RU2447464C1 - Geophysical radar set - Google Patents

Geophysical radar set Download PDF

Info

Publication number
RU2447464C1
RU2447464C1 RU2010135749/28A RU2010135749A RU2447464C1 RU 2447464 C1 RU2447464 C1 RU 2447464C1 RU 2010135749/28 A RU2010135749/28 A RU 2010135749/28A RU 2010135749 A RU2010135749 A RU 2010135749A RU 2447464 C1 RU2447464 C1 RU 2447464C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
interface
unit
amplifier
Prior art date
Application number
RU2010135749/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010135749A (en
Inventor
Вячеслав Адамович Заренков (RU)
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков (RU)
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Original Assignee
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев
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 Вячеслав Адамович Заренков, Дмитрий Вячеславович Заренков, Виктор Иванович Дикарев filed Critical Вячеслав Адамович Заренков
Priority to RU2010135749/28A priority Critical patent/RU2447464C1/en
Publication of RU2010135749A publication Critical patent/RU2010135749A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2447464C1 publication Critical patent/RU2447464C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: geophysical radar set has a processing and control unit 1, an interface 2, a transmitter 3, a transmitting antenna 4, a first mixer 5 of a stroboscopic converter, a first strobe former 6, a receiving antenna 7, a receiver 8, a second strobe former 9, a second mixer 10 of a stroboscopic converter, a correlator 11, a flip flop 12, a switch 13, a digital-to-analogue converter 14, a first amplifier 15, an analogue-to-digital converter 16, an audio indicator 17, a liquid crystal display 18, a delay line 19, a substracter 20, an integrator 21, a divider 22, a reference voltage generator 23, a comparator 24, a controlled delay unit 25, a multiplier 26, a low-pass filter 27, a second amplifier 28, a decoder 29 and an indicator 30 of the depth of a subsurface object.
EFFECT: high accuracy and sensitivity of automatic measurement of the depth of subsurface objects by using a correlation function derivative
Figure 00000008
2 dwg

Description

Предлагаемый 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.The proposed radar relates to geophysics, in particular to devices for geoelectrical exploration using electromagnetic waves of high frequency, 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 №№397.877, 455.307, 746.370, 817.640, 1.100.603, 1.151.900, 1.247.805, 1.300.396, 1.420.574, 1.553.933, 1.721.566; патенты РФ №№2.044.331, 2.105.330, 2.194.292, 2.234.112, 2.256.941, 2.375.729; патенты США №№5.819.859, 6.677.201; Петровский Н.Д. Радиоволновые методы в подземной геофизике. - М., 1971 и другие).Known devices for geoelectrical exploration (ed. Certificate of the USSR No. 397.877, 455.307, 746.370, 817.640, 1.100.603, 1.151.900, 1.247.805, 1.300.396, 1.420.574, 1.553.933, 1.721.566; RF patents No. 2.044.331, 2.105.330, 2.194.292, 2.234.112, 2.256.941, 2.375.729; US patents No. 5.819.859, 6.677.201; Petrovsky N.D. Radio wave methods in underground geophysics .-- M., 1971 and others).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Геофизический радиолокатор» (патент РФ №2.375.729, G01V 3/12, 2008), который и выбран в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is "Geophysical radar" (RF patent No. 2.375.729, G01V 3/12, 2008), which is selected as a prototype.

Принцип работы указанного радиолокатора основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования, при котором оценивается изменение нестационарного электромагнитного поля, образованного отраженными от подповерхностного объекта электромагнитными волнами после его получения 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 в эфире осуществляется с помощью двух антенн (передающей и приемной), которые образуют двухантенный блок.The principle of operation of this radar is based on the method of ultra-wideband radar sensing, which assesses the change in the unsteady electromagnetic field formed by electromagnetic waves reflected from a subsurface object after it is received by a sounding radio signal, 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). In this case, the separation of the transceiver channels on the air is carried out using two antennas (transmitting and receiving), which form a two-antenna unit.

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

Кроме того, известный радиолокатор обеспечивает автоматическое измерение глубины расположения подповерхностных объектов путем корреляционной обработки зондирующего и отраженных сигналов.In addition, the known radar provides automatic measurement of the depth of the subsurface objects by correlation processing of the probing and reflected signals.

Для точного измерения глубины залегания подповерхностных объектов необходимо возможно точнее определить значение регулируемого запаздывания τз, соответствующее максимуму корреляционной функции R(τ). Однако в области максимума корреляционная функция имеет очень малую крутизну и изменяется незначительно при изменениях τ (фиг.2,а). Гораздо более благоприятной для поиска максимума является форма производной от корреляционной функции dR(τ)/dt. В точке τ=τз производная имеет значительную крутизну и, кроме того, меняет знак в зависимости от положения относительно точки τ=0.To accurately measure the depth of subsurface objects, it is necessary to more accurately determine the value of the adjustable delay τ s corresponding to the maximum of the correlation function R (τ). However, in the region of the maximum, the correlation function has a very small slope and changes insignificantly with changes in τ (Fig. 2, a). The form of the derivative of the correlation function dR (τ) / dt is much more favorable for the search for the maximum. At the point τ = τ s, the derivative has a significant steepness and, in addition, changes sign depending on the position relative to the point τ = 0.

Таким образом, отыскание максимума корреляционной функции (максимальный принцип - экстремальная задача) заменяется минимальным принципом измерения - стабилизацией нулевого значения регулируемой величины. Этот принцип позволяет значительно повысить точность и чувствительность измерителя.Thus, finding the maximum of the correlation function (the maximum principle is an extreme problem) is replaced by the minimum measurement principle - stabilization of the zero value of the controlled variable. This principle can significantly increase the accuracy and sensitivity of the meter.

Технической задачей изобретения является повышение точности и чувствительности автоматического измерения глубины залегания подповерхностных объектов путем использования производной корреляционной функции dR(τ)/dt.An object of the invention is to increase the accuracy and sensitivity of automatic measurement of the depth of subsurface objects by using the derivative of the correlation function dR (τ) / dt.

Поставленная задача решается тем, что геофизический радиолокатор, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные блок обработки и управления, интерфейс, передатчик, в качестве которого использован генератор ударного возбуждения и к второму выходу которого подключена передающая антенна, первый смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через первый формирователь строба соединен с вторым выходом интерфейса, и триггер, второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулируемой задержки, последовательно включенные приемную антенну, второй смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через второй формирователь строба соединен с третьим выходом интерфейса, ключ, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый усилитель, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с четвертным выходом интерфейса, к пятому, шестому и седьмому выходам которого подключены блок обработки и управления, звуковой и жидкокристаллический индикаторы соответственно, линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блок сравнения, второй вход которого через формирователь эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к второму входу интерфейса, последовательно подключенные к первому выходу передатчика блок регулируемой задержки, перемножитель и фильтр нижних частот, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен вторым усилителем, дифференциатором, и индикатором глубины залегания подповерхностных объектов, причем второй вход блока регулируемой задержки через второй усилитель соединен с выходом фильтра нижних частот, второй вход перемножителя через дифференциатор соединен с выходом второго смесителя, к второму выходу блока регулируемой задержки подключен индикатор глубины залегания подповерхностных объектов.The problem is solved in that the geophysical radar, containing, in accordance with the closest analogue, sequentially connected processing and control unit, interface, transmitter, which is used as a shock excitation generator and to the second output of which a transmitting antenna is connected, the first mixer of the stroboscopic converter, the second whose input through the first gate driver is connected to the second output of the interface, and the trigger, the second input of which is connected to the second output of the unit is adjustable the first delay, the receiving antenna in series, the second mixer of the stroboscopic converter, the second input of which is connected to the third output of the interface through the second gate driver, the key, the second input of which is connected to the trigger output, the first amplifier, the second input of which is connected to the fourth output of the interface through the digital-to-analog converter , to the fifth, sixth and seventh outputs of which a processing and control unit, sound and liquid crystal indicators are connected, respectively, ki, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first amplifier, an integrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, a comparison unit, the second input of which is connected to the eighth output of the interface through a voltage generator, and an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the second input of the interface, the adjustable delay unit, multiplier and low-pass filter, connected in series to the first output of the transmitter, differs from the closest analogue in that it abzhen the second amplifier, differentiator, and an indicator of the depth of the subsurface objects, the second input of the adjustable delay unit through the second amplifier connected to the output of the low-pass filter, the second input of the multiplier through the differentiator connected to the output of the second mixer, the indicator of the depth of the connected to the second output of the adjustable delay unit subsurface objects.

Структурная схема предлагаемого радиолокатора представлена на фиг.1. Примерный вид корреляционной функции R(τ) и ее производной dR(τ)/dτ показаны на фиг.2 (а, б).The structural diagram of the proposed radar is presented in figure 1. An exemplary form of the correlation function R (τ) and its derivative dR (τ) / dτ are shown in Fig. 2 (a, b).

Геофизический радиолокатор содержит последовательно включенные блок 1 обработки и управления, интерфейс 2, передатчик 3, в качестве которого использован генератор ударного возбуждения и к второму выходу которого подключена передающая антенна 4, первый смеситель 5 стробоскопического преобразователя, второй вход которого через первый формирователь 6 строба соединен с вторым выходом интерфейса 2, и триггер 12, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 25 регулируемой задержки, последовательно включенные приемную антенну 7, второй смеситель 10 стробоскопического преобразователя, второй вход которого через второй формирователь 9 строба соединен с третьим выходом интерфейса 2, ключ 13, второй вход которого соединен с выходом триггера 12, первый усилитель 15, второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь 14 соединен с четвертым выходом интерфейса 2, к пятому, шестому и седьмому выходам которого подключены блок 1 обработки и управления, звуковой 17 и жидкокристаллический 18 индикаторы соответственно, линия 19 задержки, блок 20 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя 15, интегратор 21, блок 22 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 20 вычитания, блок 24 сравнения, второй вход которого через формирователь 23 эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса 2, и аналого-цифровой преобразователь 16, выход которого подключен к второму входу интерфейса 2, последовательно подключенные к первому выходу передатчика 3 блок 25 регулируемой задержки, перемножитель 26, второй вход которого через дифференциатор 29 соединен с выходом второго смесителя 10 стробоскопического преобразователя, фильтр 27 нижних частот и второй усилитель 28, выход которого подключен к второму входу блока 25 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 30 глубины залегания подповерхностных объектов. Блок 25 регулируемой задержки, перемножитель 26, фильтр 27 нижних частот и второй усилитель 28 образуют коррелятор 11.The geophysical radar contains serially connected processing and control unit 1, an interface 2, a transmitter 3, which uses a shock excitation generator and to a second output of which a transmitting antenna 4 is connected, the first mixer 5 of the stroboscopic converter, the second input of which is connected to the first shaper 6 of the gate the second output of interface 2, and a trigger 12, the second input of which is connected to the second output of the adjustable delay unit 25, the receiving antenna 7 connected in series, the second with a mixer 10 of the stroboscopic converter, the second input of which is connected through the second gate driver 9 to the third output of the interface 2, key 13, the second input of which is connected to the output of the trigger 12, the first 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 fifth, sixth and seventh outputs of which are connected to the processing and control unit 1, the audio 17 and the liquid crystal 18 indicators, respectively, the delay line 19, the subtraction unit 20, the second input of which is connected n with the output of the amplifier 15, the integrator 21, the division unit 22, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit 20, the comparison unit 24, the second input of which is connected to the eighth output of the interface 2 through the generator 23 of the reference voltage, and the analog-to-digital converter 16, the output which is connected to the second input of the interface 2, a variable delay unit 25, a multiplier 26, the second input of which is connected through a differentiator 29 to the output of the second mixer 10 of the stroboscopic transducer, connected in series to the first output of the transmitter 3 the browser, a low-pass filter 27 and a second amplifier 28, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit 25, to the second output of which an indicator 30 of the depth of subsurface objects is connected. The adjustable delay unit 25, the multiplier 26, the low-pass filter 27 and the second amplifier 28 form a correlator 11.

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

Основным режимом работы является режим «Поиск». Этот режим устанавливается автоматически при включении прибора и используется при поиске и распознавании подповерхностных объектов.The main mode of 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 напряжения питания блок 1 обработки и управления инициирует установку исходных режимов всех узлов радиолокатора. По команде блока 1 обработки и управления 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 unit 1, the processing and control 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 подповерхностных 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.The detection of subsurface 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 within 0.1 ÷ 1.0 m / s. In the search process, it is necessary to alternate the transverse and longitudinal displacements of the antenna unit so 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-ground interface.

Часть энергии зондирующего сигнала с опорного выхода передатчика 3 поступает на первый вход первого смесителя 5 стробоскопического преобразователя, на второй вход которого подается короткий строб-импульс с формирователя 6 строба. 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 probe signal from the reference output of the transmitter 3 is supplied to the first input of the first mixer 5 of the stroboscopic converter, the second input of which is supplied with a short strobe pulse from the shaper 6 of the strobe. The pulse generated in the mixer 5, which is the instantaneous value of the probing periodic signal, is fed to the installation input of the trigger 12. The trigger 12 is transferred to the first (zero) state, in which a negative voltage is generated at its output.

Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и о подповерхностном объекте, поступает с выхода приемной антенны 7 на первый вход второго смесителя 10, на второй вход которого подается короткий строб-импульс с выхода формирователя 9 строба.The reflected signal containing information about the interface between the media and the subsurface object comes from the output of the receiving antenna 7 to the first input of the second mixer 10, the second input of which is supplied with a short strobe pulse from the output of the gate former 9.

Часть энергии зондирующего сигнала с опорного выхода передатчика 3 одновременно поступает через блок 25 регулируемой задержки, имеющего переменную временную задержку τ, на первый вход перемножителя 26, на второй вход которого подается отраженный сигнал через дифференциатор 29 с выхода второго смесителя 10 стробоскопического преобразователя, время запаздывания которого определяется выражением:Part of the energy of the probe signal from the reference output of the transmitter 3 simultaneously enters through the adjustable delay unit 25, with a variable time delay τ, to the first input of the multiplier 26, to the second input of which a reflected signal is supplied through the differentiator 29 from the output of the second mixer 10 of the stroboscopic converter, the delay time of which defined by the expression:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где h - глубина расположения подповерхностного объекта;where h is the depth of the subsurface object;

С - скорость распространения радиоволн.C is the propagation velocity of radio waves.

Полученное на выходе перемножителя 26 напряжение пропускается через фильтр 27 нижних частот, на выходе которого формируется производная корреляционной функции

Figure 00000002
. Усилитель 28, предназначенный для поддержания нулевого значения производной корреляционной функции
Figure 00000003
и подключенный к выходу фильтра 27 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 25 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ, равной нулю, что соответствует минимальному значению производной корреляционной функции
Figure 00000004
.The voltage obtained at the output of the multiplier 26 is passed through a low-pass filter 27, at the output of which a derivative of the correlation function is formed
Figure 00000002
. Amplifier 28, designed to maintain a zero value of the derivative of the correlation function
Figure 00000003
and connected to the output of the low-pass filter 27, acts on the control input of the adjustable delay unit 25 and maintains the delay τ introduced by it equal to zero, which corresponds to the minimum value of the derivative of the correlation function
Figure 00000004
.

Шкала блока 25 регулируемой задержки связана с индикатором 30 глубины залегания подповерхностных объектов, который позволяет непосредственно считывать измеренное значение глубины расположения подповерхностного объекта в грунте:The scale of the adjustable delay unit 25 is associated with an indicator 30 of the depth of the subsurface objects, which allows you to directly read the measured value of the depth of the subsurface object in the ground:

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

Сформированный на втором выходе блока 25 регулируемой задержки импульс, соответствующий временной задержке τ=τз, 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. Коррелятор 11 автоматически определяет глубину залегания подповерхностного объекта и осуществляет «стробирование по вертикали», которое обеспечивает последовательный просмотр подповрхностного пространства от границы раздела воздух-грунт до слоев различной глубины.The pulse generated at the second output of the adjustable delay unit 25, corresponding to the time delay τ = τ s , is supplied to the second input of the trigger 12. The latter is transferred to the second (single) state, in which a positive voltage is generated at its output. 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 correlator 11 automatically determines the depth of the subsurface object and performs "vertical gating", which provides a sequential view of the subsurface space from the air-ground interface to layers of different 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.“Horizontal gating” allows against the background of electromagnetic field variations not related to the electromagnetic wave reflected from the subsurface object, to reliably select subsurface objects in the subsurface layers.

Для исключения влияния периодических квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляют периодическое измерение напряженности поля и операцию нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируют разностной сигнал, делят разностной сигнал на проинтегрированный разностной сигнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии подповерхностного объекта.To exclude the influence of periodic quasi-stationary variations of the Earth’s electromagnetic field, a periodic measurement of the field strength and the normalization of the difference signal of two successive measurements are performed, 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 колюч 13 поступает после усиления в усилителе 15 в блок 20 вычитания непосредственно и через линию 19 задержки. 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.To do 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, through the open spike 13 is fed after amplification in the amplifier 15 to the subtraction 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.

Операция интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на проинтегрированный разностной сигнал производится в блоках 21 и 22. В блоке 24 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, задаваемым блоком 23. При превышении порогового уровня сигнала поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16, где он преобразуется в цифровую формулу и поступает через интерфейс 2 в спецвычислитель 1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 18, на экране которого в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина подповерхностных объектов.The operation of integrating the difference signal and dividing the difference signal by the integrated difference signal is 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 a digital formula and transmitted through interface 2 to special computer 1, and then to the screen of the liquid crystal indicator 18, on the screen of which in real time a flat brightness pattern of subsurface objects is observed.

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 sound indicator 17 turns on.

Появление звукового и визуального сигналов требует остановки оператора и свидетельствует о том, что в зоне действия антенного блока находится объект, природу происхождения которого следует установить, а при необходимости уточнить его местоположение и форму.The appearance of sound and visual signals requires the operator to stop and indicates that an object is located in the coverage area of the antenna unit, the origin of which should be established, and if necessary, specify its location and shape.

Режим «Сканирование» и формирование вертикального среза грунта с объектом Осуществляется переходом из режима «Поиск» нажатием кнопки «Скан». Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора 18 появляется радиолокационный образ подповерхностного объекта, дающий представление о форме и размерах объекта.The “Scan” mode and the formation of a vertical cut of soil with an object. It 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 subsurface object appears on the screen of the indicator 18, giving an idea of the shape and size of the object.

Для идентификации обнаруженного объекта с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране 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 must turn to the trained algorithm, and the corresponding name is displayed on the screen (for example, “object 2”). In case of discrepancy, the message “object not recognized” is displayed.

Для определения материала обнаруженного объекта оператор нажатием кнопки «Скан» запускает базовый алгоритм. На экране выводится сообщение о типе материала: «Металл», «Композит» или «Пластик».To determine the material of the detected object, the operator starts the basic algorithm by pressing the Scan button. The screen displays a message about the type of material: “Metal”, “Composite” or “Plastic”.

Взаимодействие блока 1 обработки и управления 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 other nodes of the radar, as well as the organization of the operation control, is carried out through the interface circuit 2.

Таким образом, предлагаемый геофизический радиолокатор по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности и чувствительности автоматического измерения глубины залегания подповерхностных объектов. Это достигается использованием производной корреляционной функции

Figure 00000006
.Thus, the proposed geophysical radar in comparison with the prototype provides increased accuracy and sensitivity of automatic measurement of the depth of subsurface objects. This is achieved using the derivative of the correlation function
Figure 00000006
.

Метод измерения глубины залегания подповерхностных объектов по минимуму производной корреляционной функции (прохождению через нуль), наряду с высокой точностью и чувствительностью, обладает еще одним весьма существенным преимуществом нулевого метода, а именно: амплитуда входных сигналов и ее флуктуации не оказывают влияние на результат измерений.The method of measuring the depth of subsurface objects by minimizing the derivative of the correlation function (passing through zero), along with high accuracy and sensitivity, has another very significant advantage of the zero method, namely: the amplitude of the input signals and its fluctuations do not affect the measurement result.

Claims (1)

Геофизический радиолокатор, содержащий последовательно включенные блок обработки и управления, интерфейс, передатчик, в качестве которого использован генератор ударного возбуждения и к второму выходу которого подключена передающая антенна, первый смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через первый формирователь строба соединен с вторым выходом интерфейса, и триггер, второй вход которого соединен с вторым выходом блока регулируемой задержки, последовательно включенные приемную антенну, второй смеситель стробоскопического преобразователя, второй вход которого через второй формирователь строба соединен с третьим выходом интерфейса, ключ, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый 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, линия задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блок сравнения, второй вход которого через формирователь эталонного напряжения соединен с восьмым выходом интерфейса, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к второму входу интерфейса, последовательно подключенные к первому выходу передатчика блок регулируемой задержки, перемножитель и фильтр нижних частот, отличающийся тем, что он снабжен вторым усилителем, дифференциатором и индикатором глубины залегания подповерхностных объектов, причем второй вход блока регулируемой задержки через второй усилитель соединен с выходом фильтра нижних частот, второй вход перемножителя через дифференциатор соединен с выходом второго смесителя, к второму выходу блока регулируемой задержки подключен индикатор глубины залегания подповерхностных объектов. A geophysical radar comprising a processing and control unit, an interface, a transmitter, which uses a shock excitation generator and a transmit 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 trigger, the second input of which is connected to the second output of the adjustable delay unit, a receiving antenna connected in series, the second mixer a stroboscopic converter, the second input of which is connected to the third output of the interface through the second gate driver, the key, the second input of which is connected to the trigger output, the first amplifier, the second input of which is connected via the digital-to-analog converter to the fourth output of the interface, to the fifth, sixth and seventh outputs of which are connected processing and control unit, sound and liquid crystal indicators, respectively, delay line, subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first amplifier I, the integrator, the division unit, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit, the comparison unit, the second input of which is connected to the eighth output of the interface through the voltage generator, and the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the second input of the interface, connected in series to the first the output of the transmitter is an adjustable delay unit, a multiplier and a low-pass filter, characterized in that it is equipped with a second amplifier, a differentiator and an indicator of the depth of the subsurface objects, the second input of the adjustable delay unit through the second amplifier connected to the output of the low-pass filter, the second input of the multiplier through the differentiator connected to the output of the second mixer, the depth indicator of subsurface objects is connected to the second output of the adjustable delay unit.
RU2010135749/28A 2010-08-18 2010-08-18 Geophysical radar set RU2447464C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135749/28A RU2447464C1 (en) 2010-08-18 2010-08-18 Geophysical radar set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135749/28A RU2447464C1 (en) 2010-08-18 2010-08-18 Geophysical radar set

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010135749A RU2010135749A (en) 2012-02-27
RU2447464C1 true RU2447464C1 (en) 2012-04-10

Family

ID=45851870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135749/28A RU2447464C1 (en) 2010-08-18 2010-08-18 Geophysical radar set

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2447464C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4504833A (en) * 1981-12-09 1985-03-12 Xadar Corporation Synthetic pulse radar system and method
US4937580A (en) * 1988-05-19 1990-06-26 Trustees Of Dartmouth College Geophysical radar apparatus and method
RU2105330C1 (en) * 1996-07-25 1998-02-20 Акционерное общество "Ассоциация "Радиоавионика" Geophysical radar
RU2234112C1 (en) * 2003-05-13 2004-08-10 Заренков Вячеслав Адамович Geophysical radar
RU2375729C1 (en) * 2008-10-06 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Geophysical radar
JP2010151603A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4504833A (en) * 1981-12-09 1985-03-12 Xadar Corporation Synthetic pulse radar system and method
US4937580A (en) * 1988-05-19 1990-06-26 Trustees Of Dartmouth College Geophysical radar apparatus and method
RU2105330C1 (en) * 1996-07-25 1998-02-20 Акционерное общество "Ассоциация "Радиоавионика" Geophysical radar
RU2234112C1 (en) * 2003-05-13 2004-08-10 Заренков Вячеслав Адамович Geophysical radar
RU2375729C1 (en) * 2008-10-06 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Geophysical radar
JP2010151603A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010135749A (en) 2012-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2671143B2 (en) Soil compaction measuring device
Leng et al. An innovative method for measuring pavement dielectric constant using the extended CMP method with two air-coupled GPR systems
US11841265B2 (en) Heterogeneous subsurface imaging systems and methods
RU2282875C1 (en) Building structure exploration device
RU2436130C2 (en) Method and system for radar probing earth interior
RU2375729C1 (en) Geophysical radar
RU2340913C2 (en) Remote substance detection method
RU2283519C1 (en) Geophysical complex gfk-1 for searching subsurface objects
JP2018063245A (en) Method of determining relative dielectric constant and method of detecting ground-embedded objects
RU2460090C1 (en) Apparatus for probing building structures
RU2447464C1 (en) Geophysical radar set
RU2433423C1 (en) Subsurface probing device
RU2390801C1 (en) Method of searching for artificial objects in earth and device for implementing said method
Pochanin et al. GPR for pavement monitoring
RU2234694C2 (en) Device for probing building constructions
RU2234112C1 (en) Geophysical radar
RU2194292C2 (en) Geophysical radar
RU2507505C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic drugs and apparatus for realising said method
RU2632564C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2105330C1 (en) Geophysical radar
RU161609U1 (en) COMPREHENSIVE RADAR SURFACE RADAR
RU2589886C1 (en) Apparatus for probing building structures
RU2723987C1 (en) Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation
RU227004U1 (en) Three-antenna georadar for detecting low-contrast objects
RU153907U1 (en) ACOUSTIC PROFILOGRAPH

Legal Events

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

Effective date: 20120819