[發(fā)明專利]一種精確測量未爆彈瞬變電磁特征響應(yīng)的裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710627488.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107367764A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張爽;陳曙東;王昊豐;郭欣
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V3/11
• 分類號: G01V3/11
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司22201
• 代理人: 王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于目標(biāo)檢測與識別的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用專門設(shè)計(jì)的裝置，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對各種未爆彈的特征響應(yīng)進(jìn)行精確測量的理論與方法，這些特征響應(yīng)可用于建立特征響應(yīng)數(shù)據(jù)庫，作為系統(tǒng)在實(shí)際探測時(shí)對各種目標(biāo)的識別依據(jù)。

背景技術(shù)

未爆彈主要指戰(zhàn)爭或其他軍事活動后遺留的尚未引爆的地雷、炮彈、航彈等。這些彈藥散布于地表或地下極淺位置，嚴(yán)重威脅人們的生命安全，影響當(dāng)?shù)厣鐣c經(jīng)濟(jì)發(fā)展。瞬變電磁法由于探測效率高、對目標(biāo)識別能力強(qiáng)，因此被廣泛用于未爆彈探測。

作為一種金屬探測方法，完整的未爆彈與大量破碎的金屬彈片等均可引起瞬變電磁系統(tǒng)響應(yīng)異常。如何根據(jù)異常響應(yīng)來判斷探測對象的類型，是瞬變電磁系統(tǒng)探測未爆彈藥的關(guān)鍵。通過建立一個(gè)包含各種類型未爆彈特征響應(yīng)數(shù)據(jù)庫，作為實(shí)際探測時(shí)識別目標(biāo)體的依據(jù)，可以有效地提高系統(tǒng)對探測對象的識別能力。因此建立一個(gè)包含各種未爆彈特征響應(yīng)的數(shù)據(jù)庫對于目標(biāo)識別至關(guān)重要。本發(fā)明提出了一種能夠精確測定各種未爆彈特征響應(yīng)的裝置與方法，此方法能夠在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)確測量未爆彈特征響應(yīng)，以建立各種未爆彈的特征響應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

由文獻(xiàn)“陳曙東,郭樹旭,張爽,等.幾種典型近地表有限導(dǎo)體瞬變電磁特征響應(yīng)研究[J].地球物理學(xué)報(bào),2017,60(1):403-412.”可知，大部分未爆彈為軸對稱結(jié)構(gòu)，具有兩條特征響應(yīng)：沿軸向的縱軸特征響應(yīng)、垂直于軸向的橫軸特征響應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)在測量這兩條特征響應(yīng)時(shí)，將未爆彈看作一個(gè)點(diǎn)偶極子而不考慮目標(biāo)體大小。這種等價(jià)有以下不足：首先，實(shí)際目標(biāo)體有一定體積，各個(gè)位置受到的一次場并不相同，這將導(dǎo)致特征響應(yīng)測量誤差；其次，測量時(shí)大地以及其他背景響應(yīng)并未扣除，因此導(dǎo)致特征響應(yīng)偏大；最后，由于受到信號飽和與噪聲的影響，測得目標(biāo)體特征響應(yīng)嚴(yán)重畸變，將降低目標(biāo)識別的準(zhǔn)確性。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種精確測量未爆彈特征響應(yīng)的裝置，并以此裝置為基礎(chǔ)發(fā)展出一套對未爆彈特征響應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確測量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將提供一種對未爆彈特征響應(yīng)進(jìn)行測量的裝置與方法，以實(shí)現(xiàn)未爆彈特征響應(yīng)精確測量。為了提高測量的準(zhǔn)確性，本發(fā)明針對未爆彈縱軸與橫軸特征響應(yīng)分別設(shè)計(jì)了不同的測量裝置。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，給出如下技術(shù)方案：1)構(gòu)建未爆彈特征響應(yīng)測量的特殊裝置；2)利用背景扣除方法測量并計(jì)算得到未爆彈縱軸、橫軸的特征響應(yīng)；3)分別測量并計(jì)算未爆彈特征響應(yīng)的早期部分與晚期部分并進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)合，以提高特征響應(yīng)的測量精度。

本發(fā)明構(gòu)建的測量未爆彈瞬變電磁特征響應(yīng)的裝置技術(shù)方案如下。

一種精確測量未爆彈瞬變電磁特征響應(yīng)的裝置，組成包括長直螺線管、矩形線圈組和接收線圈；長直螺線管與矩形線圈組作為激勵(lì)線圈，分別激勵(lì)未爆彈沿縱軸方向和沿橫軸方向的特征響應(yīng)；接收線圈分別接收未爆彈產(chǎn)生的縱軸和橫軸兩個(gè)方向的二次場。

所述的長直螺線管，是密繞的螺線管，長度大于被測未爆彈長度的2倍，以保證激勵(lì)場的均勻性；所述的矩形線圈組，由一對平行的矩形線圈同軸串聯(lián)構(gòu)成，中心區(qū)域磁場幅度的一致性高于95％。

本發(fā)明構(gòu)建的測量未爆彈瞬變電磁特征響應(yīng)的方法技術(shù)方案如下。

有利用背景扣除方法分別經(jīng)測量和計(jì)算得到未爆彈的縱軸和橫軸特征響應(yīng)、分別測量未爆彈縱軸和橫軸不同時(shí)期的特征響應(yīng)、聯(lián)合未爆彈的早期特征響應(yīng)和晚期特征響應(yīng)分別得到縱軸、橫軸特征響應(yīng)的過程；

所述的利用背景扣除方法分別經(jīng)測量和計(jì)算得到未爆彈的縱軸、橫軸特征響應(yīng)，是將未爆彈分別置于長直螺線管和矩形線圈組中，在接收線圈與未爆彈距離為h₁時(shí)，分別測量其縱軸方向和橫軸方向的總響應(yīng)；取出未爆彈，測量縱軸方向和橫軸方向的背景響應(yīng)；將總響應(yīng)減去背景響應(yīng)分別得到未爆彈的縱軸響應(yīng)和橫軸響應(yīng)；再經(jīng)計(jì)算分別得到接收線圈與未爆彈距離為h₁時(shí)的縱軸特征響應(yīng)和橫軸特征響應(yīng)；

所述的分別測量未爆彈縱軸和橫軸的不同時(shí)期的特征響應(yīng)，是在接收線圈與未爆彈距離為h₁時(shí)，得到未爆彈的縱軸特征響應(yīng)和橫軸特征響應(yīng)，確定為特征響應(yīng)的早期部分；減小接收線圈與未爆彈之間的距離為h₂，再重復(fù)接收線圈與未爆彈距離為h₁時(shí)的過程，經(jīng)測量和計(jì)算得到接收線圈與未爆彈距離為h₂時(shí)的未 爆彈的縱軸特征響應(yīng)和橫軸特征響應(yīng)，確定為特征響應(yīng)的晚期部分；