【硕士论文】探地雷达回波信号数据采集方法的研究与实现.pdf

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1、武汉大学硕士学位论文探地雷达回波信号数据采集方法的研究与实现姓名：黄蕾申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：赵茂泰20030501摘要探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。实践表明，它可以分辩地下10。m尺度的介质分布，因此探地雷达方法以其特有的高分辨率在浅层与超浅层地质调查中有着极其广阔的应用前景。目前我国探地雷达技术很不成熟．国内投入使用的探地雷达多为国外引进设备，研究一套适合我国国情的、技术相对先进的探地雷达系统具有非常现实的意义。本文在对探地雷达工作原理进行分析研究的基础上，根

2、据冲击雷达体制制定了探地雷达系统总体设计方案，并重点就其中的探地雷达回波信号数据采集方法进行研究，提出并建立了一种基于等效时间取样技术的探地雷达回波信号数据采集方法。本文对该方法进行了理论分析，并设计了软、硬件电路．包括步进取样脉冲发生器、取样电路、采集、存储及其控制电路以及显示系统。在步进取样脉冲发生器的设计中，采用高精度的数字可编程延对器AD9500产生步进延时脉冲，极大地提高了系统精度和稳定性；在高速信号调理电路的设计中采用了高速ECL器件，满足了系统速度和精度的要求；同时还提出了一种“PC机+单片机+CPLD”的三层控

3、制方案，使得采集、存储控制具有更大的实时性、灵活性和可扩展性。PC机端显示软件的开发采用Windows平台下的面向对象的可视化编程工具Delphi5．0，能实时显示采集波形，且界面友好。实验结果表明，本文所提出的探地雷达回波信号数据采集方法、设计思想及实现电路，能支持探地雷达回波信号采集的基本工作，且具有～定的可扩展性．对今后探地雷达系统的进一步研制工作具有一定的参考价值．【关键词】：探地雷达数据采集等效时闯取样步进延时AbstractGroundpenetratingradar(GPR)isageophysicalexplo

4、rationmethod，whichisusingultrahighfrequencyelectro—magneticpulsetoexplorethedistributionofmediumintheground．ApplicationhasprovedthatGPRhashjgIl—resolutionanditcarlexplorethesubsurfacemediumof10“meter．SoitwilIhaveanexcellentfutureinshallowandultra—shallowpenetration．

5、AstheGPRtechniquesinChinaisnotadvanced，theGPRsystemsusedinChinaareallimportation．IthasapracticalsignificancetodevelopanadvancedproductionofGPRsuitedthesituationofourowncount／-yAccordingtotheanalysisandresearchontheprincipleofGPR,theoveralldesignstrategybasedonimpuls

6、eRadarisomlinedinthispaper．Andthedatacollectionmethodofechosignalisespeciallystudied．Adatacollectionsystembasedonequivalent-timeSamplingisdesigned，includingStep-samplingpulsegenerator'samplingcircuit，datacollectionandstoragecircuitanditscontrolcircuiL豁wellasdisplays

7、ystem．AsdigitallyprogrammabledelayGeneratorAD9500isusedinStep-Samplingpulsegenerator,thesystem’sperformanceisgreatlyimproved．ECLdevicesareusedtoprocesshighspeedsignalstomeetthesystem’sspeedandprecision．Amethodof‘‘PC+SCM+CPLD”arepresentedtocontroltheprocessofdatacoll

8、ectionandstorage．thatisconvenientforreal-timecontrolandexpandingfunctionsinfuture．Basedontheideaofvisualprogramming。Delphi5isusedtodevelop