RU2460090C1 - Apparatus for probing building structures - Google Patents
Apparatus for probing building structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460090C1 RU2460090C1 RU2011133012/08A RU2011133012A RU2460090C1 RU 2460090 C1 RU2460090 C1 RU 2460090C1 RU 2011133012/08 A RU2011133012/08 A RU 2011133012/08A RU 2011133012 A RU2011133012 A RU 2011133012A RU 2460090 C1 RU2460090 C1 RU 2460090C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- unit
- input
- antenna
- generator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях:The proposed device relates to the field of subsurface radar, and in particular to devices for determining the location and shape of heterogeneities and inclusions in building structures and structures, and can find application in the following areas:
- контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств;- counterintelligence activities to identify listening devices;
- оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов;- operational-search activities of law enforcement agencies;
- зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей;- sounding of building structures in order to determine the position of reinforcement, voids and other inhomogeneities;
- зондировании особо ответственных строительных сооружений (взлетно - посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов, тоннелей метрополитена, вокзалов, стадионов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них.- sounding of especially important building structures (runways, airfields, bridges, passages, subway tunnels, stations, stadiums, etc.) in order to identify hidden defects in them.
Известны устройства зондирования строительных конструкций (авт. свид. СССР №№321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1078385, 1092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1594477, 1721566; патенты РФ №№2044331, 2105330, 2121671, 2158015, 2234694, 2282875; патент ФРГ №2360778; патент Японии №57-17273; патент WO №2004102222; Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геодезии. - М., 1971; Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах. Спб.: Наука и техника, 2004, 280 с и другие).Known devices for sensing building structures (ed. Certificate of the USSR No. 321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1078385, 1092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1594477, 1721566; RF patents No. 204336; , 2105330, 2121671, 2158015, 2234694, 2282875; German patent No. 2360778; Japanese patent No. 57-17273; patent WO No. 2004102222; Petrovsky AD Radio wave methods in underground geodesy. - M., 1971; Dikarev V.I. , Zarenkov V.A., Zarenkov D.V. Methods and tools for detecting objects in covering environments.St. Petersburg: Nauka i Tekhnika, 2004, 280 s and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство зондирования строительных конструкций» (патент РФ № 2234694, G01N 22/02, 2002), которое и выбрано в качестве базового объекта.Of the known devices, the closest to the proposed one is the "Device for sensing building structures" (RF patent No. 2234694, G01N 22/02, 2002), which is selected as the base object.
Известное устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Это достигается путем исключений отражений от границы раздела воздух - строительная конструкция, квазистационарной составляющей, периодических вариаций электромагнитного поля Земли и использования последовательности радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного).The known device can improve the accuracy, resolution, reliability of detection and identification of heterogeneities and inclusions in building structures. This is achieved by eliminating reflections from the air - building structure interface, the quasi-stationary component, periodic variations in the Earth's electromagnetic field, and using a sequence of radio pulses with a small number of periods of high-frequency oscillations in each of them (up to one).
Использование сигналов малой длительности в качестве зондирующих сигналов определяет ряд специфических особенностей их регистрации. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обработки сигналов. Сущность данного метода заключается в том, что осуществляется регистрация не самого отраженного сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.The use of short duration signals as probing signals determines a number of specific features of their registration. However, the periodicity of the reflected signals allows the use of a stroboscopic method of signal processing. The essence of this method lies in the fact that the registration is not of the reflected signal itself, but of its individual samples, each of which is formed at different repetition periods of the given signal.
В известном устройстве сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принятого периодического сигнала, через линию 12 задержки поступает на второй вход триггера 11. Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 22 и открывает его. В исходном состоянии ключ 22 всегда закрыт.In the known device, the pulse generated in the receiver 7, which is the instantaneous value of the received periodic signal, is transmitted through the delay line 12 to the second input of the trigger 11. 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 22 and opens it. In the initial state, key 22 is always closed.
Линия 12 задержки необходима для наиболее полного управления влиянием отражений от границы раздела сред на работу усилителя 13 и последующих каскадов. Линия 12 задержки выбирается переменной, что обеспечивает устранение влияния прямого излучения передающей антенны 8 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух - строительная конструкция и от слоев различной глубины залегания, т.е. осуществляется «стробирование по вертикали», которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства строительной конструкции от границы раздела воздух - строительная конструкция до слоев различной глубины.The delay line 12 is necessary for the most complete control of the influence of reflections from the media interface on the operation of the amplifier 13 and subsequent stages. The delay line 12 is selected by a variable, which eliminates the influence of direct radiation of the transmitting antenna 8 and the signals reflected from the air-building interface and from layers of different depths, i.e. “vertical gating” is carried out, which provides sequential viewing of the subsurface space of the building structure from the air - building structure interface to layers of various depths.
Однако изменение линии 12 задержки осуществляется оператором вручную и она не обеспечивает автоматического определения глубины залегания неоднородностей и включений в строительной конструкции, что не позволяет точно определить место положения указанных неоднородностей и включений.However, the delay line 12 is changed manually by the operator and it does not automatically determine the depth of inhomogeneities and inclusions in the building structure, which does not allow to accurately determine the position of the indicated inhomogeneities and inclusions.
Технической задачей изобретения является повышение надежности обнаружения и идентификации подповерхностных объектов путем автоматического определения глубины их расположения в строительных конструкциях.An object of the invention is to increase the reliability of detection and identification of subsurface objects by automatically determining the depth of their location in building structures.
Поставленная задача решается тем, что устройство зондирования строительных конструкций, содержащее в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенный высокочастотный генератор, выполненный в виде генератора ударного возбуждения, и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, приемник высокочастотного сигнала, ключ, второй вход которого через триггер соединен со вторым выходом высокочастотного генератора, усилитель, линию задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого через интерфейс связан с портативной ЭВМ, при этом соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования этальнного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, передающая и приемная антенны объединены в антенный блок, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено блоком автоматической регулируемой задержки, перемножителем, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором и индикатором глубины залегания подповерхностного объекта, причем к второму выходы высокочастотного генератора последовательно подключены блок автоматической регулируемой задержки, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом приемника высокочастотного сигнала, фильтр нижних частот и экстремальной регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока автоматической регулируемой задержки, второй выход которой подключен ко второму входу триггера и индикатору глубины залегания подповерхностного объекта.The problem is solved in that the device for sensing building structures, containing, in accordance with the closest analogue, a series-connected high-frequency generator made in the form of a shock excitation generator, and a transmitting antenna, a series-receiving antenna, a high-frequency signal receiver, a key, the second input of which is connected via a trigger with the second output of the high-frequency generator, an amplifier, a delay line, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the amplifier, in a tagger, 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 output of the unit for generating the reference voltage, and an analog-to-digital converter, the output of which is connected via an interface to a portable computer, and the corresponding interface outputs are connected to a high-frequency generator, a receiver of a high-frequency signal, a unit for generating voltage, sound and liquid crystal indicators, the transmitting and receiving antennas are combined in an antenna unit k, differs from the closest analogue in that it is equipped with an automatic adjustable delay unit, a multiplier, a low-pass filter, an extreme regulator and an indicator of the depth of the subsurface object, and an automatic adjustable delay unit, a multiplier, the second input of which is connected to the second outputs of the high-frequency generator with the output of a high-frequency signal receiver, a low-pass filter and an extreme controller, the output of which is connected to the second input of the unit automatic adjustable delay, the second output of which is connected to the second input of the trigger and an indicator of the depth of the subsurface object.
Структурная схема устройства зондирования строительных конструкций представлена на чертеже. Устройство включает в себя: 1 - портативную ЭВМ; 2 - поверхность строительной конструкции; 3 - электронный блок в составе высокочастотного генератора 5 и приемника 7 высокочастотного сигнала; 4 - антенный блок, включающий пространственно совмещенные передающую антенну 8 и приемную антенну 9, 6 - контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ; 10 - объект, в качестве которого могут быть строительная арматура, пустоты и другие неоднородности, различные дефекты, подслушивающие устройства и. т.д.; 12 - коррелятор, 14 - линия задержки; 13 - усилитель; 15 - блок вычитания, 16 - интегратор, 17 - блок деления, 18 - блок формирования эталонного напряжения, 19 - блок сравнения, 20 - аналого-цифровой преобразователь, 21 - интерфейс, 22 - ключ, 24 - звуковой индикатор, 23 - жидкокристаллический индикатор, блок 25 автоматической регулируемой задержки, переключатель 26, фильтр 27 нижних частот, экстремальный регулятор 28 и индикатор 29 глубины залегания подповерхстного объекта.The structural diagram of the device for sensing building structures is shown in the drawing. The device includes: 1 - portable computer; 2 - surface of a building structure; 3 - an electronic unit comprising a high-frequency generator 5 and a receiver 7 of a high-frequency signal; 4 - antenna unit, including spatially combined transmitting antenna 8 and receiving antenna 9, 6 - controller for processing and entering data into a computer; 10 - an object, which can be building reinforcement, voids and other heterogeneities, various defects, listening devices and. etc .; 12 - correlator, 14 - delay line; 13 - amplifier; 15 - subtraction unit, 16 - integrator, 17 - division unit, 18 - reference voltage generating unit, 19 - comparison unit, 20 - analog-to-digital converter, 21 - interface, 22 - key, 24 - sound indicator, 23 - liquid crystal indicator , automatic adjustable delay unit 25, switch 26, low-pass filter 27, extreme regulator 28, and subsurface object depth indicator 29.
Причем к высокочастотному генератору 5 подключена передающая антенна 8. К выходу приемной антенны 9 последовательно подключены приемник 7 высокочастотного сигнала, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом триггера 11, усилитель 13, линия 14 задержки, блок 15 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя 13, интегратор 16, блок 17 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, блок 18 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 19 формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 20, интерфейс 21 и ЭВМ 1. Соответствующие выходы интерфейса 21 подключены к высокочастотному генератору 5, приемнику 9 высокочастотного сигнала, блоку 19 формирования эталонного напряжения, звуковому 24 и жидкокристаллическому 23 индикаторам.Moreover, a transmitting antenna is connected to a high-frequency generator 5. A receiver 7 of a high-frequency signal, a key 22, the second input of which is connected to the output of the trigger 11, an amplifier 13, a delay line 14, a subtraction unit 15, the second input of which is connected to the output of the receiving antenna 9, is connected in series. the output of the amplifier 13, the integrator 16, the division unit 17, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit 15, the comparison unit 18, the second input of which is connected to the output of the reference voltage generating unit 19, an analog-to-digital converter l 20, and interface 21 of computer 1. The respective outputs of the interface 21 are connected to a high frequency generator 5, RF signal receiver 9, the block 19 forming the reference voltage, the liquid crystal 24 and audio 23 indicators.
К выходу приемника 7 высокочастотного сигнала последовательно подключены перемножитель 26, второй вход которого через блок 25 автоматической регулируемой задержки соединен со вторым выходом высокочастотного генератора 5, фильтр 27 нижних частот и экстремальный регулятор 28, выход которого соединен со вторым входом блока 25 автоматической регулируемой задержки, к второму выходу которого подключены второй вход генератора 11 и индикатор 29 глубины залегания подповерхностного объекта.To the output of the receiver 7 of the high-frequency signal, a multiplier 26 is connected in series, the second input of which is connected through the block 25 of the automatic adjustable delay to the second output of the high-frequency generator 5, the low-pass filter 27 and the extreme regulator 28, the output of which is connected to the second input of the block 25 of the automatic controlled delay, the second output of which is connected to the second input of the generator 11 and the indicator 29 of the depth of the subsurface object.
Блок 25 автоматической регулируемой задержки, перемножитель 26, фильтр, 27 нижних частот и экстремальный регулятор 28 образуют коррелятор 12.Block 25 automatic adjustable delay, the multiplier 26, the filter, 27 low frequencies and the extreme regulator 28 form a correlator 12.
Принцип работы устройства основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования строительных конструкций, при котором оценивается изменение нестационарного электромагнитного поля, образованного отраженными от различных неоднородностей и включений электромагнитными волнами после их 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 5 ударного возбуждения и передающей антенной 8. На границе раздела строительная конструкция - неоднородность, характеризующейся скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный радиосигнал, возвращающийся к приемной антенне 9. Принимаемый сверхширокополосный радиосигнал с помощью стробоскопического приемника 7 претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Цифровой сигнал содержит информацию как о расположении неоднородности и включений, так и о их форме, материале и т.п. Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в ЭВМ 1 и отображается на экране визуального индикатора 23 в реальном масштабе-времени.The principle of operation of the device is based on the method of ultra-wideband radar sounding of building structures, in which the change in the unsteady electromagnetic field formed by reflected from various inhomogeneities and inclusions by electromagnetic waves after their 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 (up to one). The probing ultra-wideband radio signal is generated by the shock excitation generator 5 and the transmitting antenna 8. At the interface, the building structure is an inhomogeneity characterized by a jump in the relative permittivity and specific attenuation, a reflected radio signal is formed, which returns to the receiving antenna 9. The received ultra-wideband radio signal using a stroboscopic receiver time-scale conversion and digitization, convenient for presentation and processing. The digital signal contains information about the location of the heterogeneity and inclusions, as well as their shape, material, etc. The selection of useful information is carried out by processing in computer 1 and displayed on the screen of the visual indicator 23 in real time-time.
Устройство зондирования строительных конструкций работает следующим образом.A device for sensing building structures works as follows.
Основным режимом работы устройства является режим "Поиск". Этот режим устанавливается автоматически при включении устройства и используется при поиске и распознавании различных неоднородностей и включений, находящихся в строительных конструкциях.The main mode of operation of the device is the "Search" mode. This mode is set automatically when the device is turned on and is used when searching and recognizing various heterogeneities and inclusions in building structures.
При включении напряжения устанавливаются исходные режимы всех блоков устройства. По команде ЭВМ 1 генератор 5 ударного возбуждения формирует зондирующий сверхширокополосный сигнал в виде одного периода синусоиды амплитудой 20 В и длительностью 1 нс, излучаемый передающей антенной 8 в направлении поверхности 2 строительной конструкции.When the voltage is turned on, the initial modes of all units of the device are established. At the command of the computer 1, the shock excitation generator 5 generates a probe ultra-wideband signal in the form of a single sine wave amplitude of 20 V and a duration of 1 ns, emitted by the transmitting antenna 8 in the direction of the surface 2 of the building structure.
Обнаружение неоднородностей и включений в режиме «Поиск» осуществляется оператором путем перемещения вправо - влево, вперед - назад антенного блока 4, укрепленного на штанге и включающего пространственно совмещенные передающую 8 и приемную 9 антенны. При этом необходимо следить за тем, чтобы антенный блок 4 перемещался параллельно обследуемой поверхности 2 строительной конструкции на фиксированном расстоянии (5…10 см от нее). Скорость перемещения антенного блока 4 выбирается в зависимости от условий поиска и конфигурации строительной конструкции. При этом необходимо следить за тем, чтобы был обследован весь проверяемый участок поверхности 2 конструкции.Detection of heterogeneities and inclusions in the "Search" mode is carried out by the operator by moving to the right - left, forward - backward of the antenna unit 4, mounted on the rod and including the spatially combined transmitting 8 and receiving 9 antennas. In this case, it is necessary to ensure that the antenna unit 4 moves parallel to the examined surface 2 of the building structure at a fixed distance (5 ... 10 cm from it). The speed of movement of the antenna unit 4 is selected depending on the search conditions and the configuration of the building structure. In this case, it is necessary to ensure that the entire inspected area of the surface 2 of the structure is examined.
Электромагнитная волна, отражающаяся от неоднородности 10, воздействует на приемную антенну 9. На эту же антенну воздействуют мешающие прямое излучение генератора 5 и отраженный сигнал от границы раздела воздух - строительная конструкция. Часть энергии зондирующего сигнала с второго выхода высокочастотного генератора 5 поступает на первый вход триггера 11, который переводится в первое (нулевое) состояние. На выходе триггера 11 формируется отрицательно напряжение.An electromagnetic wave reflected from the inhomogeneity 10 acts on the receiving antenna 9. This antenna is also affected by the direct radiation interfering with the generator 5 and the reflected signal from the air-building interface. Part of the energy of the probe signal from the second output of the high-frequency generator 5 is supplied to the first input of the trigger 11, which is translated into the first (zero) state. The output of the trigger 11 is formed negatively voltage.
Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и неоднородности 10, с выхода приемной антенны 9 поступает на первый вход приемника 7, на второй вход которого подается через интерфейс 21 короткий строб - импульс с ЭВМ 1.The reflected signal containing information on the interface between media and heterogeneity 10, from the output of the receiving antenna 9 is fed to the first input of the receiver 7, the second input of which is supplied via the interface 21 with a short strobe pulse from computer 1.
Часть энергии зондирующего сигнала со второго (опорного) выхода высокочастотного генератора 5 одновременно поступает через блок 25 автоматической регулируемой задержки, обеспечивающий переменную временную задержку τ, на первый вход перемножителя 26, на второй вход которого подается отраженный сигнал с выхода приемника 7, время запаздывания которого определяется выражением:Part of the energy of the probe signal from the second (reference) output of the high-frequency generator 5 is simultaneously supplied through the automatic adjustable delay unit 25, which provides a variable time delay τ, to the first input of the multiplier 26, to the second input of which the reflected signal from the output of the receiver 7, the delay time of which is determined expression:
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 корреляционная функция R(τ). Экстремальный регулятор 28, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 27 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 25 автоматической регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ, равную τз (τ=τз), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ).The voltage obtained at the output of the multiplier 26 is passed through a low-pass filter 27, at the output of which a correlation function R (τ) is formed. The extreme controller 28, designed to maintain the maximum value of the correlation function R (τ) and connected to the output of the low-pass filter 27, acts on the control input of the automatic adjustable delay unit 25 and maintains the delay τ introduced by it equal to τ s (τ = τ s ), which corresponds to the maximum value of the correlation function R (τ).
Шкала индикатора 29, подключенного ко второму выходу блока 25 автоматической регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение глубины расположения подповерхностного объекта в строительной конструкции.The scale of the indicator 29, connected to the second output of the block 25 automatic adjustable delay, allows you to directly read the measured value of the depth of the subsurface object in the building structure.
Сформированный на втором выходе блока 25 автоматической регулируемой задержки импульс, соответствующий временной задержке τ>τз, поступает на второй вход триггера 11.The pulse generated at the second output of the automatic adjustable delay unit 25, corresponding to the time delay τ> τ s , is supplied to the second input of the trigger 11.
Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 22 и открывает его. В исходном состоянии ключ 22 всегда закрыт. Коррелятор 12 автоматически определяет глубину залегания подповерхностного объекта и обеспечивает устранение влияния прямого излучения передающей антенны 8 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух - строительная конструкция и от слоев различной глубины залегания, т.е. осуществляется «стробирование по вертикали», которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства строительной конструкции от границы раздела воздух - строительная конструкция до слоев различной глубины.The latter is transferred to the second (single) state, in which a positive voltage is formed at its output. This voltage is supplied to the control input of the key 22 and opens it. In the initial state, key 22 is always closed. The correlator 12 automatically determines the depth of the subsurface object and eliminates the influence of direct radiation of the transmitting antenna 8 and signals reflected from the air-building structure and from layers of different depths, i.e. “vertical gating” is carried out, which provides sequential viewing of the subsurface space of the building structure from the air - building structure interface to layers of various depths.
«Стробирование по горизонтали » позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающейся от неоднородности или включения, надежно выделять в подповерхностных слоях строительной конструкции неоднородности, включения и т.п. Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляется периодическое измерение напряженности поля и операция нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируется разностный сигнал, делится разностный сигнал на проинтегрированный разностный сигнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии неоднородности или включения.“Horizontal gating” allows against the background of electromagnetic field variations, not related to the electromagnetic wave reflected from the inhomogeneity or inclusion, to reliably isolate heterogeneity, inclusion, etc. in the subsurface layers of the building structure. To exclude the influence of periodic and 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 carried out, i.e. the difference signal is integrated, the difference signal is divided 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 heterogeneity or inclusion.
Для этого сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принимаемого периодического сигнала, отраженного от неоднородности 10, через открытый ключ 22 после усиления в усилителе 13 поступает на блок 15 вычитания непосредственно и через линию 14 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 14 задержки до момента сравнения его с последующим импульсом в блоке 15 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на проинтегрированный разностный сигнал производится в блоках 16 и 17. В блоке 18 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, формируемым блоком 19. При превышении порогового уровня сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20, где он преобразуется в цифровую форму и поступает через интерфейс 21 на ЭВМ 1.For this, the pulse generated in the receiver 7, which is the instantaneous value of the received periodic signal reflected from the inhomogeneity 10, through the public key 22 after amplification in the amplifier 13 is fed to the subtraction unit 15 directly and through the delay line 14. 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 14 until it is compared with the subsequent pulse in the subtraction unit 15. The operations of integrating the difference signal and dividing the difference signal by the integrated difference signal are performed in blocks 16 and 17. In block 18, the normalized signal is compared with the threshold value of the signal generated by block 19. When the threshold level is exceeded, the signal is input to the analog-to-digital converter 20, where it is converted to digital form and enters through the interface 21 on the computer 1.
После аналого-цифрового преобразования данные через плату интерфейса 21 поступают в ЭВМ 1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 23, частоты вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток которого могут варьироваться в определенных пределах. На экране индикатора 23 в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина неоднородности и включений исследуемой строительной конструкции.After analog-to-digital conversion, the data through the interface board 21 enters the computer 1, and then on the screen of the liquid crystal display 23, the vertical (horizontal) and horizontal (frame) frequencies of which can vary within certain limits. On the screen of the indicator 23 in real time there is a flat brightness picture of the heterogeneity and inclusions of the investigated building structure.
Максимальная амплитуда принимаемого сигнала сравнивается с установленным пороговым значением, при превышении которого включается звуковой индикатор 24.The maximum amplitude of the received signal is compared with the set threshold value, above which the audible indicator 24 is turned on.
Появление звукового сигнала и визуального сигнала на экране требует остановки оператора и свидетельствует о том, что в зоне обнаружения антенного блока 4 находится неоднородность и включение, природу происхождения которой следует установить, а при необходимости, уточнить ее местоположение и форму.The appearance of an audio signal and a visual signal on the screen requires the operator to stop and indicates that there is heterogeneity and inclusion in the detection area of the antenna unit 4, the nature of the origin of which should be established and, if necessary, clarified its location and shape.
Для анализа обнаруженной неоднородности следует выполнить ее сканирование (перемещение антенного блока 4 от границы обнаружения до границы потери) со скоростью, определяемой световой строкой на экране индикатора 23. Режим «Сканирование» и формирование вертикального среза строительной конструкции с обнаруженной неоднородностью осуществляется переходом из режима «Поиска» нажатием кнопки «Сканирование», расположенной на передней панели устройства. Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора 23 появляется радиолокационный образ неоднородности или включения, дающий представление о форме и размерах неоднородности (включения).To analyze the detected heterogeneity, it should be scanned (moving the antenna unit 4 from the detection boundary to the loss boundary) at a speed determined by the light bar on the indicator screen 23. The Scan mode and the formation of a vertical slice of the building structure with the detected heterogeneity are carried out by switching from the Search mode ”By pressing the“ Scan ”button located on the front panel of the device. 20 s after signal processing, the radar image of the heterogeneity or inclusion appears on the screen of the indicator 23, giving an idea of the shape and size of the heterogeneity (inclusion).
По желанию оператора контрастность изображения можно изменять соответствующими кнопками в сторону увеличения или уменьшения.At the request of the operator, the contrast of the image can be changed with the corresponding buttons in the direction of increase or decrease.
Для идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране индикатора 23 при идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимся в памяти ЭВМ 1 эталоном высвечивается соответствующее название, например «неоднородность №2». В случае несоответствия выводится сообщение «неоднородность не опознана».To identify the detected heterogeneity with the existing standards, the operator needs to turn to the trained algorithm, while on the screen of the indicator 23, when identifying the detected heterogeneity with the reference available in the computer memory 1, the corresponding name is displayed, for example, "heterogeneity No. 2". In case of discrepancy, the message “heterogeneity is not recognized” is displayed.
Для определения материала обнаруженной неоднородности (включения) оператор нажатием соответствующей кнопки переходит к базовому алгоритму. На экране выводится сообщение о типе материала: «Металл», «Композит», «Пластик» и т.д.To determine the material of the detected heterogeneity (inclusion), the operator, by pressing the appropriate button, proceeds to the basic algorithm. A message about the type of material is displayed on the screen: “Metal”, “Composite”, “Plastic”, etc.
Нажатием кнопки «Сканирование» и перемещение антенного блока 4 над неоднородностью (включением) дает возможность провести при необходимости повторное обследование неоднородности (включения) по критерию базового и обучаемого алгоритмов.By pressing the “Scan” button and moving the antenna unit 4 over the heterogeneity (inclusion), it is possible to conduct a repeated examination of the heterogeneity (inclusion) if necessary according to the criterion of the basic and trained algorithms.
Идентификация обнаруженной неоднородности (включения) по обучаемому алгоритму, распознавание типа материала по базовому алгоритму, анализ оператором изображения и «среза» неоднородности (включения) позволяет оператору принять решение о дальнейших действиях относительно обнаруженной неоднородности (включения) и продолжения разведки.The identification of the detected heterogeneity (inclusion) 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 heterogeneity (inclusion) allows the operator to decide on further actions regarding the detected heterogeneity (inclusion) and to continue exploration.
Взаимодействие ЭВМ 1 с остальными узлами устройства, а также организация управления работой осуществляется через схемы интерфейса 21.The interaction of the computer 1 with the other nodes of the device, as well as the organization of the management of work is carried out through the interface circuit 21.
Органы управления, коммутации и индикации вынесены на общую панель управления. Различные варианты использования дисплея в режиме поиска, а также работа устройства во вспомогательных режимах не изменяют сути описанных физических процессов, а определяются только программой работы ЭВМ 2.Controls, switching and indication are placed on a common control panel. Various options for using the display in 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 computer program 2.
Предлагаемое устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительные конструкции. Это достигается путем исключения отражений от границы раздела воздух - строительная конструкция, квазистационарной составляющей, периодических вариаций электромагнитного поля Земли и использования последовательности радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного).The proposed device allows to increase the accuracy, resolution, reliability of detection and identification of heterogeneities and inclusions in building structures. This is achieved by eliminating reflections from the air - building structure interface, the quasi-stationary component, periodic variations in the Earth's electromagnetic field, and using a sequence of radio pulses with a small number of periods of high-frequency oscillations in each of them (up to one).
Использование сигналов малой длительности в качестве зондирующих сигналов определяет ряд специфических особенностей их регистрации. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обработки сигналов. Сущность данного метода заключается в том, что осуществляется регистрация не самого исследуемого сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.The use of short duration signals as probing signals determines a number of specific features of their registration. However, the periodicity of the reflected signals allows the use of a stroboscopic method of signal processing. The essence of this method lies in the fact that the registration is carried out not of the investigated signal itself, but of its individual samples, each of which is formed at different repetition periods of the given signal.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом и другими устройствами аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности обнаружения и идентификации подповерхностных объектов. Это достигается путем автоматического определения глубины расположения подповерхностных объектов.Thus, the proposed device in comparison with the base object and other devices of similar purpose provides increased reliability of detection and identification of subsurface objects. This is achieved by automatically determining the depth of the location of subsurface objects.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133012/08A RU2460090C1 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Apparatus for probing building structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133012/08A RU2460090C1 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Apparatus for probing building structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2460090C1 true RU2460090C1 (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=46937911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133012/08A RU2460090C1 (en) | 2011-08-02 | 2011-08-02 | Apparatus for probing building structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2460090C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533311C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-11-20 | ООО "Ди-Эс-Эр" | Apparatus for probing building structures |
| RU2589746C1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-07-10 | Учреждение науки "Инженерно-конструкторский центр сопровождения эксплуатации космической техники" (Учреждение науки ИКЦ СЭКТ) | Apparatus for probing building structures |
| RU2589886C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Apparatus for probing building structures |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234694C2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-08-20 | Заренков Вячеслав Адамович | Device for probing building constructions |
| WO2004102222A1 (en) * | 2003-05-13 | 2004-11-25 | Fujitsu Limited | Object detector, method for detecting object, program for detecting object, distance sensor |
| RU2282875C1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-08-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Building structure exploration device |
| RU2375729C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Geophysical radar |
-
2011
- 2011-08-02 RU RU2011133012/08A patent/RU2460090C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234694C2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-08-20 | Заренков Вячеслав Адамович | Device for probing building constructions |
| WO2004102222A1 (en) * | 2003-05-13 | 2004-11-25 | Fujitsu Limited | Object detector, method for detecting object, program for detecting object, distance sensor |
| RU2282875C1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-08-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Building structure exploration device |
| RU2375729C1 (en) * | 2008-10-06 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Geophysical radar |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533311C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-11-20 | ООО "Ди-Эс-Эр" | Apparatus for probing building structures |
| RU2589746C1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-07-10 | Учреждение науки "Инженерно-конструкторский центр сопровождения эксплуатации космической техники" (Учреждение науки ИКЦ СЭКТ) | Apparatus for probing building structures |
| RU2589886C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Apparatus for probing building structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pochanin et al. | Advances in short-range distance and permittivity ground-penetrating radar measurements for road surface surveying | |
| Abraham et al. | Non-destructive testing of fired tunnel walls: the Mont-Blanc Tunnel case study | |
| RU2282875C1 (en) | Building structure exploration device | |
| CN101620203B (en) | Deficiency ultrasonic detecting equipment of mechanical equipment based on wavelet theory | |
| RU2460090C1 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| Li et al. | Condition assessment of concrete pavements using both ground penetrating radar and stress-wave based techniques | |
| WO2018193441A1 (en) | High resolution underground analysis | |
| Amir et al. | Recent advances in ultrasonic pile testing | |
| RU2234694C2 (en) | Device for probing building constructions | |
| RU2375729C1 (en) | Geophysical radar | |
| JP2011141211A (en) | Apparatus, method, and program for evaluating defect of underground structure | |
| RU2533311C2 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| RU2589886C1 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| RU90574U1 (en) | ACTIVE HYDROLOCATOR | |
| Rasol et al. | Analysis and calibration of ground penetrating radar shielded antennas | |
| RU2501032C1 (en) | Method of determining permeability of barrier for broadband radar probing radiation | |
| US5247302A (en) | Entropy-based signal receiver | |
| RU2234112C1 (en) | Geophysical radar | |
| RU2433423C1 (en) | Subsurface probing device | |
| RU2589746C1 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| RU2593824C1 (en) | Sonar method for detecting underwater objects in controlled water area | |
| Pochanin et al. | GPR for pavement monitoring | |
| RU2194292C2 (en) | Geophysical radar | |
| RU2447464C1 (en) | Geophysical radar set | |
| JP2003149214A (en) | Nondestructive inspecting method and its apparatus using ultrasonic sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130803 |