共发射源探地雷达多偏移距数据自动快速测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及探地雷达，具体是涉及一种共发射源探地雷达多偏移距数据自动快速测量系统。
【背景技术】
[0002]探地雷达(Ground Penetrating Radar，GPR)又称透地雷达，地质雷达，是用高频电磁波来确定地下介质分布的一种无损探测方法。
[0003]探地雷达方法是由发射天线向地下发射高频电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，此时由接收天线在地表接收来自地下目标的回波信号，根据接回波信号的波形、振幅强度和传播时间等推断地下目标的结构、形态和埋藏深度。
[0004]探地雷达一般采用共偏移距(common-offset,简称CO)的工作模式。发射天线和接收天线之间的距离是固定的，两者一起在地表移动并探测来自地下目标的反射信号。为了定量地反演地下介质的电磁参数，探地雷达通常需要采集多天线偏移距数据，即在同一个位置逐步改变发射天线和接收天线之间的偏移距并采集来自地下目标的多次覆盖数据。
[0005]共发射源数据是多天线偏移距数据的最重要的数据采集方式之一参见图1，在图1中，X为收发天线之间的距离，ε为所探测介质的介电常数，w为所探测介质的含水率，d为层状介质的厚度，发射天线Tx和接收天线R X1、RX2、RX3、Rx4、Rx5均置于地表，其中发射天线是固定不动的，接收天线相对于固定的发射天线移动，逐步增大天线偏移距，采集来自地下目标的多次覆盖数据。采用速度谱等鲁棒方法对共发射源探地雷达数据进行分析可高精度地定量反演地下层状介质的介电参数，该方法已经在不同工程应用中得到了验证。另一方面，共发射源多通道探地雷达数据比单通道的共偏移距数据所容纳信息量大，通过叠加后可大大提高信号的信杂比和信噪比。
[0006]然而，目前共发射源探地雷达数据通常采用手动移动接收天线的方式来采集。数据采集时间长，劳动强度大，制约了其应用范畴。另外，手动控制天线位置会不可避免地给收/发天线偏移距引入误差，这已经被证明是后续的介电参数反演结果误差的主要来源。因此，开发一种共中心点探地雷达数据的自动快速采集系统，不仅具有重大的研宄意义，而且具有广阔的工程应用推广前景。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种共发射源探地雷达多偏移距数据自动快速测量系统。
[0008]本发明设有共发射源探地雷达数据自动快速测量装置、计算机、雷达主机，所述共发射源探地雷达数据自动快速测量装置设有螺旋杆、固定扣、传动螺母、探地雷达发射天线、探地雷达接收天线和步进马达；探地雷达发射天线由固定扣固定在螺旋杆的一端，步进马达固定在螺旋杆的另一端；探地雷达接收天线通过传动螺母固定在螺旋杆上；计算机通过数据线与步进马达和雷达主机连接，步进马达和雷达主机分别同步控制探地雷达接收天线的位置移动和雷达数据采集；步进马达通过传动螺旋杆控制探地雷达接收天线的位置并使探地雷达接收天线移动；雷达主机可控制探地雷达发射天线向地下介质辐射高频电磁波，并由探地雷达接收天线记录来自地下目标的反射回波；步进马达对探地雷达接收天线的控制和雷达主机对雷达数据的采集可分别由计算机上的自动控制和数据采集软件实现同步，从而有效地实现共发射源雷达数据的快速采集；传动螺母用于传动探地雷达接收天线的位置；螺旋杆用于承载探地雷达接收天线的移动；固定不动的探地雷达发射天线用于向地下介质辐射高频电磁波脉冲信号；探地雷达接收天线用于接收和采集来自地下目标的回波信号。
[0009]由于传统的共发射源探地雷达数据的采集方法需要手动控制收/发天线的位置并改变其间距，费时费力且不能保证收/发天线位置和偏移距的精度。与传统手动测量方法相比，本发明具有以下突出的技术效果:自动化程度高，可节约劳力成本；使用方便，数据采集时间大幅度减少；天线位置及偏移距的控制精度高；在环境监测及土木工程结构质量检测等领域具有广阔的应用前景。
[0010]本发明可用于地下层状介质定量表征和反演分析。步进马达通过转动一根螺旋杆可高精度控制接收天线的位置并使其移动，计算机可分别通过步进马达和雷达主机同步控制接收天线的移动和雷达数据的采集。
【附图说明】
[0011]图1为传统的共发射源探地雷达探测方法的示意图。
[0012]图2为本发明实施例的结构组成框图。
[0013]图3为本发明实施例的共发射源探地雷达自动测量装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下实施例将结合附图对本发明做进一步说明。
[0015]参见图2和3，本发明实施例设有共发射源探地雷达数据自动快速测量装置1、计算机2、雷达主机3，所述共发射源探地雷达数据自动快速测量装置I设有螺旋杆4、固定扣
5、传动螺母6、探地雷达发射天线11、探地雷达接收天线12和步进马达13 ;探地雷达发射天线11由固定扣5固定在螺旋杆4的一端，步进马达13固定在螺旋杆4的另一端；探地雷达接收天线12通过传动螺母6固定在螺旋杆4上。
[0016]计算机2通过数据线与步进马达13和雷达主机3连接，步进马达13和雷达主机3分别同步控制探地雷达接收天线12的位置移动和雷达数据采集；步进马达13通过传动螺旋杆4控制探地雷达接收天线12的位置并使探地雷达接收天线12移动；雷达主机3可控制探地雷达发射天线11向地下介质辐射高频电磁波，并由探地雷达接收天线12记录来自地下目标的反射回波；步进马达13对探地雷达接收天线12的控制和雷达主机3对雷达数据的采集可分别由计算机2上的自动控制和数据采集软件实现同步，从而有效地实现共发射源雷达数据的快速采集；传动螺母6用于传动探地雷达接收天线12的位置；螺旋杆4用于承载探地雷达接收天线12的移动；固定不动的探地雷达发射天线11用于向地下介质辐射高频电磁波脉冲信号；探地雷达接收天线12用于接收和采集来自地下目标的回波信号。在图3中，标记A为移动方向。
[0017]步进马达通过传动螺旋杆可高精度控制接收天线的位置并使其移动。雷达主机可控制发射天线向地下介质辐射高频电磁波，并由接收天线记录来自地下目标的反射回波。马达对接收天线的控制和雷达主机对雷达数据的采集可分别由计算机上的自动控制和数据采集软件来实现同步，从而有效地实现共发射源雷达数据的快速采集。
【主权项】
1.共发射源探地雷达多偏移距数据自动快速测量系统，其特征在于设有共发射源探地雷达数据自动快速测量装置、计算机、雷达主机，所述共发射源探地雷达数据自动快速测量装置设有螺旋杆、固定扣、传动螺母、探地雷达发射天线、探地雷达接收天线和步进马达；探地雷达发射天线由固定扣固定在螺旋杆的一端，步进马达固定在螺旋杆的另一端；探地雷达接收天线通过传动螺母固定在螺旋杆上；计算机通过数据线与步进马达和雷达主机连接，步进马达和雷达主机分别同步控制探地雷达接收天线的位置移动和雷达数据采集；步进马达通过传动螺旋杆控制探地雷达接收天线的位置并使探地雷达接收天线移动；雷达主机控制探地雷达发射天线向地下介质辐射高频电磁波，并由探地雷达接收天线记录来自地下目标的反射回波；步进马达对探地雷达接收天线的控制和雷达主机对雷达数据的采集分别由计算机上的自动控制和数据采集软件实现同步，从而有效地实现共发射源雷达数据的快速采集；传动螺母用于传动探地雷达接收天线的位置；螺旋杆用于承载探地雷达接收天线的移动；固定不动的探地雷达发射天线用于向地下介质辐射高频电磁波脉冲信号；探地雷达接收天线用于接收和采集来自地下目标的回波信号。
【专利摘要】共发射源探地雷达多偏移距数据自动快速测量系统，涉及探地雷达。设有共发射源探地雷达数据自动快速测量装置、计算机、雷达主机，测量装置设有螺旋杆、固定扣、传动螺母、探地雷达发射天线、探地雷达接收天线和步进马达；发射天线与步进马达固定在螺旋杆两端；接收天线固定在螺旋杆上；计算机通过数据线与步进马达和雷达主机连接，步进马达通过传动螺旋杆控制探地雷达接收天线的位置；雷达主机控制发射天线向地下介质辐射电磁波，并由接收天线记录反射回波；传动螺母用于传动接收天线的位置；螺旋杆用于承载接收天线的移动；固定不动的发射天线用于向地下介质辐射高频电磁波脉冲信号；接收天线用于接收和采集来自地下目标的回波信号。
【IPC分类】G01V3-12
【公开号】CN104656154
【申请号】CN201510111261
【发明人】刘海, 谢雄耀, 柳清伙, 陈忠, 梁添
【申请人】厦门大学, 同济大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月13日