便携式地下管线雷达探测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式地下管线雷达探测系统，包括：一主机、连接于所述主机的天线和定位装置；所述主机包括一CPCI机箱、一电源模块、一计算机模组和复数个功能模块，所述CPCI机箱内设置有一CPCI底板，所述电源模块和复数个所述功能模块通过所述CPCI底板与所述计算机模组通信连接。由于采用了本实用新型的一种便携式地下管线雷达探测系统，具有体积小便于携带、功耗低、抗干扰能力强、灵敏度高。
【专利说明】便携式地下管线雷达探测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种便携式地下管线雷达，尤其涉及一种便携式地下管线雷达探测系统。
【背景技术】
[0002]目前，现有的管线探测仪只能对金属管线进行探测。而可对非金属管道探测的通用型探地雷达系统普遍具有体积大、不便于携带，功能单一、功耗高，抗干扰能力较弱的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种便携式地下管线雷达探测系统，其基于CPCI技术结构紧凑，功能模块化，在一个小型机箱内整合了系统的全部电路组件，只需外接天线和定位装置就组成了完整的地下管线雷达探测系统，具有体积小便于携带、功耗低、抗干扰能力强、灵敏度高的优点。
[0004]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种便携式地下管线雷达探测系统，包括:一主机、连接于所述主机的天线和定位装置；所述主机包括一 CPCI机箱、一电源模块、一计算机模组和复数个功能模块，所述CPCI机箱内设置有一 CPCI底板，所述电源模块和复数个所述功能模块通过所述CPCI底板与所述计算机模组通信连接。
[0006]本实用新型的进一步改进在于，所述CPCI底板形成复数个插槽，所述电源模块、所述计算机模组和所述功能模块通过分别插设于对应的插槽连接于所述CPCI底板。
[0007]本实用新型的进一步改进在于，功能模块包括:通过所述CPCI底板与所述电源模块连接的一时序产生模块、一脉冲源模块、至少一采样接收机模块和一数据采集模块。
[0008]本实用新型的进一步改进在于，所述脉冲源模块包括一托架、安装于所述托架中的脉冲源、一第一输入接口、一第一输出接口和一第一电源接口 ；所述第一输出接口连接所述天线，所述第一电源接口通过所述CPCI底板连接所述电源模块；所述第一输入接口连接所述时序模块；
[0009]所述时序产生模块包括一相互连接的第一模拟电路、一第一数字电路和一第一DC-DC电源模块、一通信串口、一第二输出接口、复数个第三输出接口和一第二电源接口 ；所述第一数字电路连接所述通信串口并通过所述通信串口连接所述数据采集模块；所述模拟电路连接所述第二输出接口和所述第三输出接口，且所述模拟电路通过所述第二输出接口连接所述脉冲源模块的所述第一输入接口，所述模拟电路通过所述第三输出接口连接所述采样接收机模块；所述第一 DC-DC电源模块连接所述第二电源接口，并通过所述第二电源接口和所述CPCI底板连接所述电源模块；
[0010]每一所述采样接收机模块包括一采样接收机电路主体、连接于所述采样接收机电路主体的一第二 DC-DC电源模块、一第二输入接口、一第三输入接口、一第四输出接口和一第三电源接口 ；所述第二输入接口连接于所述天线，所述第三输入接口连接于所述时序产生模块的所述第三输出接口，所述第四输出接口连接所述数据采集模块；所述第二 DC-DC电源模块连接所述第三电源接口并通过所述第三电源接口和所述CPCI底板连接所述电源模块；
[0011]所述数据采集模块包括相互连接的一第二模拟电路、一第二数字电路、复数个第四输入接口、一总线接口、一第一输出串口、一第二输出串口和一第三DC-DC电源模块；所述第二模拟电路连接所述第三DC-DC电源模块和所述第四输入接口并通过所述第四输入接口连接所述采样接收机模块；所述第二数字电路连接于所述总线接口、所述第一输出串口和所述第二输出串口 ；所述总线接口通过所述CPCI底板连接所述电源模块和所述计算机模组；所述第一输出串口连接所述定位装置，所述第二输出串口连接所述时序产生模块的所述通信串口。
[0012]本实用新型的进一步改进在于，所述第一模拟电路包括一触发脉冲产生电路和一采样脉冲产生电路；所述触发脉冲产生电路的输出端连接所述第二输出接口 ；所述采样脉冲产生电路的输出端连接所述第三输出接口；
[0013]所述第一数字电路包括相互通信连接的一 CPLD芯片和一第一单片机；所述第一单片机连接所述通信串口。
[0014]本实用新型的进一步改进在于，所述触发脉冲产生电路包括一第一比较器、一可变快斜波电路和一可变电平，所述第一比较器的输入端连接所述可变快斜波电路和所述可变电平的输出端，所述第一比较器的输出端通过一脉冲整形模块连接所述第二输出接口，所述可变快斜波电路和所述可变电平的输入端连接所述CPLD芯片的输出端；
[0015]所述采样脉冲产生电路包括一第二比较器、一快斜波电路和一慢斜波电路，所述第二比较器的输入端连接所述快斜波电路和所述慢斜波电路的输出端，所述第二比较器的输出端通过一功分电路连接所述第三输出接口 ；所述快斜波电路和所述慢斜波电路的输入端连接所述CPLD芯片的输出端。
[0016]本实用新型的进一步改进在于，所述第一模拟电路还包括一时差测量电路，所述时差测量电路的输入端连接所述第一比较器和所述第二比较器的输出端，所述时差测量电路的输出端连接所述第一单片机。
[0017]本实用新型的进一步改进在于，所述采样接收机电路主体包括一第一采样门电路、一第二米样门电路、一双极脉冲产生电路和一差分放大电路；
[0018]所述双极脉冲产生电路的一第一输出端分别连接所述第一采样门电路和所述第二米样门电路的第一输入端，所述双极脉冲产生电路的一第二输出端分别连接所述第一米样门电路和所述第二采样门电路的第二输入端；所述双极脉冲产生电路的输入端通过一脉冲整形电路连接所述第三输入接口；
[0019]所述第一采样门的第三输入端通过一放大器连接所述第二输入接口 ；所述第二采样门电路通过一定值电阻接地；所述第一采样门和所述第二采样门的输出端连接所述差分放大电路的输入端；
[0020]所述差分放大电路的输出端依次通过一高频补偿网络和一输出缓冲放大电路连接所述第四输出接口。
[0021]本实用新型的进一步改进在于，所述第二模拟电路包括两通路，每一所述通路包括依次连接的缓冲放大器和低通滤波器；
[0022]所述第二数字电路包括一时变电压发生器、一压控增益放大器、一 PCI接口芯片、一先入先出存储器和一第二单片机；所述压控增益放大器连接两所述双通道的输出端，且所述压控增益放大器、所述先入先出存储器、所述时变电压发生器和所述PCI接口芯片依次通信连接；所述时变电压发生器与所述第二单片机通信连接，并通过所述第二单片机连接所述第一输出串口和所述第二输出串口 ；所述PCI接口芯片连接所述总线接口。
[0023]本实用新型的进一步改进在于，所述第一模拟电路设置于一第一屏蔽盒内；
[0024]所述第一采样门电路、所述第二采样门电路和所述放大器设置于一第二屏蔽盒内；所述采样接收机模块设置于一第三屏蔽盒内；
[0025]所述第二模拟电路设置于一第四屏蔽盒内。
[0026]本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是:
[0027]CPCI机箱的采用使得本实用新型的便携式地下管线雷达探测系统具有结构紧凑、体积小便于携带的特点；电源模块的采用为便携式地下管线雷达探测系统提供了电源；计算机模组的采用为便携式地下管线雷达探测系统提供了计算机平台；时序产生模块用于产生触发脉冲信号和采样脉冲信号；采样接收机的作用是在采样脉冲控制下，将输入的高频周期信号变换成波形相似的低频信号；数据采集模块实现多通道的同步采样任务，并兼顾完成与时序产生模块和定位装置的通信任务；脉冲源模块用于提供功率脉冲信号；时差测量电路用于系统的自检和校正；
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型便携式探地雷达系统的整体结构示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例之一的便携式地下管线雷达探测系统的主机正视图；
[0030]图3为本实用新型实施例之一的便携式地下管线雷达探测系统的主机后视图；
[0031]图4为本实用新型实施例之一的时序产生模块的电路结构示意图；
[0032]图5为本实用新型实施例之一的采样接收机模块的电路结构示意图；
[0033]图6为本实用新型实施例之一的数据采集模块的电路结构示意图；
[0034]图7为本实用新型实施例之二的便携式地下管线雷达探测系统的主机正视图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0036]请参阅图1-3，本实用新型实施例一的一种便携式地下管线雷达探测系统，包括:一主机1、连接于主机I的天线2和定位装置3 ;主机I包括一 CPCI机箱11、一电源模块12、一计算机模组13和复数个功能模块14，CPCI机箱11内设置有一 CPCI底板，电源模块12和复数个功能模块14通过CPCI底板与计算机模组13通信连接。CPCI底板形成复数个插槽，电源模块12、计算机模组13和功能模块14通过分别插设于对应的插槽连接于CPCI底板。且CPCI底板平面与CPCI机箱11 一侧面平行设置，电源模块12、计算机模组13和功能模块14分别垂直插设于CPCI底板并与CPCI机箱11底面垂直设置。功能模块14包括:通过CPCI底板与电源模块12连接的一时序产生模块、一脉冲源模块、至少一采样接收机模块和一数据采集模块。主机I底部设置有至少一风扇自冷却组件。主机I上设有至少一把手15。CPCI机箱11外侧设有液晶显不器16。在本实施例中，液晶显不器16设置于CPCI机箱11的第一侧面，CPCI底板形成一电源模块插槽、一计算机模组插槽和五个功能模块插槽，各插槽的插入口设置于CPCI机箱11的第二侧面，第二侧面与第一侧面对应且平行。
[0037]本实施例中计算机模组13采用符合CPCI规范的计算机，作探地雷达系统的软件运行提供平台；计算机模组13采用凌华科技的CPC1-3700A系列模组，结构紧凑，在3个槽位的空间内集成了一个完整的工业计算机。具有看门狗定时器和完备的硬件监测电路。
[0038]电源模块12采用凌华科技的cPWR-15xxA系列3U Compact PCI电源模块，其特点为前端抽取、热插拔及N+1冗余。这一系列产品利用整流技术以及高功率密度设计，使其具有体积小、输出功率大的特点。任意两个或更多的电源都可以用在同一系统中以实现电流均分、N+1冗余以及容错系统。该模组所有输出都具有超载及短路保护，自动恢复功能。内部温度达到95°C时关机，可自动恢复。输出电压超过额定电压20%时关机，可自动重启。
[0039]脉冲源模块包括一托架、安装于托架中的脉冲源、一第一输入接口、一第一输出接口和一第一电源接口 ；第一输出接口连接天线2，第一电源接口通过CPCI底板连接电源模块12 ;第一输入接口连接时序模块。
[0040]脉冲源是无载波脉冲探地雷达的重要组成部分之一。其主要技术指标有:脉冲半高宽度、脉冲幅度、重复频率。不同的脉冲源用于不同深度、不同目的的探测。脉冲源的特性直接决定了探测深度和目标分辨率。脉冲源采用铝块制作的机盒封装，密封性能较好，具有良好的电磁兼容性(EMC特性)。通过在脉冲源外加装托架制作成标准3U CPCI模块的脉冲源模块，脉冲源模块插设安装于CPCI机箱11中。
[0041]请参阅图4,时序产生模块141包括一相互连接的第一模拟电路1411、一第一数字电路和一第一 DC-DC电源模块1414、一通信串口、一第二输出接口、复数个第三输出接口和一第二电源接口 ；第一数字电路连接通信串口并通过通信串口连接数据采集模块；模拟电路连接第二输出接口和第三输出接口，且模拟电路通过第二输出接口连接脉冲源模块的第一输入接口，模拟电路通过第三输出接口连接采样接收机模块；第一 DC-DC电源模块1414连接第二电源接口，并通过第二电源接口和CPCI底板连接电源模块12。
[0042]其中，第一模拟电路1411设置于一第一屏蔽盒内；第一模拟电路1411包括一触发脉冲产生电路和一采样脉冲产生电路；触发脉冲产生电路的输出端连接第二输出接口 ；采样脉冲产生电路的输出端连接第三输出接口。
[0043]触发脉冲产生电路包括一第一比较器1412、一可变快斜波电路和一可变电平，第一比较器1412的输入端连接可变快斜波电路和可变电平的输出端，第一比较器1412的输出端通过一脉冲整形模块连接第二输出接口，可变快斜波电路和可变电平的输入端连接CPLD芯片的输出端。
[0044]采样脉冲产生电路包括一第二比较器1413、一快斜波电路和一慢斜波电路，第二比较器1413的输入端连接快斜波电路和慢斜波电路的输出端，第二比较器1413的输出端通过一功分电路连接第三输出接口 ；快斜波电路和慢斜波电路的输入端连接CPLD芯片的输出端。
[0045]第一模拟电路1411还包括一时差测量电路，时差测量电路的输入端连接第一比较器1412和第二比较器1413的输出端,时差测量电路的输出端连接第一单片机1415。
[0046]第一数字电路包括相互通信连接的一 CPLD芯片和一第一单片机1415 ;第一单片机1415连接通信串口。
[0047]时序产生模块是探地雷达系统的关键部分，它主要用于产生触发脉冲信号和采样脉冲信号。考虑到模块的独立性及通用性，该模块的工作参数由数据采集模块控制，通过通信串口通信，本实施例中通信串口采用RS-232串口。由于每一个采样接收机需要一个采样脉冲，所以在时序产生模块中设置了一功分电路，将米样脉冲信号进行功分输出。由于这两个脉冲信号都属于高频信号，所以在模块上要注意良好的屏蔽，因此采用屏蔽盒，将两个脉冲产生电路设置于屏蔽盒的槽位中。本实施例的第一比较器和第二比较器采用TI公司的TL3016极高速比较器，其响应时间为6ns，可以满足电路的要求。
[0048]快斜波电路用精密恒流源与高稳定度电容组成，经实践证明，这种电路形式产生的斜波信号具有较好的线性。对于触发脉冲产生电路，充电电容是固定的，快斜波上升时间控制在400ns左右，去除快斜波起点和终点的非线性部分后，使得触发脉冲还有300ns的调节范围。对于采样脉冲电路，用模拟开关(或继电器)切换不同的充电电容，使得快斜波上升时间有20ns、50ns、200ns三种，根据不同的时窗可以选择不同的快斜波，以减小系统在小时窗时的时基抖动。
[0049]慢斜波电路和可变电平电路用10位DAC组成，它输出一个可变的电平信号送到高速比较器的一端，快斜波信号送到比较器的另一端，经比较输出，就可得到触发脉冲和采样脉冲信号。改变慢斜坡的电压范围，可以改变采样步进脉冲的延时范围，也就是改变采样时窗；改变触发脉冲的延时，就改变了采样时窗与触发脉冲的相对时间关系，也就是改变了对信号的采样位置。
[0050]本实施例在第一模拟电路1411中，还设置了一个时差测量电路，用于系统自检和校正。在进入校正状态时，由第一单片机1415控制采样脉冲电路输出一个固定延时的采样脉冲，使得采样脉冲与触发脉冲之间的延时为固定值，这两个信号经过时差测量电路转换后送到第一单片机1415。第一单片机1415可以利用该测量电路实现对电路温漂的校正。但是要注意，需要仔细考虑时差测量电路自身的温度稳定性和时间稳定性。
[0051]另外对于第一数字电路，其中的CPLD芯片在单片机控制下，输出各个斜波产生电路所需的时钟信号和数据，同时还具有同步输出和同步输入功能。本实施例中CPLD芯片采用Xilinx公司的XC9500系列产品。第一单片机则要与数据采集模块通信，根据上位机下传的参数来配置CPLD芯片。第一单片机的任务比较简单，本实施例中采用MCS-51系列产品O
[0052]对触发脉冲延时和步进采样脉冲的控制是探地雷达系统的主要控制任务，这两个脉冲信号的时间稳定性和温度稳定性直接影响系统的性能。在电路设计时，重点考虑选用元器件的温度稳定性，并对元器件作老化处理。在采用第一 DC-DC电源模块1414供电的同时，可对关键电路考虑采用线性稳压器件进行二次稳压供电。
[0053]请参阅图3、图5，每一采样接收机模块142包括一采样接收机电路主体、连接于采样接收机电路主体的一第二 DC-DC电源模块1421、一第二输入接口、一第三输入接口、一第四输出接口和一第三电源接口 ；第二输入接口连接于天线2，第三输入接口连接于时序产生模块的第三输出接口，第四输出接口连接数据采集模块；第二 DC-DC电源模块1421连接第三电源接口并通过第三电源接口和CPCI底板连接电源模块12。
[0054]米样接收机电路主体包括一第一米样门电路、一第二米样门电路、一双极脉冲产生电路和一差分放大电路。
[0055]其中，双极脉冲产生电路的一第一输出端分别连接第一米样门电路和第二米样门电路的第一输入端，双极脉冲产生电路的一第二输出端分别连接第一米样门电路和第二米样门电路的第二输入端；双极脉冲产生电路的输入端通过一脉冲整形电路连接第三输入接口 ；第一采样门的第三输入端通过一放大器连接第二输入接口 ；第二采样门电路通过一定值电阻接地；第一采样门和第二采样门的输出端连接差分放大电路的输入端；差分放大电路的输出端依次通过一高频补偿网络和一输出缓冲放大电路连接第四输出接口。
[0056]采样接收机模块的作用是在采样脉冲控制下，将输入的高频周期信号变换成波形相似的低频信号。采样接收机的性能对探地雷达系统的性能优劣有着至关重要的影响。采样接收机的带宽、灵敏度和信噪比是三个关键技术指标。[0057]本实施例中的第一采样门电路和第二采样门电路是由微波二极管组成的极高速开关电路，其导通和反向恢复时间是其重要指标，设计时要根据系统带宽选择合适的微波二极管。第一采样门电路和第二采样门电路前的放大器可采用微波放大器，其作用有两个:一个是阻抗匹配，作为天线2和采样门之间的宽带阻抗匹配电路；另一个是限幅放大。控制放大器的输出电平在2V以内，当天线2的输入信号过大时(直接耦合波和地面反射波)，放大器的输出饱和，保护第一采样门电路和第二采样门电路。当天线2的信号较小时，放大器将信号放大，提高系统的灵敏度。本实施例的便携式地下管线雷达探测系统可探测地表浅层的目标，也就是说，能够很好地接收大信号(地面反射波)之后的小信号回波，放大器的退饱和时间很小。由于第一采样门电路、第二采样门电路和放大器都属于微波电路，为了防止各组件间的干扰，将第一采样门电路、第二采样门电路和放大器设置于一第二屏蔽盒内，将内部信号线通过引脚和SMA座引出，作为一个电路组件焊接在采样接收机的电路板上。采样接收机模块设置于一第三屏蔽盒内。
[0058]由时序产生电路产生的采样脉冲为TTL电平，电平的幅度不够大，上升沿也不够陡峭，通过脉冲整形电路的采用，将采样脉冲变换成幅度为60V，上升沿为4ns的高压高速脉冲信号，送到双极脉冲产生电路。第一采样门电路、第二采样门电路采用4管平衡门，因此需要双极性的采样脉冲，采样脉冲采用雪崩二极管加L / 4短路线的方式产生。采样门电路的带宽与采样脉冲的底宽有直接的联系。当采样脉冲的形状为钟形脉冲时，两者关系如下:
[0059] B= 0.6160/L (B:带宽；L采样脉冲底宽)
[0060]本系统要求采样电路带宽大于5G Hz，由上式计算，L要小于123ps。在电路设计时要根据来确定L/4短路线的长度。
[0061]差分放大电路的作用是将第一采样门电路和第二采样门电路的输出的信号进行差分放大。采用双采样门的目的是利用两个采样门结构的一致性来抵消采样脉冲泄漏和电路噪声。由于采样脉冲的底宽很小，在采样保持电容上保持的电量也很小，所以对差分放大电路的要求是输入阻抗高，带宽大，共模抑制比高。本实施例选用了微波差分对管设计该电路。
[0062]由于采样门电路对高频信号的响应呈逐渐衰减的特性，在采样之后，高频补偿网络的采用，实现了对采样后信号进行校正，恢复损失的高频分量。本实施例中高频补偿网络采用无源阻容网络。
[0063]通过输出缓冲放大电路的采用，将信号的幅度放大到±2.5V。整个采样接收机模块外加有一个第三屏蔽盒，用于隔绝外界干扰。
[0064]请参阅图3、图6，数据采集模块143包括相互连接的一第二模拟电路1431、一第二数字电路、复数个第四输入接口、一总线接口、一第一输出串口、一第二输出串口和一第三DC-DC电源模块1432 ;第二模拟电路1431连接第三DC-DC电源模块1432和第四输入接口并通过第四输入接口连接采样接收机模块；第二数字电路连接于总线接口、第一输出串口和第二输出串口 ；总线接口通过CPCI底板连接电源模块和计算机模组13 ;第一输出串口连接定位装置3，第二输出串口连接时序产生模块的通信串口。
[0065]其中，第二模拟电路1431包括两通路，每一通路包括依次连接的缓冲放大器和低通滤波器，第二模拟电路1431设置于一第四屏蔽盒内。第二数字电路包括一时变电压发生器、一压控增益放大器、一 PCI接口芯片、一先入先出存储器1434和一第二单片机1433 ;压控增益放大器连接两双通道的输出端，且压控增益放大器、先入先出存储器1434、时变电压发生器和PCI接口芯片依次通信连接；时变电压发生器与第二单片机1433通信连接，并通过第二单片机1433连接第一输出串口和第二输出串口 ；PCI接口芯片连接总线接口。
[0066]数据采集模块是主要用于实现两通道14位的同步采样任务，同时还兼顾完成与时序产生模块和定位装置3的通信任务。为了保证数据采集的一致性，两通道必须同步采样，而且采样时钟要与采样接收机模块的时钟同步。
[0067]第二模拟电路1431主要完成对采样接收机输出的低频模拟信号进行放大、滤波的任务。
[0068]由于探测越深的目标，雷达回波越小。为了提高对深层目标的分辨率，要采用时变放大器对取样接收机输出的信号进行放大。时变放大器由压控增益放大器和时变电压发生器组成。本实施例中，压控增益放大器选用AD公司的AD603，该芯片的增益调节范围达40dB，可以满足系统要求；时变电压发生器由并行输入DAC和FPGA组成，FPGA在时钟的控制下，将数据流不断送到DAC，使DAC输出一个时变的电压，以改变VGA的增益。计算机模组13通过CPCI底板的CPCI总线来更新FPGA中RAM的数据来实现对时变增益曲线的控制。
[0069]第二模拟电路1431中的缓冲放大器和低通滤波器采用通用运放。第二模拟电路1431设置于第四屏蔽盒内，以隔绝外界干扰。通过第三DC-DC电源模块1432给第二模拟电路1431供电。
[0070]由于两路模拟信号需要16位同步采样转换，本实施例中ADC采用AD公司的AD7865或MAXM公司的MAX125。这两种器件都是四通道16位同步采样ADC。模拟电压的输入范围是±2.5V。
[0071]时变电压发生器的FPGA是第二数字电路的核心，它完成所有的接口逻辑和时序控制工作，在它的控制下ADC的输出通过一个18位的先入先出存储器1434(FIFO)送入FPGA, FPGA再将数据送到PCI接口芯片或者第二单片机1433。第二单片机1433连接有一USB接口。可通过设置一硬跳线决定采用总线接口或USB接口作为数据采集模块的数据传输接口。上位机通过这两种接口之一下传控制指令来实现对整个探地雷达系统的控制。本实施例中FPGA采用Xilinx公司的XC2S30。
[0072]另外，本实施例的第二单片机1433采用Cypress公司的EZ-USBFX2 (CY7C68013)单片机。
[0073]请参阅图7，本发明实施例二的一种便携式地下管线雷达探测系统，其主要结构与本发明实施例一基本相同，其区别在于:CPCI底板形成一电源模块插槽、一计算机模组插槽和八个功能模块14插槽,各插槽的插入口与液晶显不器16设置于CPCI机箱11的同一面。
[0074]以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，包括:一主机、连接于所述主机的天线和定位装置；所述主机包括一 CPCI机箱、一电源模块、一计算机模组和复数个功能模块，所述CPCI机箱内设置有一 CPCI底板，所述电源模块和复数个所述功能模块通过所述CPCI底板与所述计算机模组通信连接。
2.根据权利要求1所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述CPCI底板形成复数个插槽，所述电源模块、所述计算机模组和所述功能模块通过分别插设于对应的插槽连接于所述CPCI底板。
3.根据权利要求2所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，功能模块包括:通过所述CPCI底板与所述电源模块连接的一时序产生模块、一脉冲源模块、至少一采样接收机模块和一数据采集模块。
4.根据权利要求3所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于， 所述脉冲源模块包括一托架、安装于所述托架中的脉冲源、一第一输入接口、一第一输出接口和一第一电源接口 ；所述第一输出接口连接所述天线，所述第一电源接口通过所述CPCI底板连接所述电源模块；所述第一输入接口连接所述时序模块； 所述时序产生模块包括一相互连接的第一模拟电路、一第一数字电路和一第一 DC-DC电源模块1414、一通信串口、一第二输出接口、复数个第三输出接口和一第二电源接口 ；所述第一数字电路连接所述通信串口并通过所述通信串口连接所述数据采集模块；所述模拟电路连接所述第二输出接 口和所述第三输出接口，且所述模拟电路通过所述第二输出接口连接所述脉冲源模块的所述第一输入接口，所述模拟电路通过所述第三输出接口连接所述采样接收机模块；所述第一 DC-DC电源模块1414连接所述第二电源接口，并通过所述第二电源接口和所述CPCI底板连接所述电源模块； 每一所述采样接收机模块包括一采样接收机电路主体、连接于所述采样接收机电路主体的一第二 DC-DC电源模块、一第二输入接口、一第三输入接口、一第四输出接口和一第三电源接口 ；所述第二输入接口连接于所述天线，所述第三输入接口连接于所述时序产生模块的所述第三输出接口，所述第四输出接口连接所述数据采集模块；所述第二 DC-DC电源模块连接所述第三电源接口并通过所述第三电源接口和所述CPCI底板连接所述电源模块； 所述数据采集模块包括相互连接的一第二模拟电路、一第二数字电路、复数个第四输入接口、一总线接口、一第一输出串口、一第二输出串口和一第三DC-DC电源模块；所述第二模拟电路连接所述第三DC-DC电源模块和所述第四输入接口并通过所述第四输入接口连接所述采样接收机模块；所述第二数字电路连接于所述总线接口、所述第一输出串口和所述第二输出串口 ；所述总线接口通过所述CPCI底板连接所述电源模块和所述计算机模组；所述第一输出串口连接所述定位装置，所述第二输出串口连接所述时序产生模块的所述通信串口。
5.根据权利要求4所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述第一模拟电路包括一触发脉冲产生电路和一米样脉冲产生电路；所述触发脉冲产生电路的输出端连接所述第二输出接口 ；所述采样脉冲产生电路的输出端连接所述第三输出接口 ； 所述第一数字电路包括相互通信连接的一 CPLD芯片和一第一单片机；所述第一单片机连接所述通信串口。
6.根据权利要求5所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述触发脉冲产生电路包括一第一比较器、一可变快斜波电路和一可变电平，所述第一比较器的输入端连接所述可变快斜波电路和所述可变电平的输出端，所述第一比较器的输出端通过一脉冲整形模块连接所述第二输出接口，所述可变快斜波电路和所述可变电平的输入端连接所述CPLD芯片的输出端； 所述采样脉冲产生电路包括一第二比较器、一快斜波电路和一慢斜波电路，所述第二比较器的输入端连接所述快斜波电路和所述慢斜波电路的输出端，所述第二比较器的输出端通过一功分电路连接所述第三输出接口 ；所述快斜波电路和所述慢斜波电路的输入端连接所述CPLD芯片的输出端。
7.根据权利要求6所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述第一模拟电路还包括一时差测量电路，所述时差测量电路的输入端连接所述第一比较器和所述第二比较器的输出端，所述时差测量电路的输出端连接所述第一单片机。
8.根据权利要求7所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述采样接收机电路主体包括一第一米样门电路、一第二米样门电路、一双极脉冲产生电路和一差分放大电路； 所述双极脉冲产生电路的一第一输出端分别连接所述第一采样门电路和所述第二采样门电路的第一输入端，所述双极脉冲产生电路的一第二输出端分别连接所述第一米样门电路和所述第二采样门电路的第二输入端；所述双极脉冲产生电路的输入端通过一脉冲整形电路连接所述第三输入接口； 所述第一采样门的第三输入端通过一放大器连接所述第二输入接口 ；所述第二采样门电路通过一定值电阻接地；所述第一采样门和所述第二采样门的输出端连接所述差分放大电路的输入端； 所述差分放大电路的输出端依次通过一高频补偿网络和一输出缓冲放大电路连接所述第四输出接口。
9.根据权利要求8所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述第二模拟电路包括两通路，每一所述通路包括依次连接的缓冲放大器和低通滤波器； 所述第二数字电路包括一时变电压发生器、一压控增益放大器、一 PCI接口芯片、一先入先出存储器和一第二单片机；所述压控增益放大器连接两所述双通道的输出端，且所述压控增益放大器、所述先入先出存储器、所述时变电压发生器和所述PCI接口芯片依次通信连接；所述时变电压发生器与所述第二单片机通信连接，并通过所述第二单片机连接所述第一输出串口和所述第二输出串口 ；所述PCI接口芯片连接所述总线接口。
10.根据权利要求9所述的便携式地下管线雷达探测系统，其特征在于，所述第一模拟电路设置于一第一屏蔽盒内； 所述第一采样门电路、所述第二采样门电路和所述放大器设置于一第二屏蔽盒内；所述采样接收机模块设置于一第三屏蔽盒内； 所述第二模拟电路设置于一第四屏蔽盒内。
【文档编号】G01V3/12GK203720372SQ201420074736
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】陈德莉 申请人:上海航征测控系统有限公司