基于USB接口的探地雷达数据采集系统

图4　应用程序流程图

　4　实验结果与分析

　　考虑到探地雷达工作的环境和使用的便利性，本系统的计算机采用带触摸屏的便携式工控计算机，数据采集卡与工控机集成在一个机壳内。通过综合电缆与探地雷达发射、接收机连接后就组成了完整的探地雷达系统。该系统具有小型化、便携化、低功耗的特点。

　　为了验证数据采集系统的功能和可靠性，进行了如下实验: 雷达系统对一个距离雷达天线为0. 9m、面积为0. 2m ×0. 3m 的金属板目标进行探测。雷达天线正对目标平面，并平行于金属板平面以1m / s的速度沿直线移动，对目标区域进行探测。

　　实验参数设置:采样点数为1024点，扫描速度为64 scan / s，滤波器截止频率为50KHz，相对增益控制为0dB，波形平均次数为8次。实验的参数设置界面如图5所示。图中显示了一道A - scan波形。

图5　实验参数设置界面

　　通过设置界面修改增益曲线，滤波器截止频率等参数，A - scan波形会发生相应的变化。操作者要根据探测工作的具体情况，合理设置系统参数，以得到较好的探测结果。

　　设置完毕后，点击“采集界面”将应用软件切换至数据采集录取界面，系统开始采集并录取数据，采集界面如图6所示。

图6　实验数据采集结果

　　由图6中右侧的彩色堆积图可以看出，在时间坐标为6. 5ns处的色带即为回波的直耦波堆积图，直耦波位置即可认为是天线位置。在时间坐标为9. 5ns处的图像中部有一明显的双曲线波形，即由地下金属板的回波形成的二维堆积图。根据电磁波在空气中的传播速度为3 ×108m / s，可得出目标与天线的距离为( 0. 95ns - 6. 5ns) ×3 ×108m / s =0. 9m。图6左侧显示出雷达经过正对目标区域时采集的一维时域波形，在时间坐标相应位置可以看到直耦波和目标回波。实验结果验证了数据采集系统功能的完整性。

　　在实验采集数据的过程中，系统工作稳定，可靠，且能实现实时显示，这些都为探地雷达的后续数据处理工作奠定了良好基础。

　　通过实验结果可以看出，本数据采集系统在应用于探地雷达工作时，可以有效地完成对雷达模拟视频信号的预处理和采集，并可实现雷达参数设置和数据的实时显示和存储工作，使探地实验数据的获取更加稳定，可靠，直观。另外，系统的小型化、便携化、低功耗设计，使系统更加适用于外场实验。所以，此系统完全适用于探地雷达的工程应用。

　5　结束语

　　实践证明，使用FT245BM芯片开发USB接口具有设计简单、价格低廉、开发周期短的特点。再加上FTD I公司提供的驱动程序支持，从而使应用软件的可移植性大大提高。通过外场数据采集实验表明，该系统完全满足探地雷达对数据采集系统的性能要求，能够做到大容量高速连续采集且稳定可靠，接收的数据能够实现实时显示，并真实地反映出探测区域的目标特性。