一种新型无线探地雷达系统的制作方法

本实用新型涉及工程物探领域，具体的说涉及该领域内的一种新型无线探地雷达系统。

背景技术：

探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是一种快速、高效、无损探测的地球物理勘察设备。现有技术中的探地雷达如图1所示，其利用一根天线发射高频电磁波，另一根天线接收来自地下目标介质界面的反射波，然后对获取的数据进行分析处理，进而得到地下目标的分布状态。低频探地雷达主要用于深部地质勘察、冰川研究、考古、大坝勘察、基岩调查及溶洞空洞探查等领域。常见的低频探地雷达为方形的屏蔽天线，其体积很大，重量很重，很难在野外尤其是树林和有很多砖石的场地进行探测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种小巧轻便的新型无线探地雷达系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型无线探地雷达系统，其改进之处在于：所述的系统包括无线存储显示单元、控制舱和发射舱，控制舱内安装相互电连接的采集控制单元和接收机，所述采集控制单元可与上述的无线存储显示单元进行无线通信，所述接收机的接收天线伸出控制舱外，发射舱内安装与上述采集控制单元通过光纤相连接的发射机，所述发射机的发射天线伸出发射舱外，在所述的接收天线、发射天线和光纤上均包裹有柔性材料。

进一步的，所述的采集控制单元包括ARM处理器，与ARM处理器电连接的无线模块、FPGA芯片和AD转换模块，其中无线模块可与无线存储显示单元进行无线通信，FPGA芯片与时钟模块、ARM处理器和AD转换模块进行信号互联，FPGA芯片产生发射接收信号经过电光转换模块与发射机通信，又通过延迟电路与接收机通信，此外接收机还与上述的AD转换模块信号连接。

进一步的，所述的FPGA芯片还带有JTAG接口可与电脑连接进行调试，带有FLASH存储器存储程序。

进一步的，所述的接收天线有两根，分别位于接收机的两端；所述的发射天线有两根，分别位于发射机的两端。

进一步的，接收机和发射机相对一侧的接收天线、发射天线以及光纤包裹在同一根柔性材料内。

进一步的，在包裹接收机和发射机相背一侧接收天线和发射天线的柔性材料端部设置金属接头。

进一步的，所述的发射天线和接收天线是由两个以上的电阻串联组成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的新型无线探地雷达系统，采用小型化、轻型化的设计，将采集控制单元和接收机都集成在控制舱内，减小尺寸，方便拖行，可以轻松实现野外作业；无线存储显示单元可与采集控制单元进行无线数据传输，不但可实现远距离数据传输，而且数据直接存储在无线存储显示单元中，可随时进行数据处理和解释，方便快捷；发射天线、接收天线和光纤均包裹于柔性材料内，可以保护其不受到磨损且能够方便行进，实现野外作业。

本实用新型所公开的新型无线探地雷达系统，其采集控制单元的FPGA芯片通过电光转换模块转换成光信号与发射机连接，通过延迟电路与接收机电连接，以此实现发射机和接收机的电气隔离，减小发射机与接收机间的信号干扰，提高信噪比。

本实用新型所公开的新型无线探地雷达系统，采用超强地面耦合的设计，在包裹接收机和发射机相背一侧接收天线和发射天线的柔性材料端部设置金属接头，既能实现结构匹配，又能实现配重功能，使天线在行进中能够保持紧贴地面，实现地面耦合。

本实用新型所公开的新型无线探地雷达系统，发射天线和接收天线是由两个以上的电阻串联组成，这种新型的电阻渐变型加载方式，使原本庞大笨重的天线加载方式变成轻便的柔性天线，以达到小型化、轻型化的目的；将天线由平行放置变为纵向排列，使原本又宽又长的天线变成长条式的天线，不但易于拖动，而且穿过性好。

附图说明

图1是现有探地雷达系统的原理框图；

图2是本实用新型实施例1所公开探地雷达系统的原理图；

图3是本实用新型实施例1所公开探地雷达系统中采集控制单元内各部件的电路连接示意图；

图4是现有探地雷达系统中发射天线和接收天线的排列方式示意图；

图5是本实用新型实施例1所公开探地雷达系统中发射天线和接收天线的排列方式示意图；

图6是本实用新型实施例1所公开探地雷达系统中发射天线或接收天线的内部组成示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图2所示，本实施例公开了一种新型无线探地雷达系统，所述的系统包括无线存储显示单元1、控制舱2和发射舱3，控制舱内安装相互电连接的采集控制单元和接收机，所述采集控制单元可与上述的无线存储显示单元进行无线通信，所述接收机的接收天线21伸出控制舱外，发射舱内安装与上述采集控制单元通过光纤4相连接的发射机，所述发射机的发射天线31伸出发射舱外，在所述的接收天线、发射天线和光纤上均包裹有柔性材料5。

如图3所示，所述的采集控制单元包括ARM处理器，与ARM处理器电连接的无线模块、FPGA芯片和AD转换模块，其中无线模块可与无线存储显示单元进行无线通信，FPGA芯片与时钟模块、ARM处理器和AD转换模块进行信号互联，FPGA芯片产生发射接收信号经过电光转换模块与发射机通信，又通过延迟电路与接收机通信，此外接收机还与上述的AD转换模块信号连接。所述的FPGA芯片还带有JTAG接口可与电脑连接进行调试，带有FLASH存储器存储程序。各个模块设置独立的功能区进行功能区分，并隔离各个功能区间的干扰信号。

如图5所示，所述的接收天线有两根，分别位于接收机的两端；所述的发射天线有两根，分别位于发射机的两端。

在本实施例中，如图2所示，接收机和发射机相对一侧的接收天线、发射天线以及光纤包裹在同一根柔性材料内。在包裹接收机和发射机相背一侧接收天线和发射天线的柔性材料端部设置金属接头。

如图6所示，所述的发射天线和接收天线是由两个以上的电阻串联组成。

这种新型的电阻渐变型加载方式，将天线由平行放置变为纵向排列，使原本又宽又长的天线（如图4所示）变成长条式的天线，不但易于拖动，而且穿过性好。

本实施例所公开新型无线探地雷达系统的工作过程为：

无线存储显示单元将雷达参数（时窗，采样点，扫描速度等）通过WIFI以无线传输方式发送到采集控制单元内的ARM处理器，ARM处理器接收信号进行计算编码后，将参数发送至FPGA芯片，由FPGA芯片内部的步进控制模块产生发射触发信号和步进延迟触发信号，发射触发信号经过电光转换模块转换后输入光纤，然后再经过光电转换传送到发射机，经过一系列信号转换后经发射天线将雷达信号发射出去；步进延迟触发信号则直接送至接收机，在一系列信号处理之后变成对称的取样信号，触发取样门将接收机通过接收天线接收回来的信号按照步进规则进行取样，并送至保持放大电路然后传送给AD转换模块。同时FPGA计数生成同步信号和AD转换信号，AD转换模块在同步信号和AD转换信号的控制下将接收机传送过来的雷达回波进行精确采集；FPGA计数生成传输控制信号将AD转换模块采集到的雷达数据传送到ARM处理器，ARM处理器将雷达数据做一些简单的信号处理，最后通过WIFI将处理后的雷达数据送至无线存储显示单元进行数据的显示和保存。