一種共發(fā)射源探地雷達多偏移距數(shù)據(jù)自動快速測量系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及探地雷達，具體是涉及一種共發(fā)射源探地雷達多偏移距數(shù)據(jù)自動快速測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]探地雷達(Ground Penetrating Radar，GPR)又稱透地雷達，地質雷達，是用高頻電磁波來確定地下介質分布的一種無損探測方法。
[0003]探地雷達方法是由發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下介質中傳播時遇到存在電性差異的分界面時發(fā)生反射，此時由接收天線在地表接收來自地下目標的回波信號，根據(jù)接回波信號的波形、振幅強度和傳播時間等推斷地下目標的結構、形態(tài)和埋藏深度。
[0004]探地雷達一般采用共偏移距(common-offset,簡稱CO)的工作模式。發(fā)射天線和接收天線之間的距離是固定的，兩者一起在地表移動并探測來自地下目標的反射信號。為了定量地反演地下介質的電磁參數(shù)，探地雷達通常需要采集多天線偏移距數(shù)據(jù)，即在同一個位置逐步改變發(fā)射天線和接收天線之間的偏移距并采集來自地下目標的多次覆蓋數(shù)據(jù)。
[0005]共發(fā)射源數(shù)據(jù)是多天線偏移距數(shù)據(jù)的最重要的數(shù)據(jù)采集方式之一參見圖1，在圖1中，X為收發(fā)天線之間的距離，ε為所探測介質的介電常數(shù)，w為所探測介質的含水率，d為層狀介質的厚度，發(fā)射天線Tx和接收天線R X1、RX2、RX3、Rx4、Rx5均置于地表，其中發(fā)射天線是固定不動的，接收天線相對于固定的發(fā)射天線移動，逐步增大天線偏移距，采集來自地下目標的多次覆蓋數(shù)據(jù)。采用速度譜等魯棒方法對共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)進行分析可高精度地定量反演地下層狀介質的介電參數(shù)，該方法已經(jīng)在不同工程應用中得到了驗證。另一方面，共發(fā)射源多通道探地雷達數(shù)據(jù)比單通道的共偏移距數(shù)據(jù)所容納信息量大，通過疊加后可大大提高信號的信雜比和信噪比。
[0006]然而，目前共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)通常采用手動移動接收天線的方式來采集。數(shù)據(jù)采集時間長，勞動強度大，制約了其應用范疇。另外，手動控制天線位置會不可避免地給收/發(fā)天線偏移距引入誤差，這已經(jīng)被證明是后續(xù)的介電參數(shù)反演結果誤差的主要來源。因此，開發(fā)一種共中心點探地雷達數(shù)據(jù)的自動快速采集系統(tǒng)，不僅具有重大的研宄意義，而且具有廣闊的工程應用推廣前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于提供一種共發(fā)射源探地雷達多偏移距數(shù)據(jù)自動快速測量系統(tǒng)。
[0008]本實用新型設有共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置、計算機、雷達主機，所述共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置設有螺旋桿、固定扣、傳動螺母、探地雷達發(fā)射天線、探地雷達接收天線和步進馬達；探地雷達發(fā)射天線由固定扣固定在螺旋桿的一端，步進馬達固定在螺旋桿的另一端；探地雷達接收天線通過傳動螺母固定在螺旋桿上；計算機通過數(shù)據(jù)線與步進馬達和雷達主機連接，步進馬達和雷達主機分別同步控制探地雷達接收天線的位置移動和雷達數(shù)據(jù)采集；步進馬達通過傳動螺旋桿控制探地雷達接收天線的位置并使探地雷達接收天線移動；雷達主機可控制探地雷達發(fā)射天線向地下介質輻射高頻電磁波，并由探地雷達接收天線記錄來自地下目標的反射回波。
[0009]傳動螺母用于傳動探地雷達接收天線的位置；螺旋桿用于承載探地雷達接收天線的移動；固定不動的探地雷達發(fā)射天線用于向地下介質輻射高頻電磁波脈沖信號；探地雷達接收天線用于接收和采集來自地下目標的回波信號。
[0010]由于傳統(tǒng)的共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)的采集方法需要手動控制收/發(fā)天線的位置并改變其間距，費時費力且不能保證收/發(fā)天線位置和偏移距的精度。與傳統(tǒng)手動測量方法相比，本實用新型具有以下突出的技術效果:自動化程度高，可節(jié)約勞力成本；使用方便，數(shù)據(jù)采集時間大幅度減少；天線位置及偏移距的控制精度高；在環(huán)境監(jiān)測及土木工程結構質量檢測等領域具有廣闊的應用前景。
[0011]本實用新型可用于地下層狀介質定量表征和反演分析。步進馬達通過轉動一根螺旋桿可高精度控制接收天線的位置并使其移動，計算機可分別通過步進馬達和雷達主機同步控制接收天線的移動和雷達數(shù)據(jù)的采集。
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)的共發(fā)射源探地雷達探測方法的示意圖。
[0013]圖2為本實用新型實施例的結構組成框圖。
[0014]圖3為本實用新型實施例的共發(fā)射源探地雷達自動測量裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下實施例將結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0016]參見圖2和3，本實用新型實施例設有共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置1、計算機2、雷達主機3，所述共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置I設有螺旋桿4、固定扣5、傳動螺母6、探地雷達發(fā)射天線11、探地雷達接收天線12和步進馬達13 ;探地雷達發(fā)射天線11由固定扣5固定在螺旋桿4的一端，步進馬達13固定在螺旋桿4的另一端；探地雷達接收天線12通過傳動螺母6固定在螺旋桿4上。
[0017]計算機2通過數(shù)據(jù)線與步進馬達13和雷達主機3連接，步進馬達13和雷達主機3分別同步控制探地雷達接收天線12的位置移動和雷達數(shù)據(jù)采集；步進馬達13通過傳動螺旋桿4控制探地雷達接收天線12的位置并使探地雷達接收天線12移動；雷達主機3可控制探地雷達發(fā)射天線11向地下介質輻射高頻電磁波，并由探地雷達接收天線12記錄來自地下目標的反射回波；傳動螺母6用于傳動探地雷達接收天線12的位置；螺旋桿4用于承載探地雷達接收天線12的移動；固定不動的探地雷達發(fā)射天線11用于向地下介質輻射高頻電磁波脈沖信號；探地雷達接收天線12用于接收和采集來自地下目標的回波信號。在圖3中，標記A為移動方向。
[0018]步進馬達通過傳動螺旋桿可高精度控制接收天線的位置并使其移動。雷達主機可控制發(fā)射天線向地下介質輻射高頻電磁波，并由接收天線記錄來自地下目標的反射回波。
【主權項】
1.一種共發(fā)射源探地雷達多偏移距數(shù)據(jù)自動快速測量系統(tǒng)，其特征在于設有共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置、計算機、雷達主機，所述共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置設有螺旋桿、固定扣、傳動螺母、探地雷達發(fā)射天線、探地雷達接收天線和步進馬達；探地雷達發(fā)射天線由固定扣固定在螺旋桿的一端，步進馬達固定在螺旋桿的另一端；探地雷達接收天線通過傳動螺母固定在螺旋桿上；計算機通過數(shù)據(jù)線與步進馬達和雷達主機連接，步進馬達和雷達主機分別同步控制探地雷達接收天線的位置移動和雷達數(shù)據(jù)采集；步進馬達通過傳動螺旋桿控制探地雷達接收天線的位置并使探地雷達接收天線移動；雷達主機控制探地雷達發(fā)射天線向地下介質輻射高頻電磁波，并由探地雷達接收天線記錄來自地下目標的反射回波。
【專利摘要】一種共發(fā)射源探地雷達多偏移距數(shù)據(jù)自動快速測量系統(tǒng)，涉及探地雷達。設有共發(fā)射源探地雷達數(shù)據(jù)自動快速測量裝置、計算機、雷達主機，測量裝置設有螺旋桿、固定扣、傳動螺母、探地雷達發(fā)射天線、探地雷達接收天線和步進馬達；發(fā)射天線與步進馬達固定在螺旋桿兩端；接收天線固定在螺旋桿上；計算機通過數(shù)據(jù)線與步進馬達和雷達主機連接，步進馬達通過傳動螺旋桿控制探地雷達接收天線的位置；雷達主機控制發(fā)射天線向地下介質輻射電磁波，并由接收天線記錄反射回波；傳動螺母用于傳動接收天線的位置；螺旋桿用于承載接收天線的移動；固定不動的發(fā)射天線用于向地下介質輻射高頻電磁波脈沖信號；接收天線用于接收和采集來自地下目標的回波信號。
【IPC分類】G01V3-12
【公開號】CN204439848
【申請?zhí)枴緾N201520144495
【發(fā)明人】劉海, 謝雄耀, 柳清伙, 陳忠, 梁添
【申請人】廈門大學, 同濟大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月13日