专利名称：一种携带式探测雷达的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种雷达，特别涉及一种用于探测表层下埋藏物体，体积小，便于携带的雷达。
实现雷达无损检测技术的关键在于探测雷达。目前，国际上只有很少几个国家能独立开发适合进行无损检测的探测雷达。但这些雷达仍然存在以下一些缺陷，不利于推广使用。
1.结构复杂，价格昂贵，本身体积和重量都较大，不便于携带使用，在户外工作时颇感不便。
2.某些探测雷达由地质雷达稍作调整而成，要么速度不够，要么精度不够，不能很好地满足用户的要求。
3.某些探测雷达对天线探头周围地上的物体有特殊的要求，否则对探测结果会有明显的影响。
北京爱迪尔国际探测技术有限公司针对上述的不足之处，结合我国的实际需求，开发了CBS-9000车载式道路专用探测雷达，并获得国家实用新型专利(专利号ZL99200610.4)。该车载式探测雷达包括发射天线、接收天线、处理设备、雷达主机、电源，可以连续检测，且能准确定位，对高速公路、机场跑道的质量检测、厚度检查、脱空、裂缝等异常情况，都能以扫描方式探测，使地下异物情况、分布走向等都能以图像方式显示在显示屏上，真实充分地体现出来。
但上述的车载式道路探测雷达是为安装在汽车上设计的，体积较大，不适合携带使用。而在实际工作中，大家迫切需要一种性能与上述车载雷达相当，但体积和重量要小得多的便携式探测雷达。
为实现上述的发明目的，本实用新型采用下述的技术方案一种携带式探测雷达，其中雷达主机中的前置放大电路接天线输入的信号，并与接收机电路相连接，接收机电路接数据延时电路，信号处理与控制电路分别与前置放大电路、接收机电路、数据延时电路相连接，显示电路与信号处理与控制电路相连接，其特征在于所述雷达主机安装在一个箱体5内；所述箱体5上表面是控制面板14，控制面板上有控制键，控制面板一侧是箱体上口8，箱体上口的上端通过轴套31与上盖6相连接，上盖6上有显示屏11。
本实用新型具有设计精巧，体积小，重量轻，携带方便，低功耗运行，节能环保的特点。本携带式探测雷达配备50-1000MHz天线，兼具单点精测和连续测量的优点，工作效率高，操作简单方便，适合探测埋地军械和危险品，检查建筑工程施工质量，探测地下管网，进行考古测量，寻找地下暗流，确定地下水位，探测矿脉的分布和走向等场合使用。
图2所示为本实用新型的信号流向框图。
图3所示为前置放大电路的电路原理图。
图4所示为本实用新型中接收机电路的原理图。
图5所示为数控延时电路的电路原理图。
图6所示为信号处理与控制电路中控制板A1的电路原理图。
图7所示为信号处理与控制电路中控制板A2的电路原理图。
图8所示为所使用天线的一个具体实施例。
图9所示为发射源电路的一个具体实施例。


图1为本实用新型的整体机械结构示意图。雷达主机整体安装在箱体5内，箱体5底部是箱体底座9，箱体底座四角安装了四个脚垫37，底座9上方为框架组件1，框架组件1对侧是用于安放主机板的主板支架17，主机支架17中间处开有长圆形的孔，其上端为支座16，支座16通过螺钉13螺固在箱体5上。主机支架17侧边略向上处为一个∏形的支架20。箱体5上表面从上向下依次是控制面板14和面板底板15。控制面板上安装有控制键以对整个雷达进行操控。控制键为软菜单功能键。控制面板一侧是箱体上口8，箱体上口8下端是控制器转接板26，上端通过轴套31与上盖6相连接。箱体上口与上盖间配合严谨，无间隔感，依靠轴套摩擦力，上盖能在任意位置停留。上盖6从上向下依次是上盖盖板7，屏幕压板10和显示屏11，它们之间通过螺钉33和34固定在一起。上盖盖板最外侧是箱扣32。雷达不使用时，可以通过箱扣将上盖6和箱体5连为一个整体，便于携带。箱体5与箱体上口8和箱体底座9之间采用铆接固定。同时，由于进风口和风扇的合理布置形成对流，具有最佳的散热效果。
图2所示为本探测雷达的信号流向框图。对于本雷达装置，其工作过程是这样的首先由外置的发射天线向所要探测的位置发射高频电磁波，高频电磁波经物体反射后，由雷达上的接收天线接收，经前置放大电路放大，进入接收机电路进行处理，再经过包含微处理器的信号处理与控制电路后接显示电路，由显示屏显示所探测物体的图像。信号处理与控制电路分别与前置放大电路、接收机电路、数据延时电路相连接，以对其进行控制。数据延时电路与接收机电路相连接。在本探测雷达中，所使用的显示屏为液晶显示屏。
图3所示为前置放大电路的电路原理图。前置放大电路的作用是对接收天线端输入的雷达波反射信号进行放大，以便接收机电路进行处理。电路中的J1端接接收天线。输入信号经J1输入后，经LC滤波电路后接放大器A1，再经LC滤波电路二次滤波后接放大器A2，经A2放大后的信号再接放大器A3，经放大器E4后接输出端J2输出。在前置放大电路中，A2和A3都并联有电感、电阻、电容串接成的电路。
图4为本实用新型中接收机电路的原理图。接收机电路是本实用新型的核心电路，它可以分为取样门部分，取样脉冲产生器部分，偏压和间歇振荡器部分，比较器和步进脉冲产生器部分和交流放大器及延长电路部分。下面分别加以说明。
经前置放大电路放大的信号进入取样门部分中的高频插座X1后接四个开关二级管组成的桥式取样门，再经场效应管V105后输出。其输出端记为U1。在桥式取样门的另两端分别接变压器T101的原边和副边的一端，T101原边和副边的另一端分别接取样脉冲产生器部分的两个输入端U3和U2。
取样脉冲产生器部分的两个输入端U3和U2分别接开关二级管V109和V110，但二极管导通方向相反。硅阶跃恢复二极管V108的两端分别接V109和V110的一端，同时其两端分别与变压器T102的原边和副边相接。T102经电阻R114和电容C107接三极管V106。三极管V106的基极经电容C104接输出端U7，集电极经电阻R109和电容C105接输出端U6。
偏压和间歇振荡器部分的两个输入端U4和U5分别与取样脉冲产生器部分的两个输入端U3和U2相接。偏压和间歇振荡器部分中主要由三极管V111和电阻R137、R138、R139组成偏压部分，并经输出端U8输出。间歇振荡器部分主要由变压器T103、T104，晶体管V113，电位器R142以及电阻、电容组成。取样脉冲产生器部分的输出端U6接55变压器T103的一边，T103的另一边经电容C117后接三端变压器T104，T104的两边分别接三极管V113的基极和集电极，V113的射极接与电容C118并联的电位器R142。T104的另一边与电阻R145并联，其一端接地，另一端接输出端U9。
为保证取下被探测波形上不同部分的样品，要求取样脉冲具有步进延时的功能，即相对于某一个参考时刻，各个取样脉冲到取样门部分中的桥式取样门的时刻必须顺次增加一个延时量。这一功能由比较器完成。在比较器和步进脉冲产生器部分中，由X4端引入电压信号，这一信号为斜率变化较快的斜变电压信号，称为快斜波。由可变电阻R342引入U10端信号，这一信号斜率变化较慢的斜变电压信号，称为慢斜波。当两者电平一致时，比较器产生输出电压，同时，取样脉冲发生器也产生取样脉冲。显然，由于比较器的两个输入端加有变化的电压信号，比较阀值电平也跟着变化，这样比较器和步进脉冲产生器部分的输出就是具有步进延时的一列脉冲，该脉冲经U7端输出。
交流放大器及延长电路部分主要由电阻R201～R230，电容C201～C215，二极管V1、V2、V204～V207，三极管V3、V4、V201～V203、V209、V210，场效应管V208，稳压管V211，继电器K1、K2，151515变压器T201组成。这一部分电路的结构属于比较成熟的技术。此处不再赘述。输入信号从取样门部分的输出端U1接入，经三极管放大电路放大之后，由X5端输出至信号处理与控制电路中的A/D变换器中进行A/D转换。
图5所示为数控延时电路的电路原理图。信号处理与控制电路输出的触发脉冲经B1接口输入，送入双单稳触发器IC1的2脚，IC1的3脚接数字电位计IC2～IC5的8脚，IC1的3脚、11脚、14脚、15脚、16脚分别接三端稳压器U1的输出端3脚，IC1的10脚和13脚同时接电容C114，再经二极管D107和55变压器TP3接B2接口，向外输出到接收机电路中的快斜波发生器的输入端，IC1的5脚依次经电容C112，二极管D105，55变压器TP2，三极管Q101，55变压器TP4，电容C119后接B3接口，向外输出到发射源电路中作触发信号。因为发射信号从天线发射直至接收天线接受到回波信号，不可避免总有一段延时时间，为取保回波信号波形落入显示窗口内，设置上述数控延时电路是必须的。
信号处理与控制电路分为控制板A1和A2，分别显示在图6和图7中。在控制板A1中，D13为A/D变换器AD7884，其分辨率为16bit，转换时间为5.3微秒，如图6所示，其输入端接收接收机电路传过来的模拟信号，进行A/D变换后接锁存器D9和D10，再接入总线中。D12为AD-DAC85-V转换器，分辨率为12bit，转换时间为1微秒。其输入端接模拟开关D16，输出端接锁存器D8和D11，D8和D11再接锁存器D7，D7的11脚经缓冲器D1后接译码器D3的7脚。模拟开关D16接锁存器D6。D6、D7、D8、D15的输出端同时接缓冲器D5，再经D5接总线。与非门D4的3、5、7、9、12、14脚分别接总线和D3上的1、2、3、6脚，其19脚接D3上的5脚。图7所示为控制板A2的电路原理图。其中N1为运算放大器，它的输出端接X1，同向输入端接AD-DAC85-V转换器D19的15脚和18脚，D19的数字端E0～E11脚接锁存器D12和D16，D16接锁存器D8。X3端分为三组8位的数据端和3个选通信号端，三组8位的数据端分别接缓冲器D11、锁存器D14、D18，D11再接锁存器D7，D14、D18同时接缓冲器D15。3个输入信号端分别接光电耦合器D17，输入信号经过光电隔离和施密特电路整形后进入8253计数器D5中。D5的读写控制端RD、WR、A0、A1接缓冲器D2的1Y1～1Y4引脚。D5、D7、D8、D12、D15的数据端同时接入缓冲器D4的数据端，经D4接入总线。
本实用新型可以选配50-1000MHz的各种天线。天线与雷达主机之间可以采用有线通信方式，如利用通讯电缆、光纤进行通信，也可采用无线通信方式。图8为所使用天线的一个具体实施例。其中，1为输入、输出插座，2为高性能吸收材料，3为天线辐射页面，4为发射源电路，5为金属后向屏蔽外壳。
天线中的发射源电路可以采用现有的多种成熟电路。图9所示为发射源电路的一个具体实施例。从数控延时电路中引出的触发信号经电容C0后进入三极管Q1，经射极后接变压器T1的原边。T1的副边分别接电容C4和C5，C4和C5分别接三极管Q2和Q3，Q2和Q3的集电极分别接可变电容C7和C8，C7和C8的另一端接在一起接输出端，对外发射雷达波。
本实用新型中所采用的微处理器和液晶显示屏都为现有的成熟产品，其中液晶显示屏为800×600LCD，另外主机内还有一个硬盘以记录采集的数据。它们通过总线接入。微处理器对经过A/D变换的数据进行运算，将之变换为图形信号，经总线输入液晶显示器进行显示。本实用新型的主机上还有齐全的串/并行接口，可以外接键盘，打印机，显示器等外设。
本携带式探测雷达的主要技术性能指标如下系统增益≥160dB，发射源脉冲幅度40-1500V，抖动率≤25ps，带宽DC-1GHz(3db)，时间窗范围1-5000ns，采样点数256-4096，采样间隔＜3ps，最小时间分辨率＜25ps，系统功耗＜60W，工作温度-10-+50℃。
本探测雷达的主机重量不大于13公斤，外形尺寸为34厘米×26厘米×30厘米。探测雷达所使用的电源为12V直流电源和220V交流电源。
需要声明的是，本实用新型的特定实施例已经对本实用新型的发明内容做了详尽的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，特别是对若干部件的等同替换，都构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求1.一种携带式探测雷达，其中雷达主机中的前置放大电路接天线输入的信号，并与接收机电路相连接，接收机电路接数据延时电路，信号处理与控制电路分别与前置放大电路、接收机电路、数据延时电路相连接，显示电路与信号处理与控制电路相连接，其特征在于所述雷达主机安装在一个箱体(5)内；所述箱体(5)上表面是控制面板(14)，控制面板上有控制键，控制面板一侧是箱体上口(8)，箱体上口的上端通过轴套(31)与上盖(6)相连接，上盖(6)上有显示屏(11)。
2.如权利要求1所述的携带式探测雷达，其特征在于所述箱体底座(9)上方为框架组件(1)，框架组件对侧是主板支架(17)，主机支架上端为支座(16)，支座固定在箱体(5)上，主机支架侧边略向上处为一个∏形的支架(20)。
3.如权利要求1所述的携带式探测雷达，其特征在于所述显示屏为触摸式液晶显示屏。
4.如权利要求1所述的携带式探测雷达，其特征在于所述控制键为软菜单功能键。
5.如权利要求1所述的携带式探测雷达，其特征在于所述接收机电路包括取样门部分、取样脉冲产生器部分、偏压和间歇振荡器部分、比较器和步进脉冲产生器部分和交流放大器及延长电路部分，其中取样门部分与取样脉冲产生器部分和交流放大器及延长电路部分相连接，比较器和步进脉冲产生器部分与取样脉冲产生器部分相连接，取样脉冲产生器部分和交流放大器及延长电路部分与偏压和间歇振荡器部分相连接。
专利摘要一种携带式探测雷达，其中雷达主机中的前置放大电路接天线输入的信号，并与接收机电路相连接，接收机电路接数据延时电路，信号处理与控制电路分别与前置放大电路、接收机电路、数据延时电路相连接，显示电路与信号处理与控制电路相连接。雷达主机安装在一个箱体5内，箱体5上表面是控制面板14，控制面板上有控制键，控制面板一侧是箱体上口8，箱体上口的上端通过轴套31与上盖6相连接，所述上盖上有显示屏11。本探测雷达设计精巧，体积小，重量轻，运行功耗低，节能环保，可配备50－1000MHz天线，兼具单点精测和连续测量的优点，工作效率高，操作方便。
文档编号G01S13/00GK2574067SQ0228252
公开日2003年9月17日 申请日期2002年10月14日 优先权日2002年10月14日
发明者支海燕, 童雁飞, 吴春柏, 鲍秉乾, 白崇文, 任跃 申请人:北京爱迪尔国际探测技术有限公司