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探地雷达测试技术是利用电磁波来探测地表之下的目标或确定不可视物体的内部结构的一种方法。探地雷达的应用范围很广,在国民经济建设中发挥了重要的作用。现有的探地雷达大多使用高频电磁波,而低频率段的电磁波在传播时会呈现出与高频电磁波不同的波动特性。本文研制的宽频探地雷达是利用电磁感应原理探测地下目标,可用于研究被测目标在低频电磁波段(25Hz~250KHz)的反射参数特性,包括反射信号的相位和幅度特性。
本文设计的探地雷达系统由收发子系统、信号处理电路和控制软件三个部分构成。在探地雷达的收发端采用的是线圈结构,如何消除发射线圈和接收线圈之间的互感是设计中的一个重点。本文介绍了两种实现互感对消的方法,并通过基于电磁场理论的分析,给出了一种探地雷达收发子系统的改进设计。在设计中充分考虑了互感对消技术、与后续处理电路的阻抗匹配、对消电磁场对于主发射场的抑制等问题,总结出了一套低频探地雷达收发子系统的设计方法,并且通过仿真和实测证明了这种收发线圈的改进设计取得了很好的互感对消效果。
本文接着介绍了探地雷达系统的重要组成部分——信号处理电路。信号处理电路包括信号的产生、放大、发射、接收和控制等子系统,本文详细介绍了各个子系统的工作原理和设计实现。这部分的工作主要是完成芯片的选取、电路的设计、相关电路的仿真等,然后对实际制作的电路板进行一系列的电气性能测试。测试结果表明信号处理电路完全达到了设计要求。
最后,用研制的宽频探地雷达对多种目标进行了实际探测实验,对探测结果进行分析。探测结果说明了本文研制的探地雷达系统能够很好的完成探测目标,各项指标也都满足了设计要求。