导读:本文包含了冲击型探地雷达论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:脉冲,步进,时间,数据采集,回波,结构,仿真器。
冲击型探地雷达论文文献综述
王宪楠[1]（2018）在《冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究》一文中研究指出探地雷达(GPR,Ground Penetrating Radar)技术是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法,广泛应用于各种近地表探测。GPR应用趋于多样化,包括地质工程探测、沉积物探测、冰川探测、军事应用和考古探测等。探地雷达具有无损探测,高效率,高分辨率,结果直观等优点。由于探地雷达应用领域的扩展,已经远远超出了“探地”的范畴,到目前为止,探地雷达已经成为一种常规的探测技术,可以解决很多实际探测应用问题,因此,对于探地雷达系统的要求也不断地提高,目前国外的商业探地雷达系统种类很多,但价格昂贵,因此,研究探地雷达系统技术对国产探地雷达仪器的开发以及对地球物理工程应用具有重要意义。冲击脉冲探地雷达属于时间域探地雷达,也称为无载波探地雷达。时间域探地雷达应用比较广泛,属于超宽带雷达的一种,它将电磁波脉冲通过天线一次性地发射出去,发射的是无载波电磁脉冲信号,并采用宽带的接收机接收经过不同介质的电磁脉冲回波信号,电磁波在不同介质传中的传播路径、波形和电磁场强度会有所不同,分析采集到回波信号的时间、幅度以及波形特点来判断地层结构和目标体信息。时间域探地雷达以脉冲式探地雷达为主,它在商用探地雷达中占统治地位,使用简单,而且冲击脉冲探地雷达具有探测穿透能力强、分辨率高、功耗小、结构简单等优点,广泛应用于地质工程探测的各个领域。冲击脉冲探地雷达系统的组成主要包括时间域脉冲源、收发天线系统、数据采集部分与数据处理等。本文主要研究了一种冲击脉冲探地雷达系统的硬件组成,对系统的主要单元进行了基础研究,研究内容包括脉冲源、采集与控制、系统天线,通过实验对本文所设计的探地雷达系统进行测试,分析测试结果。首先,本文对探地雷达的发展阶段和国内外发展情况做了详细的阐述,介绍了探地雷达技术及理论基础,同时给出了冲击脉冲探地雷达系统关键技术的总体设计方案和技术指标,对于冲击脉冲探地雷达系统来说,必须选择合适的系统参数,包括脉冲信号的宽度、幅度、天线的中心频率以及数据采样率等。其次,对探地雷达脉冲源进行设计,基于雪崩叁极管的雪崩效应产生的脉冲信号通常为单极性,然而实际探测雷达装置中往往需要双极性脉冲信号,以便于与天线连接。本文所设计的探地雷达脉冲源能够产生双极性纳秒级脉冲信号,以雪崩叁极管脉冲发生电路为核心,采用一个雪崩晶体管来产生具有快速上升沿的时域脉冲信号。利用Multisim电路仿真软件,分析影响脉冲源输出信号的主要因素,合理设置元器件参数,优化电路结构,制作基于雪崩叁极管的双极性脉冲源电路。本文设计的脉冲源电路结构简单、性能稳定,输出波形良好,且无拖尾现象,产生的双极性脉冲信号幅度、宽度、频率、重复率等指标均满足探地雷达系统的基本要求。然后,设计与脉冲源互相匹配的探地雷达天线,天线是探地雷达系统重要组成部分之一,探地雷达系统的天线一般为宽带对称天线,天线的性能会影响探地雷达的探测结果,天线的技术指标要与设计的脉冲源互相匹配,脉冲信号馈电给天线。天线的设计需要考虑到宽带信号中心频率的选择,用于冲击脉冲探地雷达系统的典型天线形式为蝶形振子天线或偶极子天线。本文设计了这两种天线,蝶形天线和平面偶极天线,利用HFSS电磁仿真软件进行设计与分析,研究探地雷达天线的形状和尺寸,分析天线的回波损耗、辐射性能,优化天线模型,根据仿真模型,对所设计的天线进行加工制作,实际天线使用网络分析仪测试,测试结果表明所设计的探地雷达天线具有频带宽、方向性好、时间域信号不失真的特性,表现优异,本文设计的两种天线均可适用于探地雷达系统。再次,完成数据采集与控制系统的设计,在分析实时采样和等效采样两种采样技术基础之上,本系统采用等效采样技术,该方案对现有的模数转换芯片的依赖性相对较小,通过对采样时间精确的延迟控制,实现回波信号的采集,更容易满足探地雷达数据采集系统要求。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现系统的时序控制,实现了探地雷达数据的采集、缓存和传输,通过USB通信电路将采集到的探地雷达数据传输到计算机中后,可对保存的数据进行处理与分析,同时设计了基于Labview的探地雷达界面显示,便于观察采集数据回波信号波形。利用窄方波信号和正弦信号模拟探地雷达回波信号对采集模块功能进行了验证,测试效果良好。最后,过对脉冲源电路、天线系统以及采集单元进行整合,通过整体测试来验证本文设计的冲击脉冲探地雷达系统的正确性和可行性,合理设计实验方案,观察采集结果。实验首先对探地雷达直达波信号和反射信号进行了测试,单道数据波形直达波信号和反射波信号波形均显示正确合理。本文还采用共偏移距的探测方式,对整条测线进行数据采集,由于受噪声干扰严重,对采集到的探地雷达数据进行去噪来提高数据成像质量,突出目标体位置。对去噪后的探地雷达数据结果进行分析,实测剖面中目标体清晰可见,实验结果表明本文设计的冲击脉冲探地雷达系统具有探测目标体的能力,整个系统工作稳定。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01）
程昌彦[2]（2017）在《冲击型探地雷达的设计与研究》一文中研究指出探地雷达是一种有效的无损探测仪器,在地质勘探方面具有广泛的应用前景。在探地雷达的各种体制结构中,冲击型探地雷达因其结构简单、探测效果良好等特点而被广泛采用。本文主要围绕冲击型探地雷达的脉冲源和数据采集系统展开研究。为了简化系统的结构,提高系统的性能,降低系统的功耗,提出了一种基于FPGA和MCU架构的设计方案。该方案以FPGA作为主控芯片,MCU辅助系统通信和功耗控制,既保证了系统良好的工作性能,又具有出色的低功耗特性。冲击型探地雷达的发射机需要一个高功率的超宽带脉冲。系统采用了雪崩叁极管设计方案实现超宽带脉冲。在分析了雪崩叁极管的击穿特性的基础上,设计并制作了双极性脉冲源电路。实验测试,该电路输出脉冲最大幅度可达到100V,脉冲宽度为7ns。数据采集系统采用等效采样的设计方案。为了回避高速采样门的设计,等效采样采样选用了可控延时器配合宽带模数转换器的思想,其中,可编程延时器选用MC100EP196,模数转换器选用AD9629。MC100EP196的最小延时步长为10ps,所以,理论上该系统的等效采样率可达到100GSa/s。在该部分的设计中,(1)在详细说明等效采样原理的基础上,分析了系统方案的可行性;(2)等效采样的控制系统由FPGA设计。通过FPGA的高速逻辑设计,调节采集时钟的精延时和粗延时,以及发射触发脉冲和采样时钟的同步,实现了雷达回波的数据采集;(3)设计了前端保护电路,该电路采用二极管限幅电路,允许输入端输入最高脉冲达到近100V。这样采集系统可用于收发一体的天线系统。(4)利用STM32F103作为雷达的电源管理模块,在长时间接收不到工作命令或者收到待机命令时,切断发射机和数据采集模块的电源,实现系统的低功耗。为了检验系统的性能,对系统进行了系列测试。其中包括时钟信号完整性的测试,数据采集系统的测试。根据测试结果和采集回波的效果图可知,该方案能够实现对较低频探地雷达回波的采集,等效采样率为20GSa/s时,测试效果良好。(本文来源于《长江大学》期刊2017-04-01）
钟升[3]（2016）在《多频率冲击脉冲探地雷达数据处理方法的研究》一文中研究指出探地雷达作为一种无损地球物理探测技术,具有使用方便、探测精度高等优点,目前已被应用于火星探测等领域。最大探测深度和探测分辨率是衡量脉冲型探地雷达性能的重要指标,两者均受雷达天线中心频率的影响,并且相互制约。然而目前大部分商业探地雷达都采用一部主机搭配一种雷达天线的形式,这使得其难以兼顾不同探测深度和探测分辨率的应用要求。针对这种情况,本课题组进行了探测深度可选的多频率冲击脉冲探地雷达的相关技术研究,其中本文主要研究多频率冲击脉冲探地雷达探测数据处理方法,主要研究工作内容如下:(1)分析传统探地雷达的不足,提出了多频率冲击脉冲探地雷达的设计方案,并确立了其性能设计指标;分析了探测数据的形式及其图像的特点。(2)通过对探地雷达噪声信号来源与特性的分析,建立了衡量去噪效果的评价指标,研究了几种去背景噪声方法。针对背景噪声矩阵去噪法在去噪过程中容易产生“能量偏移”的缺陷,提出了一种改进措施,并进行了实验验证。(3)针对点状探测目标在成像时会产生失真的特点,基于插值和NUFFT的两种Stolt偏移成像方法,实现了其成像算法,并对算法效率进行了分析。上述方法在多频率冲击脉冲探地雷达数据处理软件开发过程中得到了应用。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
马兴[4]（2015）在《基于FPGA冲击脉冲探地雷达信号采集系统的研究》一文中研究指出探地雷达是一种利用高频电磁脉冲对地下物质进行信息获取的探测方法，根据接收到回波信号的变化信息，对地下介质的结构、位置、形态进行合理推断。冲击脉冲探地雷达以其速度快、分辨率高、频带宽、无损性等优点成为当前市场中应用最为广泛的探测设备，其回波信号携带大量的地下信息，获取的信息越多，所探测未知区域越清晰。因此，对冲击脉冲探地雷达采集系统的研究具有重要的价值和意义。本文首先介绍了冲击脉冲探地雷达的工作原理，根据其脉冲信号的特性和参数的要求对冲击脉冲探地雷达的结构进行系统研究，在此基础上利用高速ADC芯片设计一种对冲击脉冲探地雷达回波信号的采集方案。采集系统以FPGA为核心，控制系统中各部分工作，对于高速信号要以差分的方式进行采集，以保证信号的稳定性。采集到的高速数据利用FPGA内部丰富的RAM块资源自定制FIFO进行多级缓存降速处理，最终以低于采样频率几倍的速率通过USB总线传至上位机，以便于后续的数据处理工作。系统利用FPGA及USB接口，使数据采集达到实时性的效果。本文研究的是冲击脉冲探地雷达信号采集系统，其核心的部分是利用FPGA控制高速ADC采集和数据的缓存存储。系统通过对硬件电路和软件部分的调试，得到了FPGA设计部分正确的仿真，实现了对占空比较低的窄脉冲信号和高频正弦信号的采集测试以及原始波形和频谱的恢复。本系统方案设计合理，能够实现对冲击脉冲探地雷达回波信号的正确采集与存储。(本文来源于《沈阳航空航天大学》期刊2015-01-07）
贾海亮[5]（2011）在《冲击脉冲探地雷达系统的设计与实现》一文中研究指出冲击脉冲探地雷达是目前市场上应用最为广泛的地下探测设备。主要是利用高频电磁波对浅层、中层或深层地下目标体以及地下地质结构进行探测。冲击脉冲探地雷达主要向地下重复发射纳秒级快速、高压窄脉冲,具有较宽的频带,回波信号中含有丰富的信息量,容易识别地下目标体。冲击脉冲探地雷达具有分辨率高、无损性、探测效率高、宽频带、体积小等优点,被广泛的应用在地质探测、路基检测、桥梁工程检测等工程领域中。国外对该体制的探地雷达发展的较早,但是国内起步较晚,技术还不是很完善,对冲击脉冲体制的探地雷达进行深入研究具有重要的意义。本文首先根据冲击脉冲探地雷达系统的基本原理、参数的选择以及系统的技术特点,提出了冲击脉冲探地雷达系统的整体结构;其次对冲击脉冲探地雷达发射信号产生电路和接收电路做了细致的研究并制作实际的电路;最后对冲击脉冲探地雷达的主控系统做了深入细致研究与设计。发射脉冲信号产生电路主要是利用雪崩叁极管的雪崩效应,瞬间产生高压、快速的脉冲信号,先利用仿真软件对脉冲信号产生电路进行仿真,根据电路中各元器件参数对发射脉冲信号的影响确定电路中各元器件的参数,制作实际的电路,并调试确定最终的电路。回波信号是高频窄脉冲信号,接收电路主要利用等效时间采样技术对回波信号进行采集,让高频信号变为低频信号,在送至A/D转换器进行数据采集。冲击脉冲探地雷达主控系统主要采用可编程逻辑器件CPLD和单片机控制。CPLD主要控制步进延时脉冲信号发生器产生步进延时脉冲以及对控制存储器对A/D转换后的数据进行存储。单片机主要从存储器中读取数据通过串行通信接口传输给PC机,进行后续处理。本文主要对冲击脉冲探地雷达系统的硬件进行研究与设计,从PCB的设计与制作,到硬件电路的调试,能够实现冲击脉冲探地雷达信号的发射与接收,并能对回波信号进行数据采集与存储。(本文来源于《沈阳航空航天大学》期刊2011-12-09）
屈义萍,刘四新,徐晓林[6]（2010）在《冲击脉冲型探地雷达等效采样方法的研究》一文中研究指出提出一种对探地雷达回波信号这种高频率的信号进行采集的方法,即等效时间采样方法.并设计实现了等效时间采样的具体电路,包括产生步进采样脉冲的高精度步进系统、采样门电路等,通过实验证明该方法的有效性。(本文来源于《电子测量技术》期刊2010年01期）
屈义萍[7]（2009）在《冲击脉冲探地雷达发射与接收电路的设计》一文中研究指出探地雷达是通过发射高频电磁波,利用地下介质不连续性探测目标体及地质现象的一种有效的地球物理探测方法,亦称地质雷达。具有探测速度快、无损、分辨率高等特点,广泛应用于地质勘测、工程质量检测等众多领域。目前,商业化的探地雷达多为冲击脉冲探地雷达,对其深入研究具有重要的意义和价值。本文首先介绍冲击脉冲探地雷达的基本原理,依据冲击脉冲探地雷达选择条件和测量参数的要求,深入对冲击脉冲探地雷达系统结构进行研究,重点为雷达发射信号产生电路和接收端数据采集电路。脉冲信号的发射电路作为天线系统的一部分,不同中心频率的天线具有不同的发射电路,发射电路只产生该天线所需要的窄脉冲信号,通过更换天线选择所需要的中心频率信号以达到探测的目的。而雷达发射信号主要利用叁极管的雪崩效应产生瞬间的高脉冲电流来实现,利用现有的仿真软件multisim对电路进行设计、仿真、分析,探讨影响波形的主要因素,确定具体参数,设计出实际电路。由于冲击脉冲探地雷达所发射的信号通常为ns级窄脉冲信号,在接收电路中,对如此高的信号无法进行直接数据采集,通常采用基于等效时间取样方法来实现数据的采集。在可编程逻辑器件CPLD和单片机的控制下,通过采用集成化的高精度数字可编程延时器AD9500产生所需要的步进延时时间,A/D转换器将模拟信号进行采集并缓存在双口RAM中,利用单片机的串口通信将采集的数据传输给PC机进行保存,以待后续处理。尽管本文提出的数据采集方法无法达到实时数据显示的功能,但基本上可以实现对探地雷达回波信号的采集,具有集成度高,编程灵活,可扩展性强等优点。(本文来源于《沈阳航空工业学院》期刊2009-12-24）
占宝剑,水中和,王桂明,王伟[8]（2008）在《探地雷达-冲击回波联合检测法在混凝土箱梁检测中的应用》一文中研究指出探地雷达和冲击回波两种无损检测技术均有各自的不足。本文将两种手段有机的结合,应用于某工程混凝土箱梁的质量检测。对检测结果的验证表明,探地雷达—冲击回波联合检测法在混凝土箱梁结构缺陷的定性和定位评价中,具有高效性和精确性,测试精度满足工程检测的实际需要。(本文来源于《第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集》期刊2008-10-01）
严明,田茂,甘露,赵茂泰[9]（2007）在《冲击型探地雷达回波信号的等效采样方法研究》一文中研究指出提出了一种基于等效时间采样方法的冲击型探地雷达回波信号高速采样系统,设计实现了等效时间采样的关键电路,包括步进采样脉冲发生器、采样门电路。实验证明了使用该方法采样回波信号的有效性。(本文来源于《武汉大学学报(信息科学版)》期刊2007年04期）
姜南[10]（2007）在《冲击脉冲探地雷达天线技术研究》一文中研究指出探地雷达越来越多地被用来探测地表浅层的埋藏物或地下结构，近年来已经成为一个热门课题。探地雷达是利用电磁波方法探测地下目标，它一般采用超宽带短脉冲信号，从而要求天线也应具有超宽带特性以及较好的保形性。所以说，天线是冲击脉冲探地雷达系统中至关重要的部分，也是本文的研究重点。本文针对“冲击脉冲探地雷达天线技术研究”课题，对探地雷达的发展历史，冲击脉冲探地雷达的工作原理，冲击脉冲探地雷达天线的设计做了较为细致的研究。然后提出探地雷达天线优化的两种方法：一种方法是基于电磁带隙(EBG)结构的天线设计，通过使用叁维电磁场仿真软件HFSS分析基于EBG结构的对称振子和阿基米德螺旋天线，由仿真结果可以得到使用EBG结构后天线具有单向辐射特性，前向增益增加，而且天线截面高度大大减小；另一种方法是采用弯曲臂法对阿基米德螺旋天线的小型化设计，HFSS仿真结果表明此小型化模型可以很好地满足冲击脉冲GPR系统的天线设计要求。本文以阿基米德螺旋天线为基础，研究它的改进形式，在保证探地雷达天线主要性能不变甚至提高的前提下，EBG结构和弯曲臂法的应用可以减小天线的尺寸，从而达到小型化的目的。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2007-01-01）
冲击型探地雷达论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
探地雷达是一种有效的无损探测仪器,在地质勘探方面具有广泛的应用前景。在探地雷达的各种体制结构中,冲击型探地雷达因其结构简单、探测效果良好等特点而被广泛采用。本文主要围绕冲击型探地雷达的脉冲源和数据采集系统展开研究。为了简化系统的结构,提高系统的性能,降低系统的功耗,提出了一种基于FPGA和MCU架构的设计方案。该方案以FPGA作为主控芯片,MCU辅助系统通信和功耗控制,既保证了系统良好的工作性能,又具有出色的低功耗特性。冲击型探地雷达的发射机需要一个高功率的超宽带脉冲。系统采用了雪崩叁极管设计方案实现超宽带脉冲。在分析了雪崩叁极管的击穿特性的基础上,设计并制作了双极性脉冲源电路。实验测试,该电路输出脉冲最大幅度可达到100V,脉冲宽度为7ns。数据采集系统采用等效采样的设计方案。为了回避高速采样门的设计,等效采样采样选用了可控延时器配合宽带模数转换器的思想,其中,可编程延时器选用MC100EP196,模数转换器选用AD9629。MC100EP196的最小延时步长为10ps,所以,理论上该系统的等效采样率可达到100GSa/s。在该部分的设计中,(1)在详细说明等效采样原理的基础上,分析了系统方案的可行性;(2)等效采样的控制系统由FPGA设计。通过FPGA的高速逻辑设计,调节采集时钟的精延时和粗延时,以及发射触发脉冲和采样时钟的同步,实现了雷达回波的数据采集;(3)设计了前端保护电路,该电路采用二极管限幅电路,允许输入端输入最高脉冲达到近100V。这样采集系统可用于收发一体的天线系统。(4)利用STM32F103作为雷达的电源管理模块,在长时间接收不到工作命令或者收到待机命令时,切断发射机和数据采集模块的电源,实现系统的低功耗。为了检验系统的性能,对系统进行了系列测试。其中包括时钟信号完整性的测试,数据采集系统的测试。根据测试结果和采集回波的效果图可知,该方案能够实现对较低频探地雷达回波的采集,等效采样率为20GSa/s时,测试效果良好。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
冲击型探地雷达论文参考文献
[1].王宪楠.冲击脉冲探地雷达系统关键技术基础研究[D].吉林大学.2018
[2].程昌彦.冲击型探地雷达的设计与研究[D].长江大学.2017
[3].钟升.多频率冲击脉冲探地雷达数据处理方法的研究[D].华中科技大学.2016
[4].马兴.基于FPGA冲击脉冲探地雷达信号采集系统的研究[D].沈阳航空航天大学.2015
[5].贾海亮.冲击脉冲探地雷达系统的设计与实现[D].沈阳航空航天大学.2011
[6].屈义萍,刘四新,徐晓林.冲击脉冲型探地雷达等效采样方法的研究[J].电子测量技术.2010
[7].屈义萍.冲击脉冲探地雷达发射与接收电路的设计[D].沈阳航空工业学院.2009
[8].占宝剑,水中和,王桂明,王伟.探地雷达-冲击回波联合检测法在混凝土箱梁检测中的应用[C].第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集.2008
[9].严明,田茂,甘露,赵茂泰.冲击型探地雷达回波信号的等效采样方法研究[J].武汉大学学报(信息科学版).2007
[10].姜南.冲击脉冲探地雷达天线技术研究[D].哈尔滨工程大学.2007
论文知识图
