[发明专利]地雷谐振强度测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及浅层地下柔性掩埋物的探测技术领域，尤其是一种地雷谐振强度测量装置及测量方法，是声波探测非金属地雷研究中地雷对声波激发的地表振动影响的测量装置及方法。

背景技术

迄今为止，塑料等非金属地雷的安全、可靠探测仍是一个世界性难题。惯用的金属探雷器基于电磁感应原理只能探测金属地雷，对金属含量很少的塑料等非金属地雷的探测效果很差。对基于红外、探地雷达、X射线等成像技术，在探测机理上难以区分出埋藏物为地雷还是岩石、砖头或其它碎片；对于中子分析、生物探雷（如探雷蜜蜂、探雷狗和探雷草等）等非成像技术，尚处于探索或应用可行性论证阶段。

基于地雷机械特性和声-地震耦合原理的声共振探测技术具有潜在的应用前景。地雷由雷体、气腔和引信等构成，具有相比埋藏其中的土壤有更高的声顺或柔性，能与其上方的土壤构成“质量-弹簧”谐振系统，在声波激励下会发生谐振作用，致使地表的振动状态发生异常的变化，通过检测地表振动状态的变化，可进一步判断地雷的存在性。地雷谐振强度是表征地雷共振作用对声波激发的地表振动影响大小的一个参数，它表示有、无地雷掩埋情况下地表振动速度的比值的幅频特性曲线在频域上的面积积分值，该值体现了地雷的机械特性以及对声波激发的地表振动状态的影响程度。测量地雷谐振强度是研究声共振探雷技术的重要内容。

一个典型的地雷谐振强度测量装置包括声波发射系统、声压级检测系统和地表振动速度检测系统，而目前尚无专用的快速、高精度测量装置及测量方法，本发明正是针对这一关键技术进行展开的。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的声波探雷技术不能有效地高精度测量地雷谐振强度的问题，提供一种地雷谐振强度测量装置及测量方法，实现对地雷谐振强度的高精度、快速测量。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种地雷谐振强度测量装置，包括双通道信号发生器、第一功率可调的声发射单元、第二功率可调的声发射单元、第一声级计、第二声级计、高精度地表振动检测单元、多通道数据采集卡和计算机；所述双通道信号发生器通过数据线连接所述第一功率可调的声发射单元和第二功率可调的声发射单元，构成的声波发射系统；所述第一声级计和第二声级计分别通过数据线依次连接所述多通道数据采集卡和所述计算机，构成的声压级检测系统；所述高精度地表振动检测单元通过数据线依次连接所述多通道数据采集卡和所述计算机，构成的地表振动检测系统。

一种地雷谐振强度测量方法，采用上述的测量装置，检测并计算在有、无地雷情况下地表振动速度幅频特性曲线，其具体步骤如下：

1）将所述声波发射系统的所述第一功率可调的声发射单元的发声端口对准地下有地雷的第一待测地表位置，将声波发射系统的所述第二功率可调的声发射单元的发声端口对准地下无地雷的第二待测地表位置；

2）将所述声压级检测系统的所述第一声级计和所述第二声级计分别放置于所述地下有地雷的第一待测地表位置和所述地下无地雷的第二待测地表位置，所述第一声级计和所述第二声级计具有相同的性能，并将其参数设置一致；

3）将所述双通道信号发生器发出频率为f₀的起始正弦波信号，通过所述第一功率可调的声发射单元和所述第二功率可调的声发射单元放大功率后发出高强度正弦声波，调整并将所述第一功率可调的声发射单元的发声端口相对地下有地雷的第一待测地表位置的方位与所述第二功率可调的声发射单元的发声端口相对地下无地雷的第二待测地表位置的方位相同，调整并将所述第一功率可调的声发射单元和所述第二功率可调的声发射单元的输入-输出功率增益设置相同，使所述声压级检测系统的所述第一声级计和所述第二声级计分别测得的所述地下有地雷的第一待测地表位置和所述地下无地雷的第二待测地表位置的声压级相同，并通过所述声压级检测系统的所述多通道数据采集卡和所述计算机采集、显示和记录；

4）利用所述地表振动检测系统测量所述地下有地雷的第一待测地表位置的地表振动速度和所述地下无地雷的第二待测地表位置的地表振动速度，并由所述地表振动检测系统的所述计算机记录；

5）使所述信号发生器发出的正弦声波信号频率增加1Hz，即发出正弦波信号的频率为（f₀+1），采取与步骤3）至4）相同的步骤，记录该频率声波激励下所述地下有地雷的第一待测地表位置的地表振动速度和所述地下无地雷的第二待测地表位置的地表振动速度，并由所述地表振动检测系统的所述计算机记录；