高速成像超宽带探地雷达车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探测雷达，特别涉及一种高速成像超宽带探地雷达车。
【背景技术】
[0002]利用无损检测技术对地下结构特征识别在越来越多的领域广泛地运用，例如石油天然气勘探、地质勘探、管道监测、建筑工程等。将探地雷达运用在道路桥梁的探测，对道路桥梁的日常维护和状况评估带来许多便利之处。由于高速运动下的高速成像超宽带探地雷达能在高速运动状态下保证优良的空间分辨率，使得该探地雷达能安置在工程车中，以正常车速完成对道路桥梁的探测评估，不会对交通产生影响。
[0003]根据雷达的安装形式，探地雷达可以被分为地源式探地雷达和空气耦合式探地雷达。地源式探地雷达的天线非常接近地面。为了防止在探测过程中，天线与地面碰撞损坏，地源式探地雷达的可允许移动速度很低。而空气耦合式探地雷达的天线离地相对较高，目前探地雷达在数据采集单元的运用中大多数都是采用低速等效时间采样的方式，导致采样速度不高，不可能实现高速运动下的有效采样。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种高速成像超宽带探地雷达车，本发明为一种可以在高速运动状态下高速成像的探地雷达。利用冲击脉冲探测地表结构和地下物体。可以对公路、桥梁的质量进行检测，如脱层、开裂、厚度等情况进行检测。本发明的天线采用空气耦合式的安装方式，该探地雷达采用双频段、双通道的方式。对不同的频段配置不同的发射和接收天线。两种频段可并行操作，以提高探测的效率。该雷达配置高速的实时数模转换器，能够达到8Gsps和1bit的分辨率。为了能在高速行驶过程中达到可靠的探测要求，对数据处理端提出很高的要求。数模转换器设置成多缓冲采集读取同步模式。在数据存储端，采用多处理器模式，以实现多线程数据流的读取，快速将数据流保存于计算机硬盘之中。
[0005]本发明包括工程车辆和高速成像超宽带探地雷达系统两部分，所述高速成像超宽带探地雷达系统由控制单元、发射单元、接收单元、信号同步处理单元、数据处理单元、发射天线、接收天线、天线安装盒、传输导线、显示终端设备组成，其特征在于所述高速成像超宽带探地雷达系统为双频段，双通道短脉冲雷达，安装在工程车辆的后半部分上，脉冲信号从发射天线发出，所述脉冲信号为基频和高频两个频率，经两个远程单刀双掷RF开关控制，两种频段可并行操作，经过空气和地面两种介质后在探测界面反射后由接收天线接收，所述信号处理及显示终端为多处理器模式，计算机采用多线程数据流读取模式，能快速的处理和存储采样获得的数据。数据流保存于计算机硬盘中，雷达系统的天线由发射天线和接收天线组成，两者结构相同，发射天线和接收天线都是由两根导体构成的波导管，两根导体之间为绝缘体，天线采用空气耦合式的安装方式，雷达发射天线和接收天线平行并排安装在工程车尾部的天线安装盒内，通过天线传输导线与位于工程车内部的处理中心连接，发射和接收天线距离地面的高度为20cm?50cm，避免在高速行驶过程中天线与地面的碰撞。对不同的发射频率，可配置不同的发射和接收天线，以实现不同频段间的并行探测，提高监测的效率。探地雷达车能在高速(例如100km / h)行驶中，可不影响交通的状况下完成对道路桥梁的有效检测，能保证有效的空间分辨率。
[0006]所述脉冲信号的基频段为IGHz，高频段为3?4.5GHz，脉冲宽度为600ps的单周期脉冲信号。
[0007]所述脉冲信号的基频段中单周期脉冲信号经发射机的放大器放大后由发射天线直接发射，再由接收机的接收天线接收，所述高频段3?4.5GHz的脉冲信号由发射机的可编程振荡器变频处理后经混频电路由发射天线发射，发射机的本地振荡器的频率为IkHz ?1MHz。
[0008]所述接收单元对接收到的基频信号经放大和信号滤波后进行数模转换，接收机对接收到的高频信号经可编程振荡器进行降频转换。
[0009]所述发射单元的脉冲产生电路设有一提高性能降低成本的阶跃恢复二极管。
[0010]所述数据采集单元采用SGsps采样速率和1bit分辨率的实时数模转换器，数模转换器设置为多缓冲采集读取同步模式。
[0011]本发明的优点是探地雷达车能在高速行驶中，在不影响交通的状况下完成对道路桥梁的有效检测。
【附图说明】
[0012]图1高速成像超宽带探地雷达车组成示意图；
[0013]图2雷达系统的结构原理框图；
[0014]图3超宽带单周期脉冲信号发生器电路图；
[0015]图4专用阻抗匹配天线结构示意图；
[0016]图5天线安装示意图
[0017]图中:1面层、2基层、3底基层、4路基、5地基、101工程车、102显示终端、103雷达天线、104天线安装盒、105传输导线、201发射单元、202接收单元、203信号同步处理单元、204数据处理单元、301幅值转换器、302高斯脉冲发生器、303脉冲整形滤波器，501发射天线，502接收天线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图进一步说明本发明的实施例:
[0019]参见错误！未找到引用源。，本实施例的高速成像超宽带探地雷达系统由工程车101和高速成像超宽带探地雷达系统组成。高速成像超宽带探地雷达系统为双频段、双通道短脉冲雷达。雷达系统的信号及数据处理单元和显示终端102安装在工程车的后面部分。在车的尾部，设有一个供安装雷达天线103的天线安装盒104。雷达发射天线501和接收天线502安装在离地20cm?50cm的高度。避免在高速行驶过程中天线与地面的碰撞，发射天线501和接收天线502都是由两根导体构成的波导管，两导体之间为绝缘体。对不同的发射频率，可配置不同的发射天线501和接收天线502，以实现不同频段间的并行探测，提高监测的效率。发射天线501和接收天线502通过天线传输导线105与位于工程车内部的处理中心连接。探地雷达车能在高速(例如10km / h)行驶中，可不影响交通的状况下完成对道路桥梁的有效检测，能保证有效的空间分辨率。
[0020]参见错误！未找到引用源。，图2是高速成像超宽带