基于USB接口的探地雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖4　應(yīng)用程序流程圖

　　4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　考慮到探地雷達(dá)工作的環(huán)境和使用的便利性，本系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)采用帶觸摸屏的便攜式工控計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。通過(guò)綜合電纜與探地雷達(dá)發(fā)射、接收機(jī)連接后就組成了完整的探地雷達(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有小型化、便攜化、低功耗的特點(diǎn)。

　　為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能和可靠性，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): 雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)一個(gè)距離雷達(dá)天線為0. 9m、面積為0. 2m ×0. 3m 的金屬板目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。雷達(dá)天線正對(duì)目標(biāo)平面，并平行于金屬板平面以1m / s的速度沿直線移動(dòng)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)。

　　實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置:采樣點(diǎn)數(shù)為1024點(diǎn)，掃描速度為64 scan / s，濾波器截止頻率為50KHz，相對(duì)增益控制為0dB，波形平均次數(shù)為8次。實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置界面如圖5所示。圖中顯示了一道A - scan波形。

圖5　實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面

　　通過(guò)設(shè)置界面修改增益曲線，濾波器截止頻率等參數(shù)，A - scan波形會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。操作者要根據(jù)探測(cè)工作的具體情況，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以得到較好的探測(cè)結(jié)果。

　　設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊“采集界面”將應(yīng)用軟件切換至數(shù)據(jù)采集錄取界面，系統(tǒng)開(kāi)始采集并錄取數(shù)據(jù)，采集界面如圖6所示。

圖6　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集結(jié)果

　　由圖6中右側(cè)的彩色堆積圖可以看出，在時(shí)間坐標(biāo)為6. 5ns處的色帶即為回波的直耦波堆積圖，直耦波位置即可認(rèn)為是天線位置。在時(shí)間坐標(biāo)為9. 5ns處的圖像中部有一明顯的雙曲線波形，即由地下金屬板的回波形成的二維堆積圖。根據(jù)電磁波在空氣中的傳播速度為3 ×108m / s，可得出目標(biāo)與天線的距離為( 0. 95ns - 6. 5ns) ×3 ×108m / s =0. 9m。圖6左側(cè)顯示出雷達(dá)經(jīng)過(guò)正對(duì)目標(biāo)區(qū)域時(shí)采集的一維時(shí)域波形，在時(shí)間坐標(biāo)相應(yīng)位置可以看到直耦波和目標(biāo)回波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能的完整性。

　　在實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可靠，且能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，這些都為探地雷達(dá)的后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作奠定了良好基礎(chǔ)。

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在應(yīng)用于探地雷達(dá)工作時(shí)，可以有效地完成對(duì)雷達(dá)模擬視頻信號(hào)的預(yù)處理和采集，并可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)工作，使探地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取更加穩(wěn)定，可靠，直觀。另外，系統(tǒng)的小型化、便攜化、低功耗設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)更加適用于外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。所以，此系統(tǒng)完全適用于探地雷達(dá)的工程應(yīng)用。

　　5　結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，使用FT245BM芯片開(kāi)發(fā)USB 接口具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。再加上FTD I公司提供的驅(qū)動(dòng)程序支持，從而使應(yīng)用軟件的可移植性大大提高。通過(guò)外場(chǎng)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)完全滿足探地雷達(dá)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求，能夠做到大容量高速連續(xù)采集且穩(wěn)定可靠，接收的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，并真實(shí)地反映出探測(cè)區(qū)域的目標(biāo)特性。