[发明专利]一种埋设地雷的快速声光探测装置及探测方法

说明书

本发明是一种埋设地雷的快速声光探测装置及探测方法，信号发生器由数据线依次连接调音台、平衡器、功率放大器和扬声器；CCD相机由数据线依次连接图像采集卡和计算机；扩束镜、反射镜和CCD相机调整并固定；将待测地雷埋设于沙土中；将扬声器的发声端口正对埋设区域并发出高强度正弦声波；利用通过数据线依次连接的CCD相机、图像采集卡和计算机采集埋设待测地雷区域的散斑图像；通过Matlab软件计算和解调干涉条纹图的振幅信息并绘制出三维图像，其中振幅较大处即表示有埋设待测地雷。本发明实现埋设地雷的高精度、快速全场的非接触测量。

技术领域

本发明涉及地雷探测技术领域，尤其是一种埋设地雷的快速声光探测装置及探测方法，是声波探测地雷研究中地雷光学图像快速探测的探测装置及方法。

背景技术

埋设地雷的安全和有效的探测是一个世界范围内的难题。常用的低频金属探测器基于电磁感应原理，在探测机理上无法有效探测金属含量较少的非金属地雷，可靠性低，并且由于其对金属弹片敏感，存在虚警率较高、探测效率低下等问题。其它如探地雷达技术、红外线热成像探雷技术、X射线探雷技术等成像技术，信号处理时间长，识别准确度差，无法有效分辨地雷、碎片、石块或其他埋藏物的种类；一些非成像技术，如中子探雷技术、核电四极矩共振探雷技术，通过检测地雷中炸药的核素反应或原子核的共振信号鉴别地雷，有较高的探测率和探测速度，但其系统复杂，价格昂贵，检测信号较弱，且会受到电磁场干扰，距离实用阶段还有一定距离。另外，生物式探雷方法(如探雷蜜蜂、探雷狗、探雷草和探雷发光细菌等)还处于探索和实验阶段，虽然虚警率较低但可靠性较差。

基于地雷机械特性的声共振探雷技术展示了良好的探测前景，其中地雷的声振特性是衡量地雷机械特性的一个重要特征。地雷的几何尺寸以及通常的埋藏深度，决定了地雷与其上方的埋藏土壤构成的谐振系统的共振频率在低频段，而地雷与其上方土壤构成出谐振系统在声波激励并发生共振的情况下，地雷的雷体罩的振动会表现出特定的声振特性，并影响到地表特定的振动状态。因此，通过检测地雷的声振特性可用于声波识别掩埋地雷的研究。

目前缺少商用或专用的埋设地雷快速声光探测装置，一个典型的埋设地雷快速声光探测装置应包括声波发射部分、光学测振部分以及数据的采集和处理单元。目前，在声波发射系统方面有商用产品，但缺少与埋设地雷的组合使用；在光学测振部分有专用设备，但结构复杂，测量速度较慢、受环境限制因素较多，无法实现大面积全场的接触式探测；在数据采集和处理单元方面有专用设备，但图像采集效果较差，图像信息难以解调。本发明正是针对这一关键技术进行展开的。

发明内容

本发明的目的在于克服目前尚无专用的埋设地雷的快速声光探测装置等方面的问题，提供一种埋设地雷的快速声光探测装置和探测方法，可实现对埋设地雷的高精度、快速全场和非接触测量。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种埋设地雷的快速声光探测装置，包括信号发生器、调音台、平衡器、功率放大器、扬声器、半导体激光器、扩束镜、反射镜、CCD相机、图像采集卡和计算机；所述信号发生器通过数据线依次连接所述调音台、所述平衡器、所述功率放大器和所述扬声器；所述CCD相机通过数据线依次连接所述图像采集卡和所述计算机；所述扩束镜和所述反射镜通过固定装置固定。

采用上述测量装置，一种埋设地雷的快速声光探测方法，具体实施步骤为：

(1)将待测地雷埋设于沙土中，使所述待测地雷上方的沙土完全覆盖所述待测地雷的上端圆面；

(2)将所述扬声器的发声端口正对埋设所述待测地雷的区域；

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

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