用于非金属地雷探测的声-地震耦合识别方法

研究了用于非金属地雷探测的声-地震耦合识别方法。介绍了基于声-地震耦合的声共振探雷技术的基本原理,讨论了如何利用声学参量表征地雷的机械特征以及综合利用声波共振和反共振的作用。设计了车载式声波探雷实验系统,测量了埋藏地雷时的地表振动速度。最后,根据扫描探测结果,研究了地雷的声学振动特征。结果显示:埋藏有地雷的位置会呈现振动特征的明显凸起,在给定实验条件下,地雷中心振动强度是无雷区域的15倍,利用提高信噪比的方法还可使该值提高到20倍。实验表明:基于地雷振动强度和扫描探测的方法可研究地雷掩埋位置的振动特征,而且所设计的实验系统具有操作简便、成本较低的优点。

虚拟仪器在声波激发的地表振动检测系统中的应用

设计一个声波激发的地表振动检测系统,用基于Labview的软件平台实现数据的采集与处理。用扬声器发出扫频的正弦声波激励地表产生地表振动,并用地震检波器接收地表振动速度信号,通过NI 5112数字化仪传送到计算机,在Labview环境下进行滤波、频谱分析、波形显示与数据存储等处理。实验结果显示,该系统能有效完成测量任务,可用于声-地震耦合现象的进一步研究。

地雷埋藏深度对声波激发的地表振动影响的实验研究

构建实验系统,研究地雷埋藏深度对声波激发的地表振动的影响。首先,简述声-地震耦合及其在地雷探测应用中的基本原理;其次,描述声波探雷实验系统及实验方案;最后,检测在没有埋藏物以及地雷埋藏深度在9 cm、11 cm和13 cm时声波激发的地表振动速度的幅频特性曲线。实验结果显示,有雷和无雷的地表振动速度比值的幅频特性曲线在120、210、420、450、550Hz存在明显大于1的极大值点,显示出土壤-地雷系统多模态共振的特征,而且共振强度随着埋藏深度的增加而减弱。

掩埋物对声-地震耦合效率的影响

为验证声共振探雷模型对地雷的鉴别能力,研究了不同掩埋物对声-地震耦合效率的影响.首先,简述声波共振技术探测地雷的基本原理及其实验系统;其次,检测在没有埋藏物、埋藏地雷及埋藏砖头3种情况下声波激发的地表振动速度的幅频特性曲线;最后,用有无掩埋物地表振动速度相对值的数据处理方法分析地雷对地表振动的影响.研究结果显示,埋藏地雷与没有埋藏物的地表振动速度的比值在很宽的频带内大于1,地雷能引起地表振动状态的明显变化.表明掩埋地雷能提高声-地震耦合效率,声共振探雷模型具有较强的地雷鉴别能力.

声-地震耦合测试实验系统

设计一个基于地震检波器串的地表振动测量实验系统，分析声-地震耦合现象对地表振动速度的影响机理。采用大功率音箱作为信号源，发出单频可调的声波耦合到地下；在土层深度、功放增益以及音箱喇叭高度一定的情况下，采用地震检波器串测量地表振动速度，并对其进行功率谱分析。实验表明，功率谱幅值曲线在147Hz和170Hz出现固定峰值，符合相长干涉原理。该系统满足测试要求，可用于声-地震耦合现象及声波探雷实验的进一步研究。

Numerical analysis of the resonance mechanism of the lumped parameter system model for acoustic mine detection

The method of numerical analysis is employed to study the resonance mechanism of the lumped parameter system model for acoustic mine detection. Based on the basic principle of the acoustic resonance technique for mine detection and the characteristics of low-frequency acoustics, the “soil-mine” system could be equivalent to a damping “mass-spring” resonance model with a lumped parameter analysis method. The dynamic simulation software, Adams, is adopted to analyze the lumped parameter system model numerically. The simulated resonance frequency and anti-resonance frequency are 151 Hz and 512 Hz respectively, basically in agreement with the published resonance frequency of 155 Hz and anti-resonance frequency of 513 Hz, which were measured in the experiment. Therefore, the technique of numerical simulation is validated to have the potential for analyzing the acoustic mine detection model quantitatively. The influences of the soil and mine parameters on the resonance characteristics of the soil–mine system could be investigated by changing the parameter setup in a flexible manner.