[发明专利]基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及探地雷达技术领域，是基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统。

背景技术

近年来，雷达近场探测技术由于需求的牵引逐渐成为雷达应用研究的热点问题之一，近场雷达可以应用于不同的场合，例如；穿墙探测、地雷探测、公路无损检测、地下掩体的探测以及考古挖掘。目前，雷达工作在近场模式，基本是以探测为主，还没有成像功能。

随着近几年国内经济快速的发展，石油管道运输也得到了迅猛发展。截止2008年中石油、中石化等石油企业的石油天然气管道总长度突破了5万公里，延长石油集团管道也达到了1300多公里。随着埋地石油天然气管道数量的增多，管道泄露等安全隐患一直困扰着石油企业，如何及时掌握埋地管道安全状况，及时发现管道泄露，并能准确定位，一直是油气输送研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统，利用石油对电磁波的吸收较对干燥土壤吸收要大，利用成像后石油管道变化的幅度检测，可以实现对石油管道漏油检测。

本发明的技术方案是基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统，该系统的硬件设备主要包括雷达发射通道、雷达接收通道、信号生产采集系统和电脑，其特征是：信号生产采集系统的信号产生端与雷达发射通道导通，信号生产采集系统的信号采集端与雷达接收通道导通，信号生产采集系统通过USB接口和串口与电脑导通；信号生产采集系统生成雷达信号由雷达发射通道发射，信号经石油管道后再由雷达接收通道接收，并将信号重新送入信号生产采集系统，信号生产采集系统将收到的信号送入电脑作即时处理，电脑中应用软件结合信号做成像处理。

所述的雷达发射通道是由调制器、功率放大器和耦合器依次导通，调制器与信号生产采集系统中的Cordic 模块产生线性调频信号模块导通，耦合器输出端连接发射天线，且耦合器与雷达接收通道的混频器导通。

所述的雷达接收通道是由接收天线依次与混频器、带通滤波器和中频放大器依次导通，功率放大器的输出端与信号生产采集系统的AD采样模块导通。

所述的信号生产采集系统是由雷达主控逻辑模块分别与Cordic 模块产生线性调频信号模块和AD采样模块导通构成；Cordic 模块产生线性调频信号模块的输出端与雷达发射通道1的调制器导通，其输入端与频率源导通；AD采样模块的输入端与雷达接收通道的混频器导通，AD采样模块的输出端通过USB接口和串口与电脑导通。

所述的成像处理采用频域校正距离弯曲的算法，并经过slot插。

所述的成像处理中的大地介电常数采用速度波谱结合相干雷达的调频率估计的方法进行估计。

本发明的特点是用了外差式去斜的雷达接收方式，以降低信号采集单元中对AD采样的要求，并且通过频域成像的方法实现对漏油区的成像，通过阈值比较的方法实现对漏油区的检测。这种方法简单、有效的可以检测石油管道的漏油区，同时该方法应用的设备结构简单、易于该方法的实现。

附图说明

下面将结合实施例对本发明作进一步的说明：

图1是基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统的结构示意图；

图2是雷达发射通道的结构示意图；

图3是雷达接收通道的结构示意图；

图4是信号生产采集系统的结构示意图；

图5是DDS产生线性调频信号模块的结构示意图；

图6是大地介电常数的估算方法流程图；

图7是成像处理的方法流程图；

图8是成像处理后的显示结果图。

图中：1、雷达发射通道；2、雷达接收通道；3、信号生产采集系统。

具体实施方式

基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统的设计原理：通过雷达发射通道将线性调频信号发射后，经过石油管道后，再由雷达接收通道接收，雷达接收通道采用了外差式去斜的雷达接收方式，以降低信号采集单元中对AD采样的要求，并且通过频域成像的方法实现对漏油区的成像，通过阈值比较的方法实现对漏油区的检测，最后由电脑成像显示，可以直观的观测到石油管道的漏油区域。

根据以上的原理设计出以下的系统：

如图1所示，该系统的硬件设备主要包括雷达发射通道1、雷达接收通道2、信号生产采集系统3和电脑。

如图2所示，雷达发射通道1是由调制器、功率放大器和耦合器依次导通，调制器与信号生产采集系统3中的DDS产生线性调频信号模块导通，耦合器输出端连接发射天线，且耦合器与雷达接收通道2的混频器导通。