CN109343054A - 一种轻型穿墙成像雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型穿墙成像雷达，属于穿墙成像雷达技术领域，解决了现有技术中穿墙成像雷达重量和占用空间较大、测量精度低的问题。其包括主板、天线、功率放大器、扫描机构和驱动器，天线安装在功率放大器上，且与功率放大器连接，功率放大器与主板连接；扫描机构包括滑轨框架、横向扫描架、纵向扫描架和扫描架平台，功率放大器与扫描架平台安装在扫描架平台上，横向扫描架和纵向扫描架的两端分别与滑轨框架滑动连接，驱动器驱动扫描架平台沿横向扫描架横向移动，沿纵向扫描架纵向移动。上述轻型穿墙成像雷达可用于成像显示和探测识别。

Description

一种轻型穿墙成像雷达

技术领域

本发明涉及一种穿墙成像雷达的设计，特别涉及一种轻型穿墙成像雷达。

背景技术

穿墙成像雷达用于对水泥墙、砖墙等墙体中的隐蔽物进行成像显示和探测识别，能够识别建筑物墙体中的电子装置，在安防等领域有着广泛应用。

现有技术中，为了增大穿墙成像雷达的单次检测面积，多数穿墙成像雷达需要设置相互配合工作的二维扫描机构和天线进行工作，二维扫描机构的横向移动装置和纵向移动装置通常堆叠放置，示例性地，当天线横向移动时，天线在横向移动装置移动，当天线纵向移动时，需要天线和横向移动装置同时在纵向移动装置上移动，由于纵向移动装置需要同时承载天线和横向移动装置的移动，因此，纵向移动装置的重量和体积均需要大于横向移动装置，从而导致穿墙成像雷达的重量和占用空间较大。目前市场上，常见的穿墙成像雷达都是由单人双手手持进行操作，雷达整体的重量在7～10kg，在对多面墙体进行检测时，较大的重量无疑增加了操作人员的负担。

此外，天线与功率放大器通常距离较远，两者通过电缆连接，在信号传输过程中，会存在信号衰减，影响穿墙成像雷达的测量精度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种轻型穿墙成像雷达，解决了现有技术中穿墙成像雷达重量和占用空间较大、测量精度低的问题。

本发明采用的具体方案如下：

本发明提供了一种轻型穿墙成像雷达，包括主板、天线、功率放大器、扫描机构和驱动器，天线安装在功率放大器上，且与功率放大器连接，功率放大器与主板连接；扫描机构包括滑轨框架、横向扫描架、纵向扫描架和扫描架平台，功率放大器与扫描架平台安装在扫描架平台上，横向扫描架和纵向扫描架的两端分别与滑轨框架滑动连接，驱动器驱动扫描架平台沿横向扫描架横向移动，沿纵向扫描架纵向移动。

进一步地，扫描架平台上开设横向通孔和纵向通孔，横向扫描架穿过横向通孔，纵向扫描架穿过纵向通孔。

进一步地，滑轨框架包括四根滑轨，相邻两根滑轨通过连接件可拆卸地连接，四根滑轨构成矩形。

进一步地，滑轨的两端设置缓冲限位部。

进一步地，滑轨框架还包括四根加强滑轨，滑轨与加强滑轨一一对应且平行布置，横向扫描架和纵向扫描架的两端通过滑环与加强滑轨滑动连接。

进一步地，功率放大器与主板之间设有隔板；隔板位于在滑轨框架的下方。

进一步地，穿墙成像雷达还包括壳体，壳体包围天线、功率放大器和扫描机构；壳体采用光敏树脂材料制作。

进一步地，壳体上设置多个减重孔，多个减重孔构成蜂窝状结构。

进一步地，在壳体的上表面设置把手，壳体和把手为一体式设计。

进一步地，穿墙成像雷达还包括用于显示数据的屏幕、用于驱动屏幕显示的屏幕驱动板以及用于为屏幕供电的电源，屏幕通过屏幕驱动板与屏幕转接板连接，屏幕驱动板与主板连接，屏幕安装在壳体的上表面。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的轻型穿墙成像雷达的天线和功率放大器直接通过接口连接，减小接口处的压力，不需要经过电缆，信号衰减少，从而提高了穿墙成像雷达的测量精度。

2.本发明提供的轻型穿墙成像雷达对扫描机构的横向移动和纵向移动进行了耦合；同时，横向扫描架和纵向扫描架的两端均架设在滑轨框架上，天线和功率放大器的重量均匀分配在四个点，因此，横向扫描架和纵向扫描架的体积和重量可以基本相等，可以为薄板结构，扫描架平台沿横向和纵向的滑动可随时进行切换，但是不能同时沿两个滑轨运动，这种设计缩短了垂直方向的距离，占用体积小且重量轻，从而可以提高上述轻型穿墙成像雷达的结构紧凑性，减小上述轻型穿墙成像雷达的整体重量，最终穿墙成像雷达的重量为4.5kg，远低于同类型产品，适合单人手持操作。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分特征和优点通过说明书变得显而易见，或通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过所写的说明书、权利要求书及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于展示本发明实施方式的目的，并不能认为是对本发明的限制。整个附图中，相同的标号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的轻型穿墙成像雷达的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的轻型穿墙成像雷达的内部结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的轻型穿墙成像雷达的拆除隔板后的内部结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的轻型穿墙成像雷达中上壳体的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的轻型穿墙成像雷达中扫描机构、功率放大器和天线的组装示意图；

其中：1-上壳体；2-开关按钮；3-方向按键；4-屏幕；5-下壳体；6-数据读出接口；7-电源接口；8-耳机接口；9-天线；10-功率放大器；11-扫描机构；1101-滑轨框架；1102-横向扫描架；1103-纵向扫描架；12-隔板；13-驱动器；14-电源；15-电源支架；16-风扇；17-屏幕转接板；18-屏幕驱动板；19-USB接口A；20-主板母板；21-USB接口B；22-USB接口C；23-主板子板；24-USB接口D；25-散热片；26-屏幕压板；27-天线SMP接口；28-扫描架平台；29-缓冲限位部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施方式一起用于阐述本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种轻型穿墙成像雷达，如图1至图5所示，包括主板、天线9、功率放大器10、扫描机构和驱动器13，天线9安装在功率放大器10上，且与功率放大器10连接，功率放大器10与主板连接；扫描机构包括滑轨框架1101、横向扫描架1102、纵向扫描架1103和扫描架平台28，功率放大器10与扫描架平台28安装在扫描架平台28上，横向扫描架1102和纵向扫描架1103的两端分别与滑轨框架1101滑动连接，驱动器13驱动扫描架平台28沿横向扫描架1102横向移动，沿纵向扫描架1103纵向移动。

当天线9横向移动时，扫描架平台28和纵向扫描架1103一起沿横向扫描架1102横向移动，从而带动天线9和功率放大器10横向移动；当天线9纵向移动时，扫描架平台28和横向扫描架1102沿纵向扫描架1103纵向移动，从而带动天线9和功率放大器10纵向移动。

与现有技术相比，本实施例提供的轻型穿墙成像雷达的天线9和功率放大器10直接通过接口连接，减小接口处的压力，不需要经过电缆，信号衰减少，从而提高了穿墙成像雷达的测量精度。

需要说明的是，虽然采用上述设置功率放大器10需要通过电缆与主板连接，但是由于此时天线9采集的信号已经经过功率放大器10放大，因此，此时对信号的衰减对测量精度的影响已经非常小，甚至可以忽略不计。

此外，上述轻型穿墙成像雷达对扫描机构的横向移动和纵向移动进行了耦合；同时，横向扫描架1102和纵向扫描架1103的两端均架设在滑轨框架1101上，天线9和功率放大器10的重量均匀分配在四个点，因此，横向扫描架1102和纵向扫描架1103的体积和重量可以基本相等，可以为薄板结构，扫描架平台28沿横向和纵向的滑动可随时进行切换，但是不能同时沿两个滑轨运动，这种设计缩短了垂直方向的距离，占用体积小且重量轻，从而可以提高上述轻型穿墙成像雷达的结构紧凑性，减小上述轻型穿墙成像雷达的整体重量，最终穿墙成像雷达的重量为4.5kg，远低于同类型产品，适合单人手持操作。

为了实现扫描架平台28可沿横向扫描架1102横向移动，可沿纵向扫描架1103纵向移动，扫描架平台28上需要设置横向通孔和纵向通孔，横向扫描架1102穿过横向通孔，纵向扫描架1103穿过纵向通孔，需要说明的是，为了横向扫描架1102和纵向扫描架1103在移动过程中不发生干涉，横向通孔和纵向通孔的水平位置不相同。

对于扫描架平台28的材料，可以为ABS塑料，由于ABS塑料的摩擦力较小。

示例性地，横向扫描架1102和纵向扫描架1103的两端可以设置卡扣，横向扫描架1102和纵向扫描架1103通过卡扣与滑轨框架1101滑动连接。采用此种连接方式，既能够保证滑动的顺畅，也能够保证滑动连接的可靠性。

对于滑轨框架1101的结构，具体来说，其可以包括四根滑轨，相邻两根滑轨通过连接件可拆卸地连接，四根滑轨构成矩形。滑轨框架1101采用分体式设计，各滑轨之间可拆卸地连接，提高了滑轨框架1101的维修性。

为了避免横向扫描架1102和纵向扫描架1103在达到极限位置时与连接件发生碰撞，影响雷达的稳定性，滑轨的两端可以设置缓冲限位部29。这样，在横向扫描架1102和纵向扫描架1103达到极限位置时，缓冲限位部29能够起到缓冲和限位作用，从而减小了横向扫描架1102和纵向扫描架1103的振动，提高了上述穿墙成像雷达的测量稳定性。

为了提高滑轨框架1101整体结构的稳定性，上述滑轨框架1101还包括四根加强滑轨，滑轨与加强滑轨一一对应且平行布置，横向扫描架1102和纵向扫描架1103的两端通过滑环与加强滑轨滑动连接。这样，滑轨和加强滑轨共同支撑横向扫描架1102和纵向扫描架1103的重量，使得滑轨不会发生加大的形变，保证了天线9滑动的稳定性。

考虑到在天线9的移动过程中，功率放大器10与主板之间的距离会发生变化，因此连接两者的电缆的形状会不断变化。为了避免电缆在变化的过程中对主板上的电子元件造成影响，功率放大器10与主板之间可以设置隔板12，具体来说，隔板12可以设置在滑轨框架1101的下方，隔板12上开设有用于电缆穿过的穿孔。这样，电缆的一端与功率放大器10连接，电缆的另一端穿过隔板12与主板连接，电缆用于适应功率放大器10与主板之间的距离变化的部分可以设置于隔板12与功率放大器10之间，从而避免了电缆在变化的过程中对主板上的电子元件造成影响。

对于隔板12的材料，可以为聚四氟乙烯，其表面光滑且具有一定柔性，在天线9随着扫描架平台28运动时，隔板12不会对天线9的走线产生阻碍。

为了保证上述穿墙成像雷达的内部的电子元件的工作环境稳定性，上述穿墙成像雷达还可以包括壳体，该壳体包围天线9、功率放大器10和扫描机构。考虑到安装的方便性，可以将上述壳体设置为分体式，即其可以包括上壳体1和下壳体5，两者通过螺钉相互扣合形成容纳天线9、功率放大器10和扫描机构的空间。

由于在进行成像显示和探测识别时，天线9需要穿过壳体才能过进行信号采集，因此，上述壳体可以采用透波性较好的光敏树脂材料采用3D打印技术制作。采用光敏树脂材料制作壳体，不仅能够提高信号采集的准确性，还能够减轻壳体的重量，从而进一步降低穿墙成像雷达的整体重量。此外，上述壳体采用3D打印技术一次成型，能够提高加工性以及生产效率。

为了进一步减轻壳体的重量，壳体上还可以设置多个减重孔，示例性地，多个减重孔可以构成蜂窝状结构。这是因为，在保证支撑强度的前提下下，将减重孔布置为蜂窝状能够提高单位面积内的减重孔的数量，进一步减轻壳体的重量。此外，由于壳体内的电子元件通常为发热元件，上述减重孔还可以作为散热孔，用于壳体内部的散热。

同样地，考虑到散热，由于驱动器13是主要的发热元件，因此，可以配备专门用于驱动器13散热的散热片25和风扇16，驱动器13和散热片25通过螺钉固定连接，散热片25结合风扇16风冷对驱动器13进行散热，从而能够保证对驱动器13有效散热。

为了能够实时了解数据采集情况，上述穿墙成像雷达还可以包括用于显示数据的屏幕4、用于驱动屏幕4显示的屏幕驱动板18以及用于为屏幕4供电的电源14，屏幕4通过屏幕驱动板18与屏幕转接板17连接，屏幕驱动板18通过USB接口D 24与主板连接，屏幕4安装在壳体的上表面。电源14通过电源接口7进行充电。

为了防止屏幕4翘起，屏幕4需要通过屏幕压板26压紧，屏幕转接板17和屏幕驱动板18通过螺钉固定在屏幕压板26的背面，电源14通过电源支架15固定在屏幕压板26的背面，屏幕压板26的材料为ABS塑料。

为了提高上述的便携性，在壳体的上表面可以设置把手，壳体和把手为一体式设计，把手设计时依据人机工程学原理，充分考虑双手持握时的舒适性。

开关按钮2通过螺纹连接固定在把手上，方便进行操作，左右两侧开关分别对电源14、扫描架的运行进行控制；方向按键3通过螺钉连接固定在上壳体1前面板上，方向按键3对屏幕4进行控制，方向按键3和开关按钮2通过走线连接到主板，数据读出接口6、电源接口7、耳机接口8通过螺纹连接固定在上壳体1的侧面，数据读出接口6与主板USB接口B 21相连，耳机接口8为备用接口。

主板包括主板母板20及主板子板23，主板负责对整机的数据进行综合管理和控制，主板母板20通过螺钉连接固定在上壳体1底侧，主板子板23通过螺钉连接固定在母板上方，主板引出USB接口A 19、USB接口B 21、USB接口C 22，USB接口A 19与功率放大器10连接，USB接口B 21与数据读出接口6连接、USB接口C 22连接屏幕驱动板18的USB接口D 24。

尽管上述已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是，在不超出本发明的精神和实质之内的各种修正，增添都是允许的，它们都落入本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种轻型穿墙成像雷达，其特征在于，包括主板、天线、功率放大器、扫描机构和驱动器，所述天线安装在功率放大器上，且与功率放大器连接，所述功率放大器与主板连接；

所述扫描机构包括滑轨框架、横向扫描架、纵向扫描架和扫描架平台，所述功率放大器与扫描架平台安装在扫描架平台上，所述横向扫描架和纵向扫描架的两端分别与滑轨框架滑动连接，所述驱动器驱动扫描架平台沿横向扫描架横向移动，沿纵向扫描架纵向移动。

2.根据权利要求1所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述扫描架平台上开设横向通孔和纵向通孔，所述横向扫描架穿过横向通孔，所述纵向扫描架穿过纵向通孔。

3.根据权利要求1所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述滑轨框架包括四根滑轨，相邻两根滑轨通过连接件可拆卸地连接，四根滑轨构成矩形。

4.根据权利要求3所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述滑轨的两端设置缓冲限位部。

5.根据权利要求3所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述滑轨框架还包括四根加强滑轨，滑轨与加强滑轨一一对应且平行布置，横向扫描架和纵向扫描架的两端通过滑环与加强滑轨滑动连接。

6.根据权利要求1所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述功率放大器与主板之间设有隔板；

隔板位于在滑轨框架的下方。

7.根据权利要求1所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述穿墙成像雷达还包括壳体，所述壳体包围天线、功率放大器和扫描机构；

所述壳体采用光敏树脂材料制作。

8.根据权利要求7所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述壳体上设置多个减重孔，多个减重孔构成蜂窝状结构。

9.根据权利要求7所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，在壳体的上表面设置把手，所述壳体和把手为一体式设计。

10.根据权利要求1至9所述的轻型穿墙成像雷达，其特征在于，所述穿墙成像雷达还包括用于显示数据的屏幕、用于驱动屏幕显示的屏幕驱动板以及用于为屏幕供电的电源，所述屏幕通过屏幕驱动板与屏幕转接板连接，所述屏幕驱动板与主板连接，屏幕安装在壳体的上表面。