè)測(cè)量輪利用箱體側(cè)邊的卡槽固定，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA及ARM處理器與計(jì)算機(jī)連接；有一根2芯同步電纜或者無(wú)線方式連接雷達(dá)電磁發(fā)送系統(tǒng)的同步電路至電磁采集系統(tǒng)的FPGA；所述電磁感應(yīng)裝置的發(fā)射天線與接收天線位于箱體或框體內(nèi)，其外殼采用合成樹(shù)脂材料或PVC管材，內(nèi)部繞射匝數(shù)不等的發(fā)射線圈及接收線圈，在線圈上方附有屏蔽罩來(lái)屏蔽上方信號(hào)，線圈通過(guò)面板上的航空插頭接口經(jīng)信號(hào)電纜分別與雷達(dá)電磁發(fā)射系統(tǒng)、電磁采集系統(tǒng)連接，采集系統(tǒng)的通道數(shù)不小于16。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征是，根據(jù)探測(cè)對(duì)象不同，發(fā)射天線與接收天線的組合排列形式對(duì)應(yīng)為重疊回線裝置、中心回線裝置、偶極裝置和大定回線源裝置中的一種或兩種及兩種以上的組合；根據(jù)探測(cè)深度不同，對(duì)應(yīng)不同匝數(shù)、邊長(zhǎng)、電阻的發(fā)射及接收天線，發(fā)射及接收天線由匝數(shù)不等的漆包銅線繞射而成，發(fā)射電流30-50A；天線采用框體結(jié)構(gòu)或者箱體結(jié)構(gòu)，其中框體結(jié)構(gòu)為PVC管材，發(fā)射及接收線圈通過(guò)二芯信號(hào)電纜分別連接至二芯航空插頭，箱體結(jié)構(gòu)為合成樹(shù)脂材質(zhì)，箱內(nèi)線圈上方附有屏蔽罩，由牽引繩拖拽前進(jìn)，發(fā)射及接收線圈通過(guò)二芯信號(hào)電纜連接至四芯航空插頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征是，雷達(dá)電磁發(fā)射部分的波型發(fā)送器輸出回路，采用可控硅與VMOS管結(jié)合的方式。

4.一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法，其特征是，電磁發(fā)送機(jī)供電時(shí)輸出方波、半正弦、三角等供電波形的電路至發(fā)射天線并產(chǎn)生一次磁場(chǎng)，同時(shí)利用同步電纜將信號(hào)同步至FPGA控制采集電路，發(fā)送機(jī)斷電后目標(biāo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流并產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，利用連續(xù)脈沖及圖像的實(shí)時(shí)采集，可實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)體的快速掃描式探測(cè)，即接收天線觀測(cè)到二次磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流并發(fā)送到信號(hào)采集器，通過(guò)不間斷的脈沖發(fā)射及實(shí)時(shí)采集，并利用瞬變電磁處理分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及成像，判斷電磁波傳播通過(guò)介質(zhì)的地質(zhì)情況。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法，其特征是，該系統(tǒng)有時(shí)間方式連續(xù)測(cè)量、測(cè)量輪觸發(fā)和手動(dòng)點(diǎn)測(cè)方式三種測(cè)量方式。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法，其特征是，電磁發(fā)送機(jī)能發(fā)射0.25HZ、2.5HZ、6.25HZ、25HZ、50HZ等以50為周倍頻率的電磁信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法，其特征是，發(fā)射選項(xiàng)可設(shè)置占空比、觸發(fā)延時(shí)、發(fā)射周期、頻率選擇參數(shù)，采集選項(xiàng)可設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)、采樣速率、采樣增益、采樣位數(shù)、疊加次數(shù)參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種瞬變電磁雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)方法，其特征是，探測(cè)系統(tǒng)利用連續(xù)脈沖發(fā)射及圖像的實(shí)時(shí)采集，可實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)體的快速掃描式探測(cè)，同時(shí)利用系統(tǒng)的重疊回線裝置、中心回線裝置、偶極裝置和大定回線源裝置中的一種或兩種及兩種以上的組合，適應(yīng)各類(lèi)地面及地下工程探測(cè)。