針對(duì)未爆彈探測(cè)提出的多通道同步采集、大量數(shù)據(jù)傳輸處理等問(wèn)題,研制電磁法多通道同步探測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)包含激勵(lì)變頻系統(tǒng),能夠通過(guò)指令改變激勵(lì)頻率以應(yīng)對(duì)不同環(huán)境要求,提高探測(cè)效率;針對(duì)傳感器的差分陣列結(jié)構(gòu),優(yōu)化時(shí)鐘總線,可以對(duì)32路16對(duì)信號(hào)同步采集,提升信噪比,增大探測(cè)面積;針對(duì)未爆彈探測(cè)中的數(shù)據(jù)量大,對(duì)數(shù)據(jù)傳輸處理要求高,充分利用FPGA邏輯資源實(shí)現(xiàn)正交鎖相和IIR數(shù)字濾波器,有效提取目標(biāo)電磁耦合后的信號(hào)幅值特征值,將數(shù)據(jù)處理和計(jì)算在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn),降低數(shù)據(jù)傳輸要求,上位機(jī)性能要求也隨之降低,使得探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。使用具有16對(duì)通道的線圈傳感器和模擬被測(cè)物體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該套系統(tǒng)多通道采集具有同步性,且子板FPGA內(nèi)部算法的輸出結(jié)果可以反映目標(biāo)特征。

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【部分圖文】：

圖1 電磁法金屬探測(cè)原理示意圖

系統(tǒng)使用的未爆彈探測(cè)傳感器基于頻率域電磁法金屬探測(cè)原理。如圖1所示，該傳感器激勵(lì)線圈通過(guò)施加正弦電流信號(hào)，在空間中激發(fā)并建立一次場(chǎng)。被測(cè)物體進(jìn)入探測(cè)范圍后，在一次場(chǎng)的激勵(lì)下產(chǎn)生內(nèi)部渦流，產(chǎn)生同頻率的二次場(chǎng)。將差分線圈對(duì)稱布置在激勵(lì)線圈兩邊，可消除一次場(chǎng)的影響，保留二次場(chǎng)的微弱信號(hào)....

圖2 某型未爆彈探測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

未爆彈探測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示，主要由上位機(jī)、采集系統(tǒng)母板、多塊數(shù)據(jù)采集子板、信號(hào)激勵(lì)及輔助信息處理板、GPS模塊、功率放大器以及探測(cè)線圈組成。上位機(jī)通過(guò)有關(guān)指令控制采集系統(tǒng)母板和子板啟動(dòng)或者停止采集、配置信號(hào)調(diào)理電路及使數(shù)據(jù)處理匹配激勵(lì)信號(hào)頻率。STM32信號(hào)激勵(lì)及輔助信....

圖3 探測(cè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)工作原理框圖

探測(cè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)工作原理框圖如圖3所示，系統(tǒng)由線圈傳感器、調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和FPGA組成。線圈傳感器在感受到電場(chǎng)信號(hào)后，將其輸出為電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)，被子板FPGA數(shù)字濾波處理上傳至母板FPGA，由母板通過(guò)USB接口或以太網(wǎng)口返回上....

圖4 數(shù)字鎖相原理簡(jiǎn)圖

若激勵(lì)信號(hào)使用正弦激勵(lì)，則二次場(chǎng)信號(hào)也為一具有相位延遲的同頻率正弦信號(hào)。提取二次場(chǎng)幅值信息主要依據(jù)幅值解調(diào)技術(shù)，其中比較常用的是數(shù)字鎖相算法，其原理如圖4所示。輸入信號(hào)形如下式所示：

本文編號(hào)：4047802