基于电磁法的未爆弹多通道同步探测系统研究

发布时间：2025-05-28 00:39

　　 针对未爆弹探测提出的多通道同步采集、大量数据传输处理等问题,研制电磁法多通道同步探测系统。系统包含激励变频系统,能够通过指令改变激励频率以应对不同环境要求,提高探测效率;针对传感器的差分阵列结构,优化时钟总线,可以对32路16对信号同步采集,提升信噪比,增大探测面积;针对未爆弹探测中的数据量大,对数据传输处理要求高,充分利用FPGA逻辑资源实现正交锁相和IIR数字滤波器,有效提取目标电磁耦合后的信号幅值特征值,将数据处理和计算在FPGA内实现,降低数据传输要求,上位机性能要求也随之降低,使得探测系统结构更加紧凑。使用具有16对通道的线圈传感器和模拟被测物体对系统进行测试,实验结果表明:该套系统多通道采集具有同步性,且子板FPGA内部算法的输出结果可以反映目标特征。

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【部分图文】：

图1 电磁法金属探测原理示意图

系统使用的未爆弹探测传感器基于频率域电磁法金属探测原理。如图1所示，该传感器激励线圈通过施加正弦电流信号，在空间中激发并建立一次场。被测物体进入探测范围后，在一次场的激励下产生内部涡流，产生同频率的二次场。将差分线圈对称布置在激励线圈两边，可消除一次场的影响，保留二次场的微弱信号....

图2 某型未爆弹探测系统总体结构简图

未爆弹探测系统总体结构简图如图2所示，主要由上位机、采集系统母板、多块数据采集子板、信号激励及辅助信息处理板、GPS模块、功率放大器以及探测线圈组成。上位机通过有关指令控制采集系统母板和子板启动或者停止采集、配置信号调理电路及使数据处理匹配激励信号频率。STM32信号激励及辅助信....

图3 探测数据采集处理系统工作原理框图

探测数据采集处理系统工作原理框图如图3所示，系统由线圈传感器、调理电路、模数转换芯片和FPGA组成。线圈传感器在感受到电场信号后，将其输出为电压信号。该电压信号经过信号调理、模数转换后输出数字信号，被子板FPGA数字滤波处理上传至母板FPGA，由母板通过USB接口或以太网口返回上....

图4 数字锁相原理简图

若激励信号使用正弦激励，则二次场信号也为一具有相位延迟的同频率正弦信号。提取二次场幅值信息主要依据幅值解调技术，其中比较常用的是数字锁相算法，其原理如图4所示。输入信号形如下式所示：

本文编号：4047802