地质雷达高精度接收机制造技术

一种地质雷达高精度接收机系统由触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放、积分器和反馈电路控制单元组成。本发明专利技术响应触发脉冲频率为８００ＫＨｚ，对高频输入模拟信号带宽为４ＧＨｚ；本发明专利技术采用１２Ｖ低压雪崩信号，避免１００Ｖ高压雪崩信号的纹波噪声；本发明专利技术提供了高速高精度地质雷达天线专用接收系统，满足公路、市政、铁路高速检测要求。本发明专利技术是集高频电子技术、信息处理技术、地球物理等学科为一体的高新技术。

【技术实现步骤摘要】
地质雷达高精度接收机
本专利技术涉及一种地质雷达天线高精度接收机，尤其设计一种用于铁路、高速公路等路基隐伏病害快速检测和市政道路管线快速探测的地质雷达高精度接收机。 地质雷达接收天线将100MHz 2GHz的高频电磁波信号转换为高频模拟信号，地 质雷达高精度接收机就是将高频模拟信号转换为低频模拟信号，为后续采集卡对模拟信号 的模数转换提供低频信号源。因此，地质雷达高精度接收机直接影响地质雷达采集信号的 灵敏度和信噪比，是地质雷达设备的关键部件之一 。 地质雷达技术是近些年发展起米的浅层高效地球物理探测新技术，它利用主频为 数十兆赫至数千兆赫兹波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器发 送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器所接收，通过对 所接受的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目的体的目的。具有快速便捷，精度 高，且无损伤探测等特点，在工程水文地质调查、隧道质量检测、机场跑道质量检测等领域 中得到广泛应用。通过不断的技术改进，已逐渐被应用到公路、铁路和市政道路路基隐伏灾 害源探测和市政地下管线调查。 本专利技术涉及到高频电子和地球物理等学科领域为一体的高新技术。 本专利技术利用高频电子技术设计和开发具有高精度宽带接收机系统，将天线转换的高频模拟信号转换为低频信号，进而达到信号模数转换的目的。
技术介绍
地质雷达是近些年发展起来的高效的浅层地球物理探测新技术，地质雷达装备及 方法可以分为常规检测雷达和快速检测雷达。常规雷达脉冲发射频率往往小于200KHz，快 速检测雷达脉冲频率大于200KHz。 目前，国内外地质雷达主要应用在工程勘探和隧道检测方面，均属于常规检测雷 达应用范围。快速检测雷达主要应用在高速公路、铁路等路基隐快速检测和城市道路管线 探测。 快速检测雷达起步于20世纪80年代初期，欧洲斯堪的纳维亚半岛上的丹麦、瑞 典等国，就开始将探地雷达应用于道路快速检测工作，但那时这种方法尚未开始广泛应用。 1985年，美国GSSI公司在美国联邦公路局支持下，针对高速公路使用的车载雷达系统开始 得到发展。目前快速检测雷达技术主要应用在道路油面层的检测，对路基隐患探测达不到 快速检测的目的，主要主机控制通道、天线发射效率和悬空设计达不到要求。 进入21世纪以后，意大利进行了针对路基隐患的快速检测研究，开发了 400MHz天 线，3通道控制单元的采集系统。2007年初，美国GSSI公司开始着手针对路基隐患快速检 测雷达仪器研究与开发，2007年5月美国GSSI公司开发了针对路基检测的400MHz天线。 目前快速检测雷达接收机存在以下不足 1、噪声较大，难以达到检测小病害的目的。目前地质雷达接收机均采用100V以上 高压雪崩电路产生采样脉冲，例如GSSI的SIR系列接收机。瞬间的高压脉冲给地线及信号线带来较大的感应信号，从而引起地线的波纹较大，进而降低整个接收系统的精度。 2、接收机响应触发信号带宽的局限性。以往地质雷达探测触发脉冲均小于 200KHz，而高速采样触发脉冲需要达到400KHz，目前地质雷达接收机在400KHz触发脉冲的 作用下，均不能正常工作。
技术实现思路
本专利技术与现有技术相比，具有如下优点 本专利技术研制具有高精度、宽带触发脉冲响应的地质雷达接收机，本专利技术可以对800KHz以内的触发脉冲信号正常工作，最高可以达到800KHz的触发脉冲频率响应；本专利技术采用低电压(24V)作为雪崩电压，避免高压(高于100V)产生纹波噪声的干扰，满足铁路、公路和市政高速、高精度探测地下目标体的要求。 本专利技术主要包含如下内容 參触发电路 參低压雪崩电路 參双脉冲产生器电路 參采样头电路 參高放电路 參积分器电路 參反馈电路 (l)触发电路 从时基电路送来的一个接收触发信号，用来触发雪崩电路产生雪崩脉冲，但送来 的接收触发信号的幅度和下降沿(或上升沿)不满足要求，需要对接收触发信号进行整形。 实施由LM7171集成片和二极管2N3906等器件连接而成。 (2)低压雪崩电路 经整形处理的接收触发信号，触发三极管产生雪崩脉冲，雪崩脉冲的下降沿可达± 10V/ns，雪崩脉冲输出送到双脉冲产生器。 实施由低压高频管BFP450等器件连接而成。(3)双脉冲产生器电路 高频采样头需要一个严格对称的采样双脉冲信号，此采样双脉冲信号的脉宽0. 2 纳秒，幅度大于2v，正负严格对称。采样头双脉冲产生器就是为了产生这样一个适应于采样 头需要的采样双脉冲信号。 实施由阶跃管MA44768等器件连接而成。 (4)采样头电路 采样头包括采样门、采样门偏置和前放等，用以采集高频信号。 实施由HMHS-2828和2N5486等器件连接而成。 (5)高放电路 将采样头拾取的高频信号进行放大。放大增益在IOO左右，放大器的带宽在 200KHz lOMHz。 实施由AD844集成片等器件连接而成。[OO38] (6)积分器电路 对高频放大后的信号进行延迟和二次取样，经积分电路积分后输出，将高频信号 转换为低频信号。 实施由IVC102集成片等器件连接而成。 [OO41] (7)反馈电路 将积分输出信号反馈至采样头偏置电路，从而将采样头、高放、积分器和反馈电路 等构成闭合回路，从而构成一个差分取样接收机。 实施由AD845集成片等器件连接而成。本专利技术是这样实现的它包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器电路、采样头电路、高放电路、积分器电路和反馈电路组成。其中触发电路连接低压雪崩电路，低压雪崩电路连接触发电路和双脉冲产生器，双脉冲产生器连接连接低压雪崩电路和采样头，采样头分别连接双脉冲产生器、反馈电路和高放，高放连接采样头和积分器，积分器连接反馈电路和高放，反馈电路连接采样头和积分器。 本专利技术达到如下的关键技术指标 參接收机输入高频信号带宽4GHz 參脉冲发射频率800KHz 參接收机灵敏度50微伏 參高放10db固定 參雪崩电压士10伏附图说明 图1为本专利技术技术方案的方框流程图。 图2为本专利技术的电路原理图。具体实施方式参见图1和图2所示，本专利技术实施的方式如下 第一步触发电路对输入的触发信号整形，将整形后的触发信号送给低压雪崩电 路。 第二步低压雪崩电路产生窄脉冲的雪崩信号。 第三步雪崩信号再通过双脉冲产生器产生采样双脉冲信号送给采样头，采样头 信号利用采样双脉冲信号和反馈电路的偏置信号，对高频模拟输入信号进行采样，并将采 样信号送到高放进行放大。 地四步CPLD接收模拟信号输入端口数据，并将数字化，把数字化结果保存在USB 控制器的存储单元内。第五步高放将放大后的高频信号送到积分器。 第六步积分器完成信号的积分和二次采样，将高频信号变成低频模拟信号输出， 同时将结果送到反馈电路。 第七步反馈电路根据积分器的信号自动调节偏置电压，并将结果送给采样头，继 续完成下一个差分采样过程。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质雷达高精度接收机系统，它包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放、积分器和反馈电路，其特征在于：触发电路、低压雪崩电路和双脉冲产生器为单向连接控制，由触发信号激励产生采样头所需要的采样双脉冲；采样头、高放、积分器和反馈电路为闭合环路连接控制，构成高频信号的差分取样。

【技术特征摘要】
一种地质雷达高精度接收机系统，它包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放、积分器和反馈电路，其特征在于触发电路、低压雪崩电路和双脉冲产生器为单向连接控制，由触发信号激励产生采样头所需要的采样双脉冲；采样头、高放、积分器和反馈电路为闭合环路连接控制，构成高频信号的差分取样。2. 根据权利要求1所述的接收机系统，其特征在于所述的单向连接控制是由触发电 路连接控制低压雪崩电路，低压雪崩电路连接控制双脉冲产生器。3. 根据权利要求1所述的接收机系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭苏萍，杨峰，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，彭苏萍，杨峰，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]