一种便携式塔基地层探测装置的制作方法

本实用新型一种便携式塔基地层探测装置，涉及地质结构探测技术领域。

背景技术：

由于特高压和城市配电网的快速发展，在施工过程中，需要对地表下的地质情况进行探测。目前施工地质探测方法包括：收集资料、现场调查、开挖验证等，由于一些地区的地质情况复杂，导致费用增加、工程周期变长。所以急需一种便携式塔基地层探测装置对地质结构进行探测，方便随时探测、节省了人力物力财力。

技术实现要素：

本实用新型提供一种便携式塔基地层探测装置，能有效解决施工前期地质探测难、耗费人力物力财力等技术问题。

本实用新型采取的技术方案为：

一种便携式塔基地层探测装置，包括壳体，所述壳体内置发射器、放大单元、积分单元、限幅单元、脉冲时差判定单元、微处理器、通信模块、电源模块。

所述发射器、放大单元、积分单元、限幅单元、脉冲时差判定单元、微处理器、通信模块依次连接。

所述电源模块分别连接发射器、放大单元、积分单元、限幅单元、脉冲时差判定单元、微处理器、通信模块。

所述通信模块与终端设备通讯连接。

所述壳体设置有安装卡槽，推杆与所述安装卡槽安装连接，所述壳体底部设有伸缩式滑轮。

所述发射器，用于测量时向地下发射100MHz电磁波；

所述放大单元，用于将反射回来的电磁波幅值放大；

所述积分单元，用于将电磁波脉冲变宽；

所述限幅单元，用于对金属反射信号进行处理；

所述脉冲时差判定单元，用于得到反射时间；

所述微处理器，用于计算出物体离地面的距离。

所述脉冲时差判定单元采用时间数字转换芯片TDC-GP2。

本实用新型一种便携式塔基地层探测装置，具有以下有益效果：

1.可以有效解决施工前期地质探测难，耗费人力物力财力等问题。

2.采用的发射电路采用双极性脉冲没有单极性脉冲中的直流分量，而脉冲是雷达发射和接收的重要决定因素，本实用新型发射电路的幅值和脉宽都适合探测地下。

3.采用的放大单元、积分单元、限幅单元可以放大接收波、展宽脉宽、滤去杂波信号使测量更加的准确。

4.采用了便携式设计，携带方便安装简单，便于操作。

5.采用了伸缩式滑轮，在地面凹凸不平时，一般的探地雷达无法进行正常的探测活动，本实用新型装置通过伸缩式滑轮可以继续进行探测。

附图说明

图1为本实用新型装置的原理示意图。

图2为本实用新型装置的结构示意图。

图3为本实用新型装置的整体电路图

图4为本实用新型装置的发射电路图。

图5为本实用新型装置的放大电路图。

图6为本实用新型装置的积分电路图。

图7为本实用新型装置的限幅电路图。

图8为本实用新型装置的脉冲时差判定单元电路图。

图9为本实用新型装置的微处理器电路图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种便携式塔基地层探测装置，包括壳体10，所述壳体10内置发射器1、放大单元2、积分单元3、限幅单元4、脉冲时差判定单元5、微处理器6、通信模块7、电源模块9。

所述发射器1、放大单元2、积分单元3、限幅单元4、脉冲时差判定单元5、微处理器6、通信模块7依次连接。

所述电源模块9分别连接发射器1、放大单元2、积分单元3、限幅单元4、脉冲时差判定单元5、微处理器6、通信模块7。电源模块9可以采用蓄电池组，蓄电池组连接稳压供电模块，稳压供电模块输出电压等级不同的直流电源，为发射器1、放大单元2、积分单元3、限幅单元4、脉冲时差判定单元5、微处理器6、通信模块7提供合适的工作电源。电源模块9实现集中式供电，无需外携电源，便于本实用新型装置适应野外地质探测环境。

所述通信模块7与终端设备8通讯连接，所述终端设备8采用手机或电脑。

所述壳体10设置有安装卡槽12，推杆13与所述安装卡槽12安装连接，所述壳体10底部设有伸缩式滑轮11。

实施步骤：

将推杆13安装在伸缩式圆柱形的安装卡槽12后，推动本实用新型装置进行相关测量，测量时，发射器1向地下发射100MHz电磁波，反射回来的电磁波经过放大单元2，由于发射信号峰峰值为1.5V左右，经过穿过土壤等电磁波能量一定会削弱，所以经过放大单元2后将幅值放大便于后续的研究，然后电磁波通过积分单元3，可以使脉冲变宽更容易分析。由于在接受电路时，接收信号多种：雷达反射信号、土壤反射信号等并且幅值不同，电磁波通过限幅单元4后，可以对金属反射信号进行特殊处理，再通过脉冲时差判定单元5得到反射时间，经过微处理器6算出物体离地面的距离。通过通信模块7传输给使用者的手机或电脑里进行观察。遇到凹凸不平的地面时，可以使用本实用新型装置下面的伸缩式滑轮11继续探测。

如图4、5所示，所述发射器1、放大单元2采用MRF5812型三极管设计电路。发射器1中发射电路结合微分整形电路、稳压管和加速电路等构成。微分整形电路主要由电容C1、电阻R2组成，可以使得触发脉冲的前沿更加的陡峭，进而更快进入雪崩状态。触发脉冲带宽为1.8ns所以微分电路的时间常数τ需远小于1.8，τ＝R2×C1＝100Ω×100pF＝0.1ns。加速电路起到减短开关时间、提高开关速度且不影响方波，电容增大使得脉宽变宽带宽变窄，电阻增大使得输出脉冲的绝对值增大，但脉宽也增加，所以取C2＝4.7μF，R3＝100Ω。经过Q1、C3、R4产生负极性超宽带脉冲，其中电流的最大重复频率为周期为0.1s，所以C3取5μF，R4取4700Ω，同理C4取4.7μF，R7取4700Ω。放大单元(2)中R3是集电极电阻，一般为几千欧到几十千欧，R2为基极偏置电阻，一般是几十千欧到几百千欧，MRF5812的β为280，本放大电路的倍数为20倍，其中Ic≈βIB；UCE＝Vcc-IcRc；根据估算法求得R2＝R5＝300kΩ，R3＝R6＝4000Ω，R7＝R4＝40kΩ。

如图6、7所示，所述积分单元3、限幅单元4采用TLC272CD作为比较器设计电路。积分单元3中接收反射波的带宽为1.342ns，时间常数τ需远大于1.342，所以R＝10kΩ，C＝470pF。限幅单元4将幅值较低的信号剔除，让幅值较高(金属)的信号通过，经过仿真得到当R2：R1＝5:2时，可以有效的起到限幅作用，所以R2＝5kΩ，R1＝2kΩ。

如图8所示，所述脉冲时差判定单元5采用时间数字转换芯片TDC-GP2。

如图9所示，所述微处理器6采用C8051F410单片机。