技术摘要：
本发明提出了一种基于复合磁电传感器的多模式探测装置及方法，该装置包括激励线圈、波形产生模块、功率放大器、静态/动态宽带磁电探头、信号调理电路、A/D转换器、嵌入式处理器及工控机，嵌入式处理器与波形产生模块连接，多数波形产生模块与功率放大器连接，功率放大 全部
背景技术：
爆弹可能包含轻武器弹药、高炮弹、迫击炮弹、巡航弹、火箭弹、制导炸弹、手榴弹、 鱼雷、化学弹药、烟雾弹以及地雷等。未爆弹不可避免的存在于军事演习、训练基地、靶场、 战后遗址等区域的土地上，大量未被清除的未爆弹导致复杂的安全问题和环境污染问题。 因此，未爆弹的探测和排除技术是战时取胜、战后重建及人道主义救援的重要保障。在现代 生活中，地下管道、电缆和其它公共设施的探测技术需求也越来越重要。电磁感应探测 (Electromagnetic Induction Detection，EMID)方法、地磁异常探测(Geomagnetic Anomaly Detection,MAD) 方法是两种主流的探测方法。电磁感应探测方法是利用激励线 圈发射激励磁场，目标内金属部件由于涡流效应产生回波，接收线圈信号经处理后进行异 常预警。电磁感应方法的金属探测器一般有时域测量和频域测量两种方法。电磁感应探测 方法对浅埋地表的磁性和非磁性金属目标的探测效能佳，例如地雷和较浅的未爆弹。电磁 感应探雷器的探测距离一般在几厘米到几十厘米，这种设计也是由地雷的埋设深度决定 的。磁异常探测方法是采用磁力仪/磁传感器来测量未爆弹内部铁磁性部件引起的地磁异 常，磁传感器体积较小，探测深度可达3m深以下，但仅能探测铁磁性部件体积较大的目标。 未爆弹(含地雷)探测一般采用区域搜寻的办法，即采用金属探测器、磁异常目标 探测仪在区域内搜寻，并在异常点做标记，其主要问题在于：探测概率达不到100％、虚警率 高，虚警目标挖掘浪费了大部分时间，单个目标排除可能需要数小时。联合磁异常、电磁感 应时域及频域等方法的多传感器数据，进行融合处理，可以提高目标探测和分类识别能力， 实现可探测目标种类多样化并降低虚警率，从而提高探、排的效率，但是现有的方法主要是 将不同原理探测系统分别集成到一个载体平台，或独立运行、在同一区域多次探测获得多 传感器数据。换言之，现有磁异常和电磁感应方法的未爆弹探测装置功能分立，多传感器方 法仅仅表现在数据融合处理上。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出了一种基于复合磁电传感器的多模式探测装置。 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于复合磁电传感器的多模式探测装 置，包括激励线圈、波形产生模块、功率放大器、静态/动态宽带磁电探头、信号调理电路、A/ D转换器、嵌入式处理器及工控机，所述嵌入式处理器与波形产生模块连接，多数波形产生 模块与功率放大器连接，所述功率放大器与激励线圈连接，所述嵌入式处理器与信号调理 电路连接，所述信号调理电路分别与静态 /动态宽带磁电探头、A/D转换器连接，所述A/D转 换器同时与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器与工控机连接，所述工控机根据嵌入式 处理器采集的数据进行目标特征提取、定位和识别处理。 优选地，所述静态/动态宽带磁电探头采用磁致伸缩/压电复合磁电材料。 3 CN 111578785 A 说 明 书 2/5 页 优选地，所述静态/动态宽带磁电探头包括两个磁致伸缩/压电复合磁电敏感单 元，两个磁致伸缩/压电复合磁电敏感单元180°平行反相磁场激励，以非线性差分输出信 号。 优选地，所述信号调理电路包括信号低噪声放大器和噪声滤波电路。 一种基于复合磁电传感器的多模式探测方法，包括： (1)电磁感应时域模式 在嵌入式处理器控制下，波形产生模块产生脉冲激励波形，经功率放大器放大后 送入激励线圈，产生电磁场对外辐射； 静态/动态宽带磁电探头感应涡流回波信号后，产生电压信号，经过信号调理电路 放大、滤波后，经A/D转换器，送入嵌入式处理器进行信号预处理后发送给上位机进行目标 特征提取、定位和识别处理； (2)电磁感应频率域模式 在嵌入式处理器控制下，波形产生模块产生不同正弦波叠加形成的多频率成分激 励波形，经功率放大器放大后送入激励线圈，产生电磁场对外辐射； 静态/动态宽带磁电探头感应涡流回波信号后，产生电压信号，经过信号调理电路 放大、滤波后，经A/D转换器，送入嵌入式处理器利用正交锁相解调器组进行微弱信号检测， 以获取复杂磁场环境下n个激励频率信号的幅值和相位，送上位机进行目标特征提取、定位 和识别处理； (3)地磁异常探测模式 利用静态/动态宽带磁电探头感应地磁异常信号，经过信号调理和A/D转换后送嵌 入式系统预处理后送上位机进行目标特征提取、定位和识别处理。 优选地，电磁感应频率域模式下，线圈中电流波形的函数为： 其中，n为不同频率的个数， 为第n个频率的波形，An为幅度，fn为 频率，为相位。 本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的静态/动态宽带磁电探头采用磁 致伸缩/压电复合磁电材料，既能够探测静态磁场，又能够探测宽带范围内的动态磁场的能 力，设计的单套装置就可以完成地磁异常和电磁感应时域/频域多模式探测，获取多源数 据，提高目标探测能力和目标识别能力，提高探测概率，降低虚警概率。 下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。 附图说明 图1是本发明的示意图。 图2是地磁异常和电磁感应的原理示意图。 图3上位机软件功能示意图。 图4电磁感应时域模式下脉冲信号发送-采集时序示意图。 4 CN 111578785 A 说 明 书 3/5 页
