[发明专利]一种埋设地雷的快速声光探测装置及探测方法

权利要求书

1.一种埋设地雷的快速声光探测装置，其特征在于，包括信号发生器(101)、调音台(102)、平衡器(103)、功率放大器(104)、扬声器(105)、半导体激光器(106)、扩束镜(107)、反射镜(108)、CCD相机(109)、图像采集卡(110)和计算机(111)；所述信号发生器(101)通过数据线依次连接所述调音台(102)、所述平衡器(103)、所述功率放大器(104)和所述扬声器(105)；所述CCD相机(109)通过数据线依次连接所述图像采集卡(110)和所述计算机(111)；所述扩束镜(107)和所述反射镜(108)通过固定装置固定。

2.一种埋设地雷的快速声光探测方法，采用权利要求1所述的探测装置，其特征在于，具体实施步骤为：

(1)将待测地雷(112)埋设于沙土(113)中，使所述待测地雷(112)上方的沙土完全覆盖所述待测地雷(112)的上端圆面(114)；

(2)将所述扬声器(105)的发声端口正对埋设所述待测地雷(112)的区域；

(3)将所述扩束镜(107)进行固定，使所述半导体激光器(106)发射的激光垂直通过所述扩束镜(107)后，均匀照射在所述待测地雷(112)的区域；

(4)调整所述反射镜(108)的位置和角度并固定，使所述半导体激光器(106)发射的激光经所述反射镜(108)反射后进入所述CCD相机(109)；

(5)调整所述CCD相机(109)的位置和角度并固定，使照射在埋设所述测地雷(112)区域的激光经反射后被所述CCD相机(109)检测，与经所述反射镜(108)反射后进入所述CCD相机(109)的激光汇合形成干涉；

(6)将所述信号发生器(101)发出频率为f₀Hz的起始正弦波信号，通过所述调音台(102)调节声压的大小，通过所述平衡器(103)稳定信号波的强度，通过所述功率放大器(104)放大功率后发出高强度正弦声波；

(7)保持所述信号发生器(101)和所述扬声器(105)的能量输出功率参数设置不变，将所述信号发生器(101)发出的正弦声波信号频率增加1Hz，即发出正弦波信号的频率为(f₀+1)Hz，利用通过数据线依次连接的所述CCD相机(109)、所述图像采集卡(110)和所述计算机(111)测量并记录该频率声波激励下埋设所述待测地雷(112)区域的散斑干涉图像；

(8)重复步骤(7)的操作，测量并记录正弦波信号的频率为(f₀+2)Hz时的埋设所述待测地雷(112)区域的散斑干涉图像；

(9)在所述计算机(111)中，通过Matlab图像处理软件，利用相减模式对步骤(7)和步骤(8)中的两幅散斑干涉图像进行叠加处理，然后使用Matlab中的fft2函数做快速傅里叶变换，利用Matlab中的fftshift函数将变换后的图像频谱中心原点移到中心位置，最后对傅里叶变换结果取对数可视化，选择阈值，在所述计算机(111)中计算出包含振动信息的干涉条纹图；

(10)采取与步骤(7)-(9)相同的步骤，在所述计算机(111)中测量并记录至预设频率为(f₀+N)Hz时的埋设所述待测地雷(112)区域的散斑干涉条纹图；

(11)在所述计算机(111)中由散斑干涉理论处理和分析步骤(9)-(10)中得到的所有散斑干涉条纹图，从条纹信息中解调出图像中各点的振幅信息；

(12)将步骤(11)中解调出的条纹图振幅信息绘制出对应埋设区域二维空间位置的三维图，得到埋设所述待测地雷(112)区域在第f_i阶固有频率对应的振动模态下的振型，其中，f表示固有频率，i＝1,2,…,m，m表示固有频率的阶数，采用所述计算机(111)显示和记录，在三维图中振幅较大处即表示有埋设所述待测地雷(112)。