RU2194292C2 - Geophysical radar - Google Patents

Geophysical radar Download PDF

Info

Publication number
RU2194292C2
RU2194292C2 RU2000118711/28A RU2000118711A RU2194292C2 RU 2194292 C2 RU2194292 C2 RU 2194292C2 RU 2000118711/28 A RU2000118711/28 A RU 2000118711/28A RU 2000118711 A RU2000118711 A RU 2000118711A RU 2194292 C2 RU2194292 C2 RU 2194292C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
interface
mixer
Prior art date
Application number
RU2000118711/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000118711A (en
Inventor
В.А. Рогалев
Г.А. Денисов
В.И. Дикарев
А.А. Дементьев
Original Assignee
Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы filed Critical Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы
Priority to RU2000118711/28A priority Critical patent/RU2194292C2/en
Publication of RU2000118711A publication Critical patent/RU2000118711A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194292C2 publication Critical patent/RU2194292C2/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geophysics. SUBSTANCE: geophysical radar is related to equipment for geophysical prospecting with use of high-frequency electromagnetic waves and can be used in search for mineral resources, for engineering service lines and other latent inhomogeneities in examined layer of ground surface. Geophysical radar includes control and processing unit, interface, transmitter, transmitting antenna, first mixer of stroboscopic converter, first gate former, receiving antenna, receiver, second gate former, second mixer of stroboscopic converter, first delay line, flip-flop, key, sound indicator, liquid-crystal indicator, second delay line, subtractor, integrator, divider, reference voltage former and comparator. EFFECT: enhanced reliability of detection and identification of objects under surface at various depth of bedding thanks to exclusion of variations of electromagnetic field. 1 dwg

Description

Радиолокатор относится к геофизике, в частности к устройствам геоэлектроразведки с использованием электромагнитных волн высокой частоты, и может быть использован при разведке полезных ископаемых, а также для поиска инженерных коммуникаций и других скрытых неоднородностей в исследуемом подповерхностном слое земной поверхности. Radar refers to geophysics, in particular, to geoelectrical exploration devices using high-frequency electromagnetic waves, and can be used in mineral exploration, as well as for the search for utilities and other hidden heterogeneities in the investigated subsurface layer of the earth's surface.

Известны устройства для геоэлектроразведки (авт. свид. СССР 321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1078385, 1092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1317378, 1420574, 1469488, 1553933, 1594477, 1721566; патенты РФ 2044331, 2105330; Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геофизике. - М., 1971 и др.). Known devices for geoelectrical exploration (ed. Certificate of the USSR 321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1078385, 1092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1317378, 1420574, 1469488 15577, 1539838, 15577; RF patents 2044331, 2105330; A. Petrovsky, Radio wave methods in underground geophysics. - M., 1971 and others).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Геофизический радиолокатор" (патент РФ 2105330, G 01 V 3/12, 1996), который и выбран в качестве прототипа. Of the known devices, the closest to the proposed is the "Geophysical radar" (RF patent 2105330, G 01 V 3/12, 1996), which is selected as a prototype.

Принцип работы указанного геофизического радиолокатора основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования, при котором оценивается изменение нестационарного электромагнитного поля, образованного отраженными от подповерхностного объекта электромагнитными волнами после его облучения зондирующим радиосигналом, в качестве которого используется последовательность радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного). При этом разделение приемопередающих каналов по эфиру осуществляется с помощью двух антенн (передающей и приемной), которые образуют двухантенный блок. Формирование зондирующего сверхширокополосного радиосигнала осуществляется генератором 3 ударного возбуждения и передающей антенной 4. The principle of operation of this geophysical radar is based on the method of ultra-wideband radar sensing, in which the change in the unsteady electromagnetic field formed by electromagnetic waves reflected from a subsurface object after its irradiation with a probing radio signal is estimated, which is used as a sequence of radio pulses with a small number of periods of high-frequency oscillations in each of them ( down to one). In this case, the separation of the transceiver channels over the air is carried out using two antennas (transmitting and receiving), which form a two-antenna unit. The formation of a probe ultra-wideband radio signal is carried out by the generator 3 of the shock excitation and the transmitting antenna 4.

На границе раздела грунт - объект, характеризующегося скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный сигнал, возвращающийся к приемной антенне. Принимаемый сверхширокополосный сигнал с помощью стробоскопического приемника претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Этот сигнал содержит информацию как о глубине расположения объекта, так и о его форме, материале и т.д. Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в спецвычислителе и отображается на экране визуального индикатора в реальном масштабе времени. At the soil - object interface, characterized by a jump in relative permittivity and specific attenuation, a reflected signal is formed that returns to the receiving antenna. The received ultra-wideband signal with the help of a stroboscopic receiver undergoes a time-scale conversion and is digitized, convenient for presentation and processing. This signal contains information about the depth of the object, and about its shape, material, etc. Useful information is extracted using processing in a special calculator and displayed on the screen of a visual indicator in real time.

Электромагнитная волна, отражающая от подповерхностного объекта, воздействует на приемную антенну 7. На эту же антенну воздействуют мешающие прямое излучение передатчика 3 и отраженный сигнал от границы раздела воздух - грунт. An electromagnetic wave reflecting from a subsurface object acts on the receiving antenna 7. This antenna is also affected by interfering direct radiation of the transmitter 3 and the reflected signal from the air-ground interface.

Для исключения прямого излучения передатчика 3 и отражений от поверхности воздух - грунт и от слоев с различной глубиной залегания в известном радиолокаторе используется "стробирование по вертикали". To exclude direct radiation from the transmitter 3 and reflections from the air - ground surface and from layers with different depths in the known radar, "vertical gating" is used.

Однако надежные обнаружение и идентификация подповерхностных объектов на различной глубине залегания в ряде случаев затруднены из-за высокого уровня вариаций электромагнитного поля (квазистационарные и периодические составляющие поля, помехи естественного и искусственного происхождения). However, reliable detection and identification of subsurface objects at different depths in some cases is difficult due to the high level of electromagnetic field variations (quasistationary and periodic field components, natural and artificial interference).

Задачей изобретения является повышение надежности обнаружения и идентификации подповерхностных объектов на различной глубине залегания за счет исключения вариаций электромагнитного поля. The objective of the invention is to increase the reliability of detection and identification of subsurface objects at different depths by eliminating variations in the electromagnetic field.

Поставленная задача решается тем, что геофизический радиолокатор, содержащий последовательно включенные спецвычислитель, интерфейс, передатчик, в качестве которого использован генератор ударного возбуждения и ко второму выходу которого подключена передающая антенна, первый смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через первый формирователь строба соединен со вторым выходом интерфейса, и триггер, последовательно включенные приемную антенну, второй смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через второй формирователь строба соединен с третьим выходом интерфейса, первую линию задержки, триггер, ключ, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя, и усилитель, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с четвертым выходом интерфейса, к пятому, шестому и седьмому выходам которого подключены спецвычислитель, звуковой и жидкокристаллический индикаторы соответственно, а ко второму входу - подсоединен аналого-цифровой преобразователь, введены вторая линия задержки, блок вычитания, интегратор, блок деления, блок формирования эталонного напряжения и блок сравнения, причем к выходу усилителя последовательно подключены вторая линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, и блок сравнения, второй вход которого через блок формирования эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю. The problem is solved in that a geophysical radar containing a series-connected special computer, an interface, a transmitter, which uses a shock excitation generator and a transmit antenna is connected to the second output, the first mixer of the stroboscopic converter, the second input of which is connected to the second output through the first gate former interface, and a trigger, a series-connected receiving antenna, a second mixer of the stroboscopic converter, the second input for which through the second gate driver is connected to the third output of the interface, the first delay line, a trigger, a key, the second input of which is connected to the output of the second mixer, and an amplifier, the second input of which is connected through the digital-analog converter to the fourth output of the interface, to the fifth, sixth and seventh the outputs of which are connected to a special calculator, sound and liquid crystal indicators, respectively, and an analog-to-digital converter is connected to the second input, a second delay line, a subtraction block are introduced , an integrator, a division unit, a unit for generating a reference voltage and a comparison unit, and a second delay line, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the amplifier, an integrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, and connected to the output of the amplifier, and a comparison unit, the second input of which is connected to the eighth output of the interface through the unit for generating the reference voltage, and the output is connected to an analog-to-digital converter.

Структурная схема геофизического радиолокатора представлена на чертеже. The structural diagram of a geophysical radar is shown in the drawing.

Геофизический радиолокатор содержит блок обработки и управления 1, интерфейс 2, передатчик 3, передающую антенну 4, первый смеситель 5 стробоскопического преобразователя, первый формирователь строба 6, приемную антенну 7, приемник 8, второй формирователь строба 9, второй смеситель 10 стробоскопического преобразователя, первую линию задержки 11, триггер 12, ключ 13, цифроаналоговый преобразователь 14, усилитель 15, аналого-цифровой преобразователь 16, звуковой индикатор 17, жидкокристаллический индикатор 18, вторую линию задержки 19, блок 20 вычитания, индикатор 21, блок деления 22, блок 23 формирования эталонного напряжения и блока 24 сравнения. Причем к выходу блока обработки и управления 1 последовательно подключены интерфейс 2, передатчик 3 и передающая антенна 4. К опорному выходу передатчика 3 последовательно подключены смеситель 5, второй вход которого через формирователь строба 6 соединен с вторым выходом интерфейса 2, и триггер 12. К выходу приемной антенны 7 последовательно подключены смеситель 10 стробоскопического преобразователя, второй вход которого через формирователь строба 9 соединен с третьим выходом интерфейса 2, линия задержки 11, триггер 12, ключ 13, второй вход которого соединен с выходом смесителя 10, усилитель 15, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь 14 соединен с четвертым выходом интерфейса 2, линия задержки 19, блок вычитания 20, второй вход которого соединен с выходом усилителя 15, интегратор 21, блок деления 22, второй вход которого соединен с блоком вычитания 20, блок сравнения 24, второй вход которого через блок 23 формирования эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса 2, аналого-цифровой преобразователь 16 и интерфейс 2, к пятому, шестому и седьмому выходам которого подключены спецвычислитель 1, звуковой 17 и жидкокристаллический 18 индикаторы соответственно. The geophysical radar comprises a processing and control unit 1, an interface 2, a transmitter 3, a transmitting antenna 4, a first stroboscopic transducer mixer 5, a first strobe shaper 6, a receiving antenna 7, a receiver 8, a second strobe shaper 9, a second stroboscopic transducer 10, a first line delays 11, trigger 12, key 13, digital-to-analog converter 14, amplifier 15, analog-to-digital converter 16, sound indicator 17, liquid crystal indicator 18, second delay line 19, subtraction unit 20, and cators 21, division unit 22, the unit 23 forming the reference voltage and the comparison unit 24. Moreover, the interface 2, the transmitter 3 and the transmitting antenna 4 are connected in series to the output of the processing and control unit 1. The mixer 5 is connected in series to the reference output of the transmitter 3, the second input of which is connected to the second output of interface 2 through the gate former 6, and trigger 12. To the output the receiving antenna 7 is connected in series with the mixer 10 of the stroboscopic converter, the second input of which is connected via the gate former 9 to the third output of the interface 2, delay line 11, trigger 12, key 13, the second input of which about connected to the output of the mixer 10, the amplifier 15, the second input of which is connected via the digital-to-analog converter 14 to the fourth output of the interface 2, the delay line 19, the subtraction unit 20, the second input of which is connected to the output of the amplifier 15, the integrator 21, the division unit 22, the second input which is connected to the subtraction unit 20, the comparison unit 24, the second input of which is connected through the block 23 for generating the reference voltage to the eighth output of the interface 2, the analog-to-digital converter 16 and interface 2, to the fifth, sixth and seventh outputs of which dklyucheny spetcvychislitelej 1, the liquid crystal 17 and the sound indicators 18, respectively.

Принцип работы геофизического радиолокатора основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования, при котором оценивается изменение нестационарного электромагнитного поля, образованного отраженными от подповерхностного объекта электромагнитными волнами после его облучения зондирующим радиосигналом, в качестве которого используется последовательность радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного). Формирование зондирующего сверхширокополосного радиосигнала осуществляется генератором 3 ударного возбуждения и передающей антенной 4. The principle of operation of the geophysical radar is based on the method of ultra-wideband radar sensing, in which the change in the unsteady electromagnetic field generated by the electromagnetic waves reflected from the subsurface object after its irradiation with a probing radio signal is estimated, which uses a sequence of radio pulses with a small number of periods of high-frequency oscillations in each of them (up to to one). The formation of a probe ultra-wideband radio signal is carried out by the generator 3 of the shock excitation and the transmitting antenna 4.

На границе раздела грунт - объект, характеризующегося скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный сигнал, возвращающийся к приемной антенне. Принимаемый сверхширокополосный сигнал с помощью стробоскопического приемника претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Этот сигнал содержит информацию как о глубине расположения объекта, так и о его форме, материале и т.д. Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в спецвычислителе и отображается на экране визуального индикатора в реальном масштабе времени. At the soil - object interface, characterized by a jump in relative permittivity and specific attenuation, a reflected signal is formed that returns to the receiving antenna. The received ultra-wideband signal with the help of a stroboscopic receiver undergoes a time-scale conversion and is digitized, convenient for presentation and processing. This signal contains information about the depth of the object, and about its shape, material, etc. Useful information is extracted using processing in a special calculator and displayed on the screen of a visual indicator in real time.

Геофизический радиолокатор работает следующим образом. Geophysical radar operates as follows.

Основным режимом работы радиолокатора является режим "Поиск". Этот режим устанавливается автоматически при включении прибора и используется при поиске и распознавании подповерхностных объектов. The main mode of radar operation is the "Search" mode. This mode is set automatically when the device is turned on and is used when searching and recognizing subsurface objects.

При подаче на радиолокатор напряжений питания блок обработки и управления 1 инициирует установку исходных режимов всех узлов радиолокатора. По команде блока обработки и управления 1 генератор 3 ударного возбуждения формирует зондирующий импульсный сверхширокополосный сигнал в виде одного периода синусоиды амплитудой 25 В и длительностью 1 нс, излучаемый передающей антенной 4 в направлении поверхности Земли. When applying power to the radar, the processing and control unit 1 initiates the installation of the initial modes of all nodes of the radar. At the command of the processing and control unit 1, the shock excitation generator 3 generates a probe pulsed ultra-wideband signal in the form of a single sinusoid period with an amplitude of 25 V and a duration of 1 ns, emitted by the transmitting antenna 4 in the direction of the Earth's surface.

Обнаружение объектов в режиме "Поиск" осуществляется оператором путем перемещения перед собой вправо-влево антенного блока, укрепленного на штанге, и движением вперед в заданном направлении. При этом необходимо следить за тем, чтобы антенный блок перемещался параллельно обследуемой поверхности на фиксированном расстоянии (не более 5 см от нее). Скорость перемещения антенного блока выбирается в зависимости от условий поиска и должна быть в пределах 0,1-1,0 м/с. В процессе поиска необходимо чередовать поперечные и продольные перемещения антенного блока таким образом, чтобы после каждого взмаха справа налево или слева направо антенный блок перемещался вперед на расстояние до 20 см (на величину своего линейного размера). При этом необходимо следить за тем, чтобы был обследован весь проверяемый участок местности. Detection of objects in the "Search" mode is carried out by the operator by moving the antenna unit mounted on the rod in front of him right and left, and moving forward in a given direction. In this case, it is necessary to ensure that the antenna unit moves parallel to the surface being examined at a fixed distance (no more than 5 cm from it). The speed of movement of the antenna unit is selected depending on the search conditions and should be in the range of 0.1-1.0 m / s. During the search, it is necessary to alternate the transverse and longitudinal displacements of the antenna unit in such a way that after each swing from right to left or left to right, the antenna unit moves forward up to 20 cm (by the size of its linear size). In this case, it is necessary to ensure that the entire checked area is examined.

Электромагнитная волна, отражающаяся от подповерхностного объекта, воздействует на приемную антенну 7. На эту же антенну воздействуют мешающие прямое излучение передатчика 3 и отраженный сигнал от границы раздела воздух - грунт. Причем большие амплитуды будут иметь сигнал прямого прохождения и сигнал, отраженный от границы раздела воздух - грунт. An electromagnetic wave reflected from a subsurface object acts on the receiving antenna 7. This antenna is also affected by interfering direct radiation of the transmitter 3 and the reflected signal from the air-ground interface. Moreover, large amplitudes will have a direct signal and a signal reflected from the air - soil interface.

Часть энергии зондирующего сигнала с опорного выхода передатчика 3 поступает на первый смеситель 5 стробоскопического преобразователя, куда также подается короткий строб-импульс с формирователя строба 6. Сформированный в смесителе 5 импульс, представляющий собой мгновенное значение зондирующего периодического сигнала, поступает на установочный вход триггера 12. Триггер 12 переводится в первое (нулевое) состояние, при котором на его выходе формируется отрицательное напряжение. Part of the energy of the probing signal from the reference output of the transmitter 3 is supplied to the first mixer 5 of the stroboscopic converter, where a short strobe pulse is also supplied from the gate former 6. The pulse generated in the mixer 5, which represents the instantaneous value of the probing periodic signal, is supplied to the installation input of the trigger 12. The trigger 12 is transferred to the first (zero) state, in which a negative voltage is formed at its output.

Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и о подповерхностном объекте, поступает с выхода приемной антенны 7 на второй смеситель 10 стробоскопического преобразователя, куда также подается короткий строб-импульс с формирователя строба 9. Сформированный в смесителе 10 импульс, представляющий собой мгновенное значение принятого периодического сигнала, через линию задержки 11 поступает на второй вход триггера 12. Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 13 и открывает его. В исходном состоянии ключ 13 всегда закрыт. Линия задержки 11 необходима для наиболее полного управления влиянием отражений от границы раздела сред на работу усилителя 15 и последующих каскадов. Линию задержки 11 можно выполнить переменной, что обеспечит устранение влияния прямого излучения передающей антенны 4 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух - грунт и от слоев различной глубины залегания, т. е. осуществляется "стробирование по вертикали", которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства от границы раздела воздух - грунт до слоев различной глубины. The reflected signal containing information on the interface between the media and the subsurface object is supplied from the output of the receiving antenna 7 to the second mixer 10 of the stroboscopic converter, where a short strobe pulse from the gate former 9 is also fed. The pulse generated in the mixer 10, which is the instantaneous value of the received a periodic signal, through the delay line 11 enters the second input of the trigger 12. The latter is transferred to the second (single) state, in which a positive voltage was. This voltage is supplied to the control input of the key 13 and opens it. In the initial state, the key 13 is always closed. The delay line 11 is necessary for the most complete control of the influence of reflections from the interface between the media on the operation of the amplifier 15 and subsequent stages. The delay line 11 can be made variable, which will eliminate the influence of direct radiation of the transmitting antenna 4 and signals reflected from the air-ground interface and from layers of different depths, that is, "vertical gating" is carried out, which provides sequential viewing of the subsurface space from the air - soil interface to layers of various depths.

"Стробирование по горизонтали" позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающейся от подповерхностного объекта, надежно выделять в подповерхностных слоях подповерхностные объекты. Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляют периодические измерение напряженности поля и операцию нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируют разностный сигнал, делят разностный сигнал на проинтегрированный разностный сигнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии подповерхностного объекта. "Horizontal gating" allows against the background of variations in the electromagnetic field, not related to the electromagnetic wave reflected from the subsurface object, to reliably select subsurface objects in the subsurface layers. To exclude the influence of periodic and quasi-stationary variations of the Earth’s electromagnetic field, periodic measurements of the field strength and the normalization of the difference signal of two successive measurements are carried out, i.e. integrate the difference signal, divide the difference signal into the integrated difference signal. The operation of comparing a normalized signal with a given threshold value allows you to make a decision about the presence or absence of a subsurface object.

Для этого сформированный в смесителе 10 импульс, представляющий собой мгновенное значение принятого периодического сигнала, отраженного от подповерхностного объекта, или импульс, обусловленный вариациями электромагнитного поля, через открытый ключ 13 поступает после усиления в усилителе 15 на блок 20 вычисления непосредственно и через линию задержки 19. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее двух последовательных измерений указанных импульсов. Затем производится операция вычитания двух последовательных измерений. Для этого импульс, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией 19 задержки до момента сравнения его с последующим импульсом в блоке 20 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на проинтегрированный разностный сигнал производятся в блоках 21 и 22. В блоке 24 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, задаваемым блоком 23. При превышении порогового уровня сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16, где он преобразуется в цифровую форму и поступает через интерфейс 2 в спецвычислитель 1. Цифро-аналоговый преобразователь 14 предназначен для преобразования информации, поступающей с блока 1 обработки и управления. For this, the pulse generated in the mixer 10, which is the instantaneous value of the received periodic signal reflected from the subsurface object, or the pulse due to variations in the electromagnetic field, is transmitted through the public key 13 after amplification in the amplifier 15 to the calculation unit 20 directly and through the delay line 19. Moreover, at each observation point, at least two consecutive measurements of these pulses are made. Then, the operation of subtracting two consecutive measurements is performed. For this, the pulse corresponding to the previous measurement is delayed by the delay line 19 until it is compared with the subsequent pulse in the subtraction unit 20. The operations of integrating the difference signal and dividing the difference signal by the integrated difference signal are performed in blocks 21 and 22. In block 24, the normalized signal is compared with the threshold value of the signal set by block 23. If the threshold level is exceeded, the signal is input to the analog-to-digital converter 16, where it is converted into digital form and supplied through interface 2 to the special computer 1. The digital-to-analog Converter 14 is designed to convert information from block 1 about processing and management.

Частота формирования строб-импульсов отличается от стабильной частоты (100 кг) генератора, вследствие чего очередной строб-импульс смещается относительно периодического принимаемого сигнала, а последовательно сформированные таким образом мгновенные значения складываются в масштабно преобразованную во времени реализацию принимаемого сигнала. После аналого-цифрового преобразования данные через плату интерфейса 2 поступают в спецвычислитель 1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 18. Частота вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток могут варьироваться в определенных пределах. На экране индикатора 18 в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина подповерхностных целей. The frequency of formation of strobe pulses differs from the stable frequency (100 kg) of the generator, as a result of which the next strobe pulse is shifted relative to the periodic received signal, and the instantaneous values thus formed are added up to the scaled realization of the received signal in time. After analog-to-digital conversion, the data through the interface board 2 goes to the special computer 1, and then to the screen of the liquid crystal indicator 18. The frequency of vertical (horizontal) and horizontal (frame) scans can vary within certain limits. On the screen of the indicator 18 in real time there is a flat luminance picture of subsurface targets.

Максимальная амплитуда принимаемого сигнала сравнивается с установленным пороговым значением, при превышении которого включается звуковой индикатор 17. The maximum amplitude of the received signal is compared with the set threshold value, above which the audible indicator 17 is turned on.

Появление звукового сигнала, визуального сигнала на экран требует остановки оператора и свидетельствует о том, что в зоне обнаружения антенного блока находится объект, природу происхождения которого следует установить, а при необходимости уточнить его местоположение и форму. Для анализа объекта следует выполнить сканирование объекта (перемещение антенного блока от границы обнаружения до границы потери) со скоростью, определяемой световой строкой на экране индикатора. Режим "Сканирование" и формирование вертикального среза грунта с объектом (режим "Срез") осуществляется переходом из режима "Поиска" нажатием кнопки "Скан". Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора появляется радиолокационный образ объекта, дающий представление о форме и размерах объекта. По желанию оператора контрастность изображения может меняться кнопками "<", ">" в сторону увеличения или уменьшения. The appearance of an audio signal, a visual signal on the screen requires the operator to stop and indicates that an object is located in the detection area of the antenna unit, the origin of which should be established, and if necessary, its location and shape should be clarified. To analyze the object, you should scan the object (moving the antenna unit from the detection boundary to the loss boundary) at a speed determined by the light bar on the indicator screen. The "Scan" mode and the formation of a vertical cut of soil with an object ("Slice" mode) is carried out by switching from the "Search" mode by pressing the "Scan" button. 20 seconds after the signal is processed, a radar image of the object appears on the indicator screen, giving an idea of the shape and size of the object. At the request of the operator, the contrast of the image can be changed using the "<", ">" buttons in the direction of increase or decrease.

Для идентификации обнаруженного объекта с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране индикатора при идентификации обнаруженного объекта с имеющимся в памяти эталоном высвечивается соответствующее имя (например, "объект 2"). В случае несоответствия выводится сообщение "объект не опознан". To identify the detected object with the available standards, the operator needs to turn to the trained algorithm, and on the indicator screen, when identifying the detected object with the standard in memory, the corresponding name is displayed (for example, "object 2"). In case of discrepancy, the message "object not recognized" is displayed.

Для определения материала обнаруженного объекта оператор нажатием кнопки "<" переходит к базовому алгоритму. Нажатием кнопки "Скан" запускается базовый алгоритм. На экране выводится сообщение о типе материала: "Металл", "Композит" или "Пластик". To determine the material of the detected object, the operator, by pressing the "<" button, proceeds to the basic algorithm. By pressing the "Scan" button, the basic algorithm is launched. The screen displays a message about the type of material: "Metal", "Composite" or "Plastic".

Нажатие кнопки "Скан" и перемещение антенного блока над объектом дает возможность провести при необходимости повторное обследование объекта по критерию базового и обучаемого алгоритмов. Pressing the Scan button and moving the antenna unit above the object makes it possible to re-examine the object, if necessary, according to the criteria of the basic and trained algorithms.

Идентификация обнаруженного объекта по обучаемому алгоритму, распознавание типа материала по базовому алгоритму, анализ оператором изображения и "среза" объекта позволяют оператору принять решение о дальнейших действиях относительно обнаруженного объекта и продолжения разведки. The identification of the detected object by the trained algorithm, the recognition of the type of material by the basic algorithm, the analysis by the operator of the image and the "slice" of the object allow the operator to decide on further actions regarding the detected object and continue exploration.

Взаимодействия блока обработки и управления 1 с остальными узлами радиолокатора, а также организация управления работой осуществляется через схемы интерфейса 2. The interaction of the processing and control unit 1 with the remaining nodes of the radar, as well as the organization of the management of work is carried out through the interface circuit 2.

Органы управления, коммутации и индикации вынесены на общую панель управления. Различные варианты использования дисплея в режиме поиска, а также работа прибора во вспомогательных режимах не изменяют сути описанных физических процессов, а определяются только программой работы блока обработки и управления 1. Controls, switching and indication are placed on a common control panel. Various options for using the display in the search mode, as well as the operation of the device in auxiliary modes, do not change the essence of the described physical processes, but are determined only by the program of work of the processing and control unit 1.

Таким образом, предлагаемый радиолокатор позволяет путем исключения квазистационарной составляющей и периодических вариаций электромагнитного поля Земли достигнуть более высокой надежности обнаружения и идентификации подповерхностных объектов на различной глубине залегания. Thus, the proposed radar allows, by eliminating the quasistationary component and periodic variations of the Earth’s electromagnetic field, to achieve a higher reliability of detection and identification of subsurface objects at different depths.

Claims (1)

Геофизический радиолокатор, содержащий последовательно включенные блок обработки и управления, интерфейс, передатчик, в качестве которого использован генератор ударного возбуждения и ко второму выходу которого подключена передающая антенна, первый смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через первый формирователь строба соединен с вторым выходом интерфейса, и триггер, последовательно включенные приемную антенну, второй смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через второй формирователь строба соединен с третьим выходом интерфейса, первую линию задержки, триггер, ключ, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя, и усилитель, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с четвертым выходом интерфейса, к пятому, шестому и седьмому выходам которого подключены блок обработки и управления, звуковой и жидкокристаллический индикаторы соответственно, а ко второму входу подсоединен аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что в него введены вторая линия задержки, блок вычитания, интегратор, блок деления, блок формирования эталонного напряжения и блок сравнения, причем к выходу усилителя последовательно подключены вторая линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, и блок сравнения, второй вход которого через блок формирования эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю. A geophysical radar comprising a processing and control unit, an interface, a transmitter, which uses a shock excitation generator and a transmitting antenna connected to a second output, a first stroboscopic mixer, the second input of which is connected to the second output of the interface through the first gate driver, and a trigger, a series-connected receiving antenna, a second mixer of the stroboscopic converter, the second input of which through the second The gate driver is connected to the third output of the interface, the first delay line, a trigger, a key, the second input of which is connected to the output of the second mixer, and an amplifier, the second input of which is connected via a digital-to-analog converter to the fourth output of the interface, to the fifth, sixth, and seventh outputs of which the unit is connected processing and control, sound and liquid crystal indicators, respectively, and an analog-to-digital converter is connected to the second input, characterized in that a second delay line is inserted into it, a subtraction, an integrator, a division unit, a unit for generating a reference voltage and a comparison unit, and a second delay line, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the amplifier, an integrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, are connected in series to the output of the amplifier, and a comparison unit, the second input of which is connected to the eighth output of the interface through the unit for generating the reference voltage, and the output is connected to an analog-to-digital converter.
RU2000118711/28A 2000-07-11 2000-07-11 Geophysical radar RU2194292C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118711/28A RU2194292C2 (en) 2000-07-11 2000-07-11 Geophysical radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000118711/28A RU2194292C2 (en) 2000-07-11 2000-07-11 Geophysical radar

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000118711A RU2000118711A (en) 2002-06-20
RU2194292C2 true RU2194292C2 (en) 2002-12-10

Family

ID=20237862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000118711/28A RU2194292C2 (en) 2000-07-11 2000-07-11 Geophysical radar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194292C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Won et al. GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor
JP2671143B2 (en) Soil compaction measuring device
US4691204A (en) Radar apparatus
US5025218A (en) Pulsed field system for detecting the presence of a target in a subsurface environment
US11841265B2 (en) Heterogeneous subsurface imaging systems and methods
RU2282875C1 (en) Building structure exploration device
RU2375729C1 (en) Geophysical radar
Stove et al. Large depth exploration using pulsed radar
RU2340913C2 (en) Remote substance detection method
RU2283519C1 (en) Geophysical complex gfk-1 for searching subsurface objects
US20150369910A1 (en) Electromagnetic pulse device
Langman et al. Development of a low cost SFCW ground penetrating radar
RU2460090C1 (en) Apparatus for probing building structures
CN111812726A (en) Deep geological dielectric resonance detection device and detection method thereof
RU2194292C2 (en) Geophysical radar
KR101551824B1 (en) Radar for detecting object under the ground and method for detecting the same
RU2234694C2 (en) Device for probing building constructions
RU2390801C1 (en) Method of searching for artificial objects in earth and device for implementing said method
RU2105330C1 (en) Geophysical radar
RU2234112C1 (en) Geophysical radar
JPH04130294A (en) Underground radar tomography device
RU2533311C2 (en) Apparatus for probing building structures
RU2447464C1 (en) Geophysical radar set
RU2589886C1 (en) Apparatus for probing building structures
JP2557682B2 (en) Underground exploration device with a dielectric constant measurement function in the soil

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20020712