专利名称：电磁脉冲地下探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工程地质勘探技术领域。
在工程地质勘探、地下埋设物的检测等工程中，需要了解从地表至地下数米处的地质构造以及埋设物的位置、性质、形状等。美国地球物理勘探公司于一九七九年研制生产的SIR－7地下界面雷达(Survey Interface Radar)和一九八四年改进制成的SIR－8地下界面雷达，在探查浅层地层埋深、岩性界面、断层破碎带、隐伏岩溶、地下管路、地下电缆、地下工程、江、河、湖水底地形、古墓群等地下目标的探测中获得成功。该地下界面雷达为脉冲冲击式雷达，即连续向地下发射大功率视频脉冲电磁波，这种视频脉冲电磁波，遇到高阻地层界面或介电常数差异较大的界面时，将反射回地面。接收机将反回的视频脉冲信号转换成音频信号，经过一条专用长电缆传输给雷达控制器，经过放大和滤波处理后，输送给图像记录仪进行记录，直接获得地质雷达时间剖面图像。也可将信号输送给磁带机储存，以便进行数据处理或长期保存。该地下界面雷达的缺点是内存容量较小，没有进一步开发的功能，无法加入用户自己开发的信号处理软件；同时探测结果只能通过图像记录仪输出的记录纸才能看到，若需要对探测结果作不同处理时，整个探测过程必需重新进行；而且该地下界面雷达的价格昂贵，每台约8－10万美元，所用的记录纸全靠进口，尽管国内很多部门对此产品感兴趣。但因价格昂贵，无法广泛应用，至今只有少量引进，如黄河水利委员会，铁道部第三设计院等。
本实用新型的目的是提供一种充分利用计算机技术，对内存容量加以扩展，使数据能够得到实时处理，并将整个系统的操作软件及用户自己开发的软件固化在可擦除只读存贮器中，利用扫描显示器可以实时观测探测结果，并可将探测结果随时送入处理器进行处理，无须整个探测过程重新进行，同时配有微机接口。
本实用新型的另一个目的是提供一种结构简单，使用方便，显示直观，成本低廉，便于在我国广泛应用的电磁脉冲地下探测仪。
本实用新型由信号收发器、信号处理控制器和扫描显示器以及磁记录器组成。信号收发器装在一架可移动的木制小车上，可以紧贴地面移动，并通过一根约十米长的电缆与信号处理控制器中的数据采集器相连。当小车移动时，收发天线不断地向下发射脉冲，当发射的脉冲遇到高阻地层界面或介电常数差异较大的界面时，再反射回地面，收发天线将接收的目标反射信号送到信号处理控制器，然后将处理后的信号送到扫描显示器进行图形屏幕显示。如果需要对探测结果进行处理时，可随时送入信号处理控制器处理，探测结果也可以送入磁记录器。磁记录器记录的探测结果亦可再送回至信号处理控制器中进行再显示或进行更复杂的处理。
本实用新型采用了单片微机及大容量存贮器，因此可存贮的信息量大，便于进行较为复杂的信号处理工作。
本实用新型还可以加入用户自己开发的信号处理软件，针对不同的用户要求，将用户自己开发的软件固化在可编程数据处理中，可以使探测结果以更适合用户要求的方式显示出来。
本实用新型采用扫描显示器显示探测结果，可以使用户及时地、直观地观测地表至地下的地质构造以及埋设物的位置、性质、形状等，探测结果可滚动显示，亦可固定显示。如果显示的探测结果不满意时，可再送入信号处理控制器中处理。磁记录器也可将其记录的探测结果送至信号处理控制器中进行更为复杂的处理和显示。探测深度与土壤状况有关，一般为数米。土壤干燥、衰减小时，可达近十米。土壤衰减大时，则可探测三米左右。
本实用新型结构简单，使用方便，成本低廉，仅需1万元左右人民币，便于在国内广泛推广应用。
以下结合附图
做进一步的说明图一是本实用新型的整体方框图。
图二是信号收发器(1)的方框图。
图三是信号处理控制器(2)的方框图。
图四是信号处理控制器(2)的电路图。
图五是信号处理控制器(2)的电路图。图四、图五合成信号控制器(2)的电路图。
其中，图一中的(1)是信号收发器，(2)是信号处理控制器，(3)是扫描显示器，(4)是磁记录器。图二中的(5)是脉冲源，(6)是取样头，(7)是收发天线。图三中的(8)是计算机接口，(9)是存贮器，(10)是单片微机，(11)是扫描控制，(12)是可编程只读存贮器，(13)是数据采集和模／数转换，(14)是显示输出。
本实用新型的信号收发器(1)由脉冲源(5)、取样头(6)、收发天线(7)组成。取样头(6)发出同步信号，使脉冲源(5)同步地产生一个幅度约为200伏，宽度为1－3毫微秒的高压高速脉冲，经收发天线(7)不断向被探物表面发射。当此高压高速脉冲遇到高阻地层界面或介电常数差异较大的界面时，再反射回地面，收发天线(7)将收到的目标反射信号送到取样头(6)，经取样后的取样信号送到信号处理控制器(2)。信号处理控制器(2)中的可编程只读存贮器(12)是一个将整个系统的操作软件及用户自己开发的软件固化的可擦除只读存贮器，在其指令控制下，对接收到的目标反射信号送入信号处理控制器(2)的存贮器(9)中按可编程只读存贮器(12)中的处理程序进行处理，尔后送到扫描显示器(3)中显示探测结果，并可在信号处理控制器(2)的控制下，对探测结果进行不断处理，直至显示结果满意为止。探测结果也可送入磁记录器(4)的磁带或磁盘记录保存。同时磁记录器(4)中保存的数据也可重新送入信号处理控制器(2)中进一步处理。
信号处理控制器(2)中的单片微机(10)以INTEL公司最新推出MCS－51系列单片微机8031作为中心控制与处理单元。将信号收发器(1)送来的信号通过数据采集和A／D转换(13)中的8位A／D0809转换为数字信号，将其存贮在由8片动态存贮器6264组成的存贮器(9)中，然后由单片微机(10)的8031通过扫描控制(11)中的D／A0832产生扫描显示器(3)所需的各种控制信号，使扫描显示器(3)按信号收发器(1)的移位方位和相应的信号回波时间显示，并由显示输出(14)中的0832产生灰度信号，由于信号收发器(1)的信号随地下目标的不同而变化，从而在扫描显示器(3)上产生对应于地下情况的灰色电平图，判断地下目标的位置和形状，并且通过单片微机(10)的8031可对所得数据进行一系列数据处理和信号处理，使扫描显示器(3)上显示的灰色电平图更为直观和易于辨认。
权利要求1.一种涉及工程地质勘探领域的电磁脉冲地下探测仪，它由信号收发器(1)、信号处理控制器(2)、扫描显示器(3)和磁记录器(4)组成，其特征在于信号收发器(1)、信号处理控制器(2)、扫描显示器(3)和磁记录器(4)相互之间用电缆连接和传输信号；信号处理控制器(2)由计算机接口(8)、存贮器(9)、单片微机(10)、扫描控制(11)、可编程只读存贮器(12)、数据采集和A/D(13)、显示输出(14)组成；数据采集和A/D(13)将信号收发器(1)接收到的目标反射信号经取样头(6)取样后的取样信号进行数据采集和模/数转换，然后送至单片微机(10)；单片微机(10)按可编程只读存贮器(12)中的处理程序处理；单片微机(10)将处理后的数据送至存贮器(9)存贮，并由电缆送至磁记录器(4)；单片微机(10)同时产生扫描控制信号和显示输出信号，由电缆送至扫描显示器(3)。
2.如权利要求1所述的电磁脉冲地下探测仪，其特征在于单片微机(10)以MCS－51系列单片微机8031作为中心控制与处理单元，以8位A／D0809为数据采集和A／D转换(13)，将信号收发器(1)送来的信号转换为数字信号，存贮在由8位动态存贮器6264组成的存贮器(9)中，扫描控制(11)中的D／A0832产生扫描显示器(3)所需的各种控制信号，使扫描显示器(3)按信号收发器(1)的移位方位和相应的信号回波时间显示，单片微机(10)的8031可对所得数据进行一系列数据处理和信号处理，使扫描显示器(3)上显示的灰色电平图更为直观和易于辨认，信号处理控制器(2)中的可编程只读存贮器(12)是一个将整个系统的操作软件及用户自己开发的软件固化的可擦除只读存贮器。
专利摘要一种属于工程地质勘探领域的电磁脉冲地下探测仪，其信号处理采用单片微机作为中心控制与处理单元，系统采用可编程数据处理，整个系统的操作软件及用户开发软件固化在可擦除只读存贮器中，利用扫描显示器可以实时观测探测结果，并可将探测结果随时送入处理器进行处理和显示。它可用于探测浅层地质结构及地下金属与非金属埋设物，探测深度与土壤状况有关，土壤干燥时探测深度可达十米，土壤衰减大时，可探测三米左右。
文档编号G01V3/38GK2052542SQ8920269
公开日1990年2月7日 申请日期1989年3月16日 优先权日1989年3月16日
发明者章锡元, 汪文秉, 廖春林 申请人:西安交通大学