基于USB接口的探地雷達數據采集系統

圖4　應用程序流程圖

　　4　實(shí)驗結果與分析

　　考慮到探地雷達工作的環(huán)境和使用的便利性，本系統的計算機采用帶觸摸屏的便攜式工控計算機，數據采集卡與工控機集成在一個(gè)機殼內。通過(guò)綜合電纜與探地雷達發(fā)射、接收機連接后就組成了完整的探地雷達系統。該系統具有小型化、便攜化、低功耗的特點(diǎn)。

　　為了驗證數據采集系統的功能和可靠性，進(jìn)行了如下實(shí)驗: 雷達系統對一個(gè)距離雷達天線(xiàn)為0. 9m、面積為0. 2m ×0. 3m 的金屬板目標進(jìn)行探測。雷達天線(xiàn)正對目標平面，并平行于金屬板平面以1m / s的速度沿直線(xiàn)移動(dòng)，對目標區域進(jìn)行探測。

　　實(shí)驗參數設置:采樣點(diǎn)數為1024點(diǎn)，掃描速度為64 scan / s，濾波器截止頻率為50KHz，相對增益控制為0dB，波形平均次數為8次。實(shí)驗的參數設置界面如圖5所示。圖中顯示了一道A - scan波形。

圖5　實(shí)驗參數設置界面

　　通過(guò)設置界面修改增益曲線(xiàn)，濾波器截止頻率等參數，A - scan波形會(huì )發(fā)生相應的變化。操作者要根據探測工作的具體情況，合理設置系統參數，以得到較好的探測結果。

　　設置完畢后，點(diǎn)擊“采集界面”將應用軟件切換至數據采集錄取界面，系統開(kāi)始采集并錄取數據，采集界面如圖6所示。

圖6　實(shí)驗數據采集結果

　　由圖6中右側的彩色堆積圖可以看出，在時(shí)間坐標為6. 5ns處的色帶即為回波的直耦波堆積圖，直耦波位置即可認為是天線(xiàn)位置。在時(shí)間坐標為9. 5ns處的圖像中部有一明顯的雙曲線(xiàn)波形，即由地下金屬板的回波形成的二維堆積圖。根據電磁波在空氣中的傳播速度為3 ×108m / s，可得出目標與天線(xiàn)的距離為( 0. 95ns - 6. 5ns) ×3 ×108m / s =0. 9m。圖6左側顯示出雷達經(jīng)過(guò)正對目標區域時(shí)采集的一維時(shí)域波形，在時(shí)間坐標相應位置可以看到直耦波和目標回波。實(shí)驗結果驗證了數據采集系統功能的完整性。

　　在實(shí)驗采集數據的過(guò)程中，系統工作穩定，可靠，且能實(shí)現實(shí)時(shí)顯示，這些都為探地雷達的后續數據處理工作奠定了良好基礎。

　　通過(guò)實(shí)驗結果可以看出，本數據采集系統在應用于探地雷達工作時(shí)，可以有效地完成對雷達模擬視頻信號的預處理和采集，并可實(shí)現雷達參數設置和數據的實(shí)時(shí)顯示和存儲工作，使探地實(shí)驗數據的獲取更加穩定，可靠，直觀(guān)。另外，系統的小型化、便攜化、低功耗設計，使系統更加適用于外場(chǎng)實(shí)驗。所以，此系統完全適用于探地雷達的工程應用。

　　5　結束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，使用FT245BM芯片開(kāi)發(fā)USB 接口具有設計簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。再加上FTD I公司提供的驅動(dòng)程序支持，從而使應用軟件的可移植性大大提高。通過(guò)外場(chǎng)數據采集實(shí)驗表明，該系統完全滿(mǎn)足探地雷達對數據采集系統的性能要求，能夠做到大容量高速連續采集且穩定可靠，接收的數據能夠實(shí)現實(shí)時(shí)顯示，并真實(shí)地反映出探測區域的目標特性。