CN117572511A - 目标物探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种目标物探测装置及方法，目标物探测装置包括：信号源、信号发射模块、信号输出模块、承载部和处理模块，信号发射模块通入阶跃激励波形电流，信号发射模块感应产生第一磁场，待检测的目标物在第一磁场中感应产生第二磁场，在关断信号源的情况下，信号输出模块输出电压信号，电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；处理模块与信号输出模块连接，用于对电压信号进行处理，得到第一信号特征，并基于第一信号特征探测目标物。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种目标物探测装置及方法。
背景技术
随着社会的发展，人们越来越重视环境安全和环保的问题，在部分区域的土地上，地底下埋藏着金属污染物等目标物会导致环境安全问题和环境污染问题，因此，对于目标物的探测及清除是保证环境安全和环保的重要保障。例如，在演习、靶场以及战后遗址等区域的土地上，大量未被清除的未爆弹会导致安全问题和环境污染的问题，因此，需要对未爆弹进行探测及清除。
在一些场景下，可以联合采用电磁感应探测方法和地磁异常探测方法对未爆弹进行探测，其具体是将不同探测方法的探测装置分别集成到同一个载体平台，或者在同一区域独立运行不同探测方法的探测装置，再对不同探测方法探测到的数据进行融合处理。采用该种方式，未爆弹的探测装置的功能分立需要独立运行不同的探测装置，且不同探测装置之间会互相干扰，导致未爆弹的探测精度和探测效率都较低。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种目标物探测装置及方法，能够提高未爆弹的探测精度和探测效率。
为了解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种目标物探测装置，包括：目标物探测装置包括：信号源、信号发射模块、信号输出模块、承载部和处理模块，所述信号发射模块和所述信号输出模块均设置于所述承载部；所述信号源与所述信号发射模块连接，所述信号输出模块与所述信号发射模块连接，所述信号源用于向所述信号发射模块通入阶跃激励波形电流；在一个发射周期，所述信号发射模块通入所述阶跃激励波形电流，所述信号发射模块感应产生第一磁场，待检测的目标物在所述第一磁场中感应产生第二磁场，在关断所述信号源的情况下，所述信号输出模块输出电压信号，所述电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；所述处理模块与所述信号输出模块连接，用于对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征，并基于所述第一信号特征探测所述目标物。
第二方面，本申请实施例提供了一种目标物探测方法，包括：获取单个发射周期内信号输出模块输出的电压信号，所述电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征；基于所述第一信号特征探测目标物。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，信号源向信号发射模块通入电流和关断电流时，处理模块对信号输出模块输出的信号进行处理，得到信号特征，从而基于该信号特征探测目标物。如此，同一套目标物探测装置可以以多种模式完成对目标物的探测，相比于采用多套功能分离的探测装置而言，其探测效率较高，另外同一套目标物探测装置可以以多种模式完成对目标物的探测，不需要运行多套功能独立的探测装置，也就避免了探测装置之间互相干扰的问题，提高了目标物的探测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为本申请实施例提供的一种目标物探测装置的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种输入的阶跃激励波形电流与信号输出模块输出的电压信号的波形图；
图2至图4为本申请实施例提供的信号处理过程的示意图；
图5和图6为本申请实施例提供的信号源向发射线圈通入的发射电流和背景场下信号输出模块输出的电压信号波形图；
图7和图8为本申请实施例提供的信号源通入的发射电流和目标输出信号的信号波形图；
图9为本申请实施例提供的背景场输出电压与目标输出电压经过低通滤波处理后的响应曲线图；
图10为本申请实施例提供的另一种目标物探测装置的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的感应磁场的示意图；
图12为本申请实施例提供的目标物探测方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种目标物探测装置及方法，能够提高未爆弹的探测精度和探测效率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
示例性的，如图1A所示，本申请实施例提供一种目标物探测装置10，目标物探测装置10包括：信号源101，信号发射模块102，信号输出模块103，承载部104，处理模块105，信号发射模块102和信号输出模块103均设置于承载部104，信号源101与信号发射模块102连接，信号输出模块103与信号发射模块102连接，信号源101用于向信号发射模块102通入阶跃激励波形电流，在一个发射周期，所述信号发射模块102通入所述阶跃激励波形电流，所述信号发射模块102感应产生第一磁场，待检测的目标物在所述第一磁场中感应产生第二磁场，在关断所述信号源101的情况下，所述信号输出模块103输出电压信号，所述电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；所述处理模块105与所述信号输出模块103连接，用于对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征，并基于所述第一信号特征探测所述目标物。
具体来讲，信号源101为向信号发射模块102提供阶跃激励波形电流的部件，其提供的阶跃激励波形电流的发射频率可以为f，f可以根据实际情况确定，本申请实施例在此并不作限定，进一步，阶跃激励波形电流可以为单极性矩形波电流，也可以是双极性矩形波电流；信号发射模块102可以为感应产生磁场信号的部件，其可以为发射线圈等；信号输出模块103为进行磁电感应并输出电压信号的部件，例如，其可以为磁电敏感部件。在一种可能的实现方式中，信号输出模块103包括铁磁层和压电层复合而成，当对铁磁层施加较高幅度的交流磁场时，铁磁层发生非线性磁致伸缩，由铁磁层和压电层复合而成的磁电敏感部件能够完成磁-机-电的物理场转换，进而信号输出模块103输出的电压信号产生非线性谐波失真响应，例如产生倍频效应和高次谐波。在高幅度瞬态磁场的激励下，信号输出模块103发生阻尼运动，电压振荡可以维持几百微秒以上，此外，铁磁层和压电层复合而成的磁电敏感部件还可以具有上百kHz的频率带宽，在非线性效应下还可以接收交流信号，其在第二磁场的激励下，通过磁-机-电物理场转换输出电压信号。进一步，目标物可以为未爆弹等。
进一步，如图1B所示的，在一个发射周期通入一次发射电流，即发射阶跃激励波形电流的情况下，信号输出模块103输出对应的电压信号，该电压信号中包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，如图1B中时间段t1至t2时间段的振荡电压信号(9)，其含有地磁异常信息，图1B中时间段t3至t4时间段的衰减电压信号(10)，其含有第二磁场的信息。通过对一个发射周期内信号输出模块103输出的电压信号进行分析，可以完成地磁异常探测模式的探测和电磁感应时域探测模式的探测。
其中，在信号源101提供的发射电流关断后，第一磁场发生阶跃变化，信号输出模块103产生电压信号，该电压信号包括在第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率fr阻尼振动，产生的振荡电压信号以及振荡结束后产生的衰减电压信号，在地磁异常探测模式中，电压信号中的振荡电压信号可以维持几百微秒，该振荡电压信号会被地磁异常调制，处理模块105接收到该电压信号后，采用锁相正交方法解调该电压信号中的振荡电压信号，得到谐振点的电压幅值和相位，第一信号特征包括该电压幅值和相位等，计算出目标物导致的地磁异常场，识别目标物，完成地磁异常探测模式下的探测工作，更为具体的，该电压幅值特征指示这地磁异常信息，地磁异常信息指的是目标物的存在所引起的地磁场的变化信息，在得到电压幅值特征之后，在所述电压幅值特征超出第一预设范围的情况下，则确定当前探测的区域存在目标物，其中，第一预设范围为不存在目标物时的正常的电压幅值特征的范围，第一预设范围可以根据实际情况确定，本申请实施例在此不作限定。对于振荡电压信号的电压波形和数据处理过程如图2所示将图1B中时间段t1至t2内的振荡电压信号先输入混频器，再由振荡源向混频器通入固有频率fr的振荡信号，经混频器的振荡信号和振荡电压信号再通过低通滤波后得到电压信号的信号特征。该信号特征包括电压幅值。
在电磁感应时域探测模式中，目标物在涡流效应下产生衰减的第二磁场，衰减时间为几十秒，信号输出模块103振荡结束后开始衰减，即衰减电压信号，的衰减曲线受到第二磁场的影响将发生变化，电压的衰减曲线含有瞬变的第二磁场的信息，处理模块105接收到电压信号之后，如图3所示的，将图1B所示的电压信号中的时间段t3至t4的衰减电压信号依次经过低通滤波、平滑滤波以及时间抽道的处理后，得到响应信号特征，在所述响应信号特征超出第二预设范围的情况下，确定存在所述目标物，其中，响应信号特征包括但不限于幅值、相位、实部分量和虚部分量等，该响应信号特征包含了第二磁场的信息，第二预设范围为不存在目标物时的正常的响应信号特征的范围，第二预设范围可以根据实际情况确定，本申请实施例在此不作限定。
在一种可能的实现方式中，处理模块105还用于获取所述信号输出模块103输出的信号波形，对所述信号波形进行处理，得到第二信号特征，并基于所述第二信号特征探测所述目标物，其中，所述信号波形用于电磁感应频域探测模式的探测，所述信号波形包括多个发射周期的电压信号。如图1B所示的，在示例性的四个发射周期，信号输出模块103周期性的输出四个电压信号，该信号波形即包含四个发射周期电压信号，
进一步，在一个完整的周期，信号发射模块102通入电流后产生第一磁场，目标物在第一磁场中由于涡流效应感应产生第二磁场，在信号源101关断后，信号输出模块103可以输出电压信号。通过对多个发射周期的电压信号形成的信号波形进行分析，可以实现电磁感应频率域探测模式的探测。其中，信号发射模块102通入发射频率为f的电流后，目标物在第一磁场的作用下产生与信号源101发射的电流同频的第二磁场，在信号源101关断后，信号输出模块103输出电压信号，信号波形中含有与阶跃激励波形电流同频的第二磁场的信号，处理模块105接收到信号波形之后，利用锁相正交解调方法对信号波形进行解调，得到频率为f(比振荡频率小)的谐波的实部分量和虚部分量，在所述实部分量的实部超出第三预设范围，或所述虚部分量的虚部超出第四预设范围的情况下，确定存在所述目标物，则识别到当前探测的区域内存在目标物，其中，第三预设范围为不存在目标物时实部的正常取值范围，第四预设范围为不存在目标物时虚部的正常取值范围，第三预设范围和第四预设范围可以根据实际情况确定，本申请实施例在此不作限定。对于图1B所示的包含四个发射周期的信号波形的处理过程如图4所示的，在处理模块105接收到信号波形之后，先通入混频器，再由振荡源再向混频器通入频率为f的振荡信号，信号波形和振荡信号通过混频器后再通过低通滤波得到信号波形的第二信号特征，该第二信号特征包括谐波的实部分量和虚部分量。
下面对目标物探测装置的原理进行说明，信号发射模块中通入阶跃激励波形电流，产生第一磁场Bp，导致铁磁层和压电层复合而成的信号输出模块产生非线性变化的应力，在阶跃激励波形电流关断后第一磁场Bp发生阶跃变化，导致应力也阶跃变化，在应力阶跃变化的激励下，信号输出模块发生二阶阻尼振动，振动微分方程为：
其中，c1和c2分别为压电层和铁磁层的阻尼系数。A、l、分别为信号输出模块的截面积、长度以及平均密度。K为常数，与压电层和铁磁层的材料的尺寸、材料特性相关。将信号输出模块的初始速度为零以及两端自由的边界条件代入上述振动微分方程中，求解得到在第一磁场Bp驱动下的纵向微分方程：
式中n1和n2分别为压电层和铁磁层的材料的体积占比，z为截面沿压电层和铁磁层长度方向的位移，为恒磁场下的柔顺性系数，/>为恒电场下的柔顺性系数，ζ为系统阻尼比，/>为相位角，ω为信号输出模块的固有频率fr。μ为真空磁导率，/>是非线性磁致伸缩系数，它是应力/>以及磁感应强度Be的函数，根据压电材料线性方程中电场与应变的关系，由纵向微分方程可以得到输出电压V(t)随时间变化的表达式：
由上述方程可知，电压以信号输出模块的固有频率振荡，并且呈指数衰减。振荡结束后压电层表面的电荷将迅速中和，电压逐渐衰减，由于非线性磁电效应，当环境磁场发生改变，磁场信号与振荡电压信号发生混频，输出电压被调制，幅值发生变化。
其中，地磁异常探测模式中，目标物在地磁场作用下被磁化，产生磁异常场，由于信号输出模块的非线性磁电效应，振荡电压信号被磁异常场调制，幅度发生变化，通过解调谐振频率点的电压分量，可以获得地磁异常信息，判别当前探测的区域是否存在未爆弹。电磁感应时域探测模式中，目标物在第一磁场作用下由于涡流效应产生衰变的第二磁场，第二磁场会阻碍信号输出模块振动结束后电压的衰减，通过对晚期电压衰减信号后处理提取第二磁场的信息判别当前探测的区域是否存在未爆弹。电磁感应频率域探测模式中，信号输出模块的频率带宽可到几百kHz，在频率为f的第一磁场激励下将产生同频的输出电压，通过解调频率为f的电压谐波，得到含有二次场信号的实虚分量，判别当前探测的区域是否存在未爆弹。
下面结合附图对地磁异常探测模式和电磁感应时域探测模式下的信号波形图进行示例，图5是信号源向发射线圈通入的发射电流和背景场下信号输出模块输出的电压信号波形图，图6是图5中信号的局部放大图，其中，背景场指的是未存在目标物的磁场；图7是信号源通入的发射电流和目标输出信号的信号波形图，图8是图7中信号的局部放大图，其中目标输出信号指的是存在目标物时信号输出模块输出的电压信号；从图5和图7可以看出，在电流关断后，信号输出模块发生阻尼振动，产生电压信号，输出的电压信号可分别用于电磁感应时域探测模式和地磁异常探测模式的特征提取处理；对比图6和图8，存在目标物时输出的电压信号的赋值小于背景场的输出的电压信号的幅值，进一步处理输出的电压信号得到的数据特征值可以识别未爆弹；图9示出背景场输出的电压信号与目标输出电压经过低通滤波处理后的响应曲线图，不同测深时目标物的响应于背景场不同，通过对时间抽道处理，得到响应特征值，并与设定的阈值比较，识别未爆弹。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，信号源向信号发射模块通入阶跃激励波形电流和关断阶跃激励波形电流的一个发射周期内，信号输出模块输出的电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测，处理模块对信号输出模块输出的电压信号进行处理后，得到第一信号特征，从而基于该第一信号特征探测目标物。如此，同一套目标物探测装置在单次通入阶跃激励波形电流的情况下，可以以多种探测模式完成对目标物的探测，相比于采用多套功能分离的探测装置而言，有效节约了探测时间，其探测效率较高，另外一套目标物探测装置可以以多种探测模式完成对目标物的探测，不需要运行多套功能独立的探测装置，也就避免了探测装置之间互相干扰的问题，提高了目标物的探测精度。
在一种可能的实现方式中，为了提升对目标物的探测能力，目标物探测装置还包括：信号放大模块，所述信号放大模块与所述信号输出模块连接，用于对所述电压信号进行放大，其中，信号放大模块可以为信号放大器等。
在一种可能的实现方式中，为了能提高目标物的探测能力和识别能力，降低虚警率，可以将信号输出模块103以阵列的方式进行布置，能够同时测量地磁异常与第二磁场的正交三分量，从而提高目标物的探测能力和识别能力。
下面结合图10对本申请提供的另一种实施例进行说明，如图10所示，目标物探测装置包括：信号源(图中未示出)、信号输出模块103、信号发射模块102、承载部104和处理模块105(图中未示出)，承载部104包括：骨架1041、盖板1042和夹紧滑块1043；所述骨架1041包括环状部10410和导轨部10411，所述环状部10410套设于所述导轨部10411，且所述导轨部10411与所述环状部10410连接；所述环状部10410设置有圆形凹槽，用于固定所述信号发射模块102，所述盖板1042覆盖于所述圆形凹槽，所述盖板1042开设有通孔，所述信号发射模块102通过所述通孔接入所述信号源101；所述夹紧滑块1043与所述导轨部10411活动连接，所述信号输出模块103固定于所述夹紧滑块1043。
其中，信号发射模块102为发射线圈时，发射线圈缠绕于圆形凹槽内，盖板1042覆盖在圆形凹槽的上表面，可以将发射线圈置于封闭空间内，避免对其造成损坏。导轨部10411为十字形凹槽滑轨结构，夹紧滑块1043的夹紧端为“M”型结构，另一端为凸起的矩形滑块，夹紧滑块1043可以嵌入到导轨部10411的十字形凹槽滑轨上，并且可以在滑轨上自由滑动，通过螺栓螺母的配合与导轨部10411连接，信号输出模块103放置在导轨部10411的十字形凹槽内，且信号输出模块103与夹紧滑块1043固定，信号输出模块103可在导轨部的十字形凹槽内滑动。
如图11所示的，在发射线圈通入电流后产生第一磁场，目标物在第一磁场中由于涡流效应感应生出第二磁场。
本申请实施例还公开了一种目标物探测方法，如图12所示的，目标物探测方法包括以下步骤：
步骤S1201，获取信号输出模块输出的单个发射周期的电压信号。
电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测。
步骤S1203，对电压信号进行处理，得到第一信号特征。
在一种可能的实现方式中，对电压信号进行处理，得到第一信号特征包括：利用锁相正交方法对振荡电压信号进行解调处理，得到谐振点的电压幅值特征，电压幅值特征指示地磁异常信息；和对衰减电压信号进行低通滤波处理、平滑滤波处理以及时间抽道处理，得到响应信号特征，第一信号特征包括电压幅值特征和响应信号特征，响应信号特征指示衰减的第二磁场信息。
在一种可能的实现方式中，对信号波形进行处理包括：利用锁相正交解调方法对信号波形进行解调，得到谐波的实部分量和虚部分量，第二信号特征包括实部分量和虚部分量。
步骤S1205，基于第一信号特征探测目标物。
在一种可能的实现方式中，基于第一信号特征探测目标物包括：在电压幅值特征超出第一预设范围的情况下，确定存在目标物；和在响应信号特征超出第二预设范围的情况下，确定存在目标物。
在一种可能的实现方式中，基于第二信号特征探测目标物包括：在实部分量的实部超出第三预设范围，或虚部分量的虚部超出第四预设范围的情况下，确定存在目标物。
通过本申请实施例公开的技术方案，目标物探测装置在单次通入阶跃激励波形电流的情况下，可以以多种探测模式完成对目标物的探测，相比于采用多套功能分离的探测装置而言，有效节约了探测时间，其探测效率较高，另外目标物探测装置可以以多种探测模式完成对目标物的探测，不需要运行多套功能独立的探测装置，也就避免了探测装置之间互相干扰的问题，提高了目标物的探测精度。
值得注意的是，本申请实施例公开的一种目标物探测方法是基于上述的目标物探测装置的方法，对于相同或类似之处可以互相参照，本申请实施例在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种目标物探测装置，其特征在于，所述目标物探测装置包括：信号源、信号发射模块、信号输出模块、承载部和处理模块，所述信号发射模块和所述信号输出模块均设置于所述承载部；
所述信号源与所述信号发射模块连接，所述信号输出模块与所述信号发射模块连接，所述信号源用于向所述信号发射模块通入阶跃激励波形电流；
在一个发射周期，所述信号发射模块通入所述阶跃激励波形电流，所述信号发射模块感应产生第一磁场，待检测的目标物在所述第一磁场中感应产生第二磁场，在关断所述信号源的情况下，所述信号输出模块输出电压信号，所述电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；
所述处理模块与所述信号输出模块连接，用于对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征，并基于所述第一信号特征探测所述目标物。
2.根据权利要求1所述的目标物探测装置，其特征在于，所述处理模块，还用于获取所述信号输出模块输出的信号波形，对所述信号波形进行处理，得到第二信号特征，并基于所述第二信号特征探测所述目标物，其中，所述信号波形用于电磁感应频域探测模式的探测，所述信号波形包括多个发射周期的电压信号。
3.根据权利要求1所述的目标物探测装置，其特征在于，所述目标物探测装置还包括：信号放大模块，所述信号放大模块与所述信号输出模块连接，用于对所述电压信号进行放大。
4.根据权利要求1所述的目标物探测装置，其特征在于，所述信号输出模块包括铁磁层和压电层。
5.根据权利要求1所述的目标物探测装置，其特征在于，所述信号发射模块包括发射线圈。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的目标物探测装置，其特征在于，所述承载部包括：骨架、盖板和夹紧滑块；
所述骨架包括环状部和导轨部，所述环状部套设于所述导轨部，且所述导轨部与所述环状部连接；
所述环状部设置有圆形凹槽，用于固定所述信号发射模块，所述盖板覆盖于所述圆形凹槽，所述盖板开设有通孔，所述信号发射模块通过所述通孔接入所述信号源；
所述夹紧滑块与所述导轨部活动连接，所述信号输出模块固定于所述夹紧滑块。
7.一种目标物探测方法，其特征在于，基于权利要求1-6任意一项所述的目标物探测装置，所述目标物探测方法包括：
获取信号输出模块输出的单个发射周期的电压信号，所述电压信号包括在所述第一磁场阶跃变化的驱动下以固有频率阻尼振动时的振荡电压信号，和振动结束后受所述第二磁场影响的衰减电压信号，所述振荡电压信号用于地磁异常探测模式的探测，所述衰减电压信号用于电磁感应时域探测模式的探测；
对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征；
基于所述第一信号特征探测目标物。
8.根据权利要求7所述的目标物探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取信号波形，对所述信号波形进行处理，得到第二信号特征，所述信号波形包括多个发射周期的电压信号；
基于所述第二信号特征探测所述目标物，其中，所述信号波形用于电磁感应频域探测模式的探测。
9.根据权利要求7所述的目标物探测方法，其特征在于，所述对所述电压信号进行处理，得到第一信号特征包括：
利用锁相正交方法对所述振荡电压信号进行解调处理，得到谐振点的电压幅值特征，所述电压幅值特征指示地磁异常信息；
和对所述衰减电压信号进行低通滤波处理、平滑滤波处理以及时间抽道处理，得到响应信号特征，所述第一信号特征包括所述电压幅值特征和所述响应信号特征，所述响应信号特征指示衰减的第二磁场信息；
所述基于所述第一信号特征探测目标物包括：
在所述电压幅值特征超出第一预设范围的情况下，确定存在所述目标物；
和在所述响应信号特征超出第二预设范围的情况下，确定存在所述目标物。
10.根据权利要求8所述的目标物探测方法，其特征在于，所述对所述信号波形进行处理包括：
利用锁相正交解调方法对所述信号波形进行解调，得到谐波的实部分量和虚部分量，所述第二信号特征包括所述实部分量和所述虚部分量；
所述基于所述第二信号特征探测所述目标物包括：
在所述实部分量的实部超出第三预设范围，或所述虚部分量的虚部超出第四预设范围的情况下，确定存在所述目标物。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020027438A1 (en) * | 1999-08-04 | 2002-03-07 | Ellen Ott | Temperature compensation for ground piercing metal detector |
| CN102288999A (zh) * | 2011-08-16 | 2011-12-21 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | 高温超导弱磁测量传感器 |
| US20130099592A1 (en) * | 2010-06-30 | 2013-04-25 | Panasonic Corporation | Contactless power supplying system and metal foreign object detection device of contactless power supplying system |
| CN105092697A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-25 | 上海兰宝传感科技股份有限公司 | 基于自由衰减振荡技术的金属检测系统及检测方法 |
| US20180284310A1 (en) * | 2015-10-06 | 2018-10-04 | Aichi Steel Corporation | Minute magnetic body detecting sensor and foreign substance detecting device |
| CN111637794A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 中北大学 | 一种基于垂直耦合线圈的地下未爆弹频域探测装置及方法 |
| US20230069682A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-02 | Guoqiang Xue | Adaptive damping magnetic field sensor |
| CN116338536A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-27 | 南京理工大学 | 磁场测量传感器、系统及方法 |
| CN116761547A (zh) * | 2020-12-18 | 2023-09-15 | 皇家飞利浦有限公司 | 基于无源无线线圈的标记物和跟踪系统 |
-
2023
- 2023-10-20 CN CN202311370939.2A patent/CN117572511B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020027438A1 (en) * | 1999-08-04 | 2002-03-07 | Ellen Ott | Temperature compensation for ground piercing metal detector |
| US20130099592A1 (en) * | 2010-06-30 | 2013-04-25 | Panasonic Corporation | Contactless power supplying system and metal foreign object detection device of contactless power supplying system |
| CN102288999A (zh) * | 2011-08-16 | 2011-12-21 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | 高温超导弱磁测量传感器 |
| CN105092697A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-25 | 上海兰宝传感科技股份有限公司 | 基于自由衰减振荡技术的金属检测系统及检测方法 |
| US20180284310A1 (en) * | 2015-10-06 | 2018-10-04 | Aichi Steel Corporation | Minute magnetic body detecting sensor and foreign substance detecting device |
| CN111637794A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-08 | 中北大学 | 一种基于垂直耦合线圈的地下未爆弹频域探测装置及方法 |
| CN116761547A (zh) * | 2020-12-18 | 2023-09-15 | 皇家飞利浦有限公司 | 基于无源无线线圈的标记物和跟踪系统 |
| US20230069682A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-02 | Guoqiang Xue | Adaptive damping magnetic field sensor |
| CN116338536A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-27 | 南京理工大学 | 磁场测量传感器、系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 任雅君: "浅层磁异目标的磁激励探测与响应特性研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, 15 November 2022 (2022-11-15) * |
| 蔡璨: "未爆弹探测数据采集和处理系统研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, 15 January 2023 (2023-01-15) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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