[发明专利]一种基于差分接收的阵列式电磁感应探头及其探测方法

说明书

本发明公开了一种基于差分接收的阵列式电磁感应探头及探测方法，该探头包括呈长腰形位于阵列探头最外缘的发射线圈，在发射线圈内均匀排列由若干个圆环形接收线圈组成的阵列，发射线圈与接收线圈阵列位于一个平面内并整体呈横向和纵向对称。本发明所公开的探头，总体采用单发射线圈内部水平排列多个接收线圈的结构形式，接收线圈采用双D形平衡式差分对称结构实现差分接收，解决了传统单反多收阵列探头定位精度低和抗干扰能力弱问题，实时性、检测灵敏度、土壤适应性、定位准确度等综合性能得到有效提升。

技术领域

本发明属于地下目标探测领域，特别涉及该领域中的一种基于差分接收的阵列式电磁感应探头及其探测地下金属目标的方法。

背景技术

战争冲突之后为恢复当地生产生活，需要排除清理大量战后遗留未爆弹药，部队平时的实弹试验、训练和演习也需要即时发现清理未爆炸的弹药，若不能及时排除，将对人员、车辆等造成极大的威胁，而准确发现定位隐匿的未爆弹药是开展进一步排除行动的前提。在大面积的未爆弹搜寻工作中，单人便携式探测仪器存在作业速度慢、效率低的不足，能快速探测作业的有人或无人车载系统是解决大面积搜寻的有效途径。电磁感应技术是目前世界上最为有效的地下未爆弹药探测技术之一，在便携仪器和车载装备中应用十分广泛，车载电磁感应探测系统通常采用多个线圈的阵列式探头，通过提高传感器的单次检测宽度来提高作业效率。阵列式探头的设计方法是车载电磁感应探测系统的关键技术之一，对提高系统的发射效率、接收信噪比、检测宽度、定位精度和抗干扰能力有着重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于差分接收的阵列式电磁感应探头及其探测方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于差分接收的阵列式电磁感应探头，其改进之处在于：包括呈长腰形位于阵列探头最外缘的发射线圈，在发射线圈内均匀排列由若干个圆环形接收线圈组成的阵列，发射线圈与接收线圈阵列位于一个平面内并整体呈横向和纵向对称。

进一步的，发射线圈由单根铜质漆包线绕制而成，匝数为6至10匝，直流阻抗为1000mΩ±300mΩ，电感300μH±60μH，线圈外表用防水材料包裹，激励信号由1根同轴电缆接入。

进一步的，各接收线圈完全相同，均由8层PCB板加工而成，PCB板内部线圈由单条覆铜线按双D形平衡式差分对称结构正反向排布而成，匝数为40至60匝，直流阻抗为13Ω±4Ω，电感为1.2mH±0.4mH，信号由单独的同轴电缆输出。

一种探测方法，使用上述基于差分接收的阵列式电磁感应探头，其改进之处在于：接收线圈为双D形平衡式差分对称结构，其双D线圈沿X轴对称，设探测前进方向为与X轴水平垂直的Y轴方向，当探头经过金属物体时，由于接收线圈双D线圈的参数相同、绕制方向相反，二次场在双D线圈分别形成了极性相反的接收信号；当金属物体经过探头时，由于相对位置的变化导致了双D线圈信号幅值的变化，最终接收线圈输出具有正向、零点、负向连续变化的接收信号，信号变化的过零点就是金属物体位于接收线圈X轴方向上的中心位置，通过追踪信号变化过零点就能确定目标位置，从而实现Y轴方向上的精确定位，再通过分析邻近接收线圈的信号幅度相位关系可以得出金属物体在X轴方向上的坐标。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的探头，总体采用单发射线圈内部水平排列多个接收线圈的结构形式，接收线圈采用双D形平衡式差分对称结构实现差分接收，解决了传统单反多收阵列探头定位精度低和抗干扰能力弱问题，实时性、检测灵敏度、土壤适应性、定位准确度等综合性能得到有效提升。

本发明所公开的探头，创新采用了双D形平衡式差分对称接收线圈技术与单发多收技术相结合的设计思路，为车载平台电磁感应探测系统提供了一种有效的阵列探头设计方案，在军事和民用的地下目标探测领域具有广阔的应用前景。