[发明专利]地下空洞探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测领域，特别地，涉及一种地下空洞探测系统。

背景技术

随着我国经济持续多年的高速增长，城市道路建设、地铁建设和地下空间开发的步伐日益加快，城市车辆急剧增加。与此同时，由于道路车流量大、路面老化、路基沉降、雨水冲刷、路面渗水、地下管道漏水等原因，使道路地下路基出现空洞，从而导致路面开裂、变形、沉降、塌陷等问题。通过有效的地下空洞探测手段，积极开展城市道路病害的检测和控制，减少道路病害引发的交通问题，显得尤为重要。

现有技术中对地下空洞的探测主要使用探地雷达。探地雷达是利用地下介质的不连续性来探测地下目标。雷达发射机通过发射天线向地下发射电磁波，在介电特性不连续的地方将产生回波，接收天线接收到这些回波信号，送到接收机进行采样，采样后的数据进行各种处理并显示。探地雷达采取发射天线和接收天线以固定间距同步移动的方式进行测量，测量结果可以用时间剖面图像来表示，图像的横坐标表示天线的位置，纵坐标表示雷达回波的双程走时，剖面图用于反映测线下方各反射面的变化情况。

但是由于探地雷达产品不是针对城市道路病害检测需求而研制的专用产品，应用于城市道路病害检测时存在以下缺陷：

1、雷达发射天线向地下辐射电磁波的同时，也向空中辐射，向空中辐射的电磁波遇到地面上的电线、电线杆、桥梁等目标时，产生电磁波的反射和/或散射，该反射和/或散射电磁波与来自地面下空洞产生的反射波和/或散射波相互交织在一起，形成干扰，导致虚警。而且，由于来自地面下空洞的回波受到地下介质的衰减，地面上的干扰信号往往强于地面下空洞的回波信号，严重时会掩盖掉地面下空洞的回波信号，导致漏检。这是探地雷达在城市道路地下空洞探测中不能得到广泛应用的最主要原因。

2、探地雷达是通用型产品，缺乏专用于城市道路病害检测与分析处理的专用软件。

3、现有的探地雷达只能接收一种频率的电磁信号，采用较低频率的电磁信号进行探测时，探测深度较深，但分辨率较低；采用较高频率的电磁信号进行探测时，能获得相对较高的分辨率，但探测深度较浅，即不能同时满足探测深度和分辨率的要求。

针对现有技术中存在的地下空洞探测技术不能同时满足探测深度和分辨率要求的问题，尚没有提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种地下空洞探测系统，以解决现有技术中的不能同时满足探测深度和分辨率要求的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种地下空洞探测系统。

本发明提供的地下空洞探测系统，包括：信号发射装置，用于向被测区域的地面发射不同频率的多路探测信号；信号接收装置，用于获取对应于多路探测信号的多路反射回波信号；采集装置，与信号接收装置连接，用于接收多路反射回波信号，并将多路反射回波信号分别转换为回波数据。

进一步地，上述采集装置包括多个传输模块，传输模块的数量不少于探测信号的路数。

进一步地，上述传输模块包括：增益放大器，与信号接收装置连接，用于放大接收到的反射回波信号；模拟数字转换器，与增益放大器连接，用于将放大后的反射回波信号转换为数字回波数据，本发明提供的地下空洞探测系统还包括控制器，该控制器与各个传输模块分别连接，用于接收数字回波数据。

进一步地，控制器还用于输出增益控制信号；采集装置还包括：数字模拟转换器，连接在控制器与增益放大器之间，用于将增益控制信号转换为模拟信号；增益放大器为可变增益放大器，该可变增益放大器的放大增益倍数随着上述模拟信号的大小而改变。

进一步地，数字模拟转换器输出的模拟信号为差分电压信号；数字模拟转换器和可变增益放大器之间设置有第一信号变压器，第一信号变压器用于将上述差分电压信号转换为单端电压形式的模拟信号。

进一步地，本发明提供的地下空洞探测系统还包括晶振、时钟扇出芯片、以及频率合成器，其中，时钟扇出芯片用于将晶振生成的时钟信号分成两路，其中一路发送给控制器，另一路发送给频率合成器的输入口；频率合成器的输出口连接至数字模拟转换器的采集时钟接口。

进一步地，上述采集装置还包括级联变压器，级联变压器设置在增益放大器和模拟数字转换器之间，用于将放大后的回波信号转换为差分回波信号，并将差分回波信号分别传输至模拟数字转换器。

进一步地，控制器还用于向信号发射装置输出多路触发信号；信号发射装置，用于按照多路触发信号向测试区域的地面发射不同频率的多路探测信号。