用高功率微波探测地雷的新方法.pdf

用高功率微波探测地雷的新方法黄 裕 年“北京应用物理与计算数学研究所#北京$ % % % ) *人被炸死或炸伤#埋有地雷的大片土地荒无人烟+但要消除这些地雷是相当花钱和麻烦的事#联合国统计8 传统清除地雷的方法是用军犬嗅探和人工刺探#显然前者很不可靠#后者是极端冒险+历年来人们又研究了多种较为先进的探雷和除雷技术#如金属探测器,红外成象, ?射线探测,电波和超声波探测器等+但是这些方法各自有一些限制和缺陷#如探测有遗漏或假信号#探测速度慢,阴雨天不能使用和设备笨重等+本文主要介绍近年来发展的几种用强微波探测和清除地雷的方法#讨论了这些方法的优缺点和未来的应用前景+$穿地雷达穿地雷达“ @ A B’是利用微波探雷中应用最广的一种方法#有人力推动的或是车载的#有能成象或非成象的+除了专用探雷@ A B车外#其它类型的探雷装置往往也配备@ A B + @ A B传输的信号是宽带的冲击脉冲#因为电磁波在介质中的传输损耗因子为CDEF#其中E为介质吸收系数# F为传播距离+E的值 与介质的相对介电常数,导电率及工作频率有关+土壤的介电常数,导电率与自由空间相比都比较大#所以要使电磁波在地下传播#只有采用包含大量低频分量的宽带信号+宽带信号的脉宽一般为亚纳秒#具体宽度取决于被传输的频率范围#常用的是* 3 ; GH@ IJ +频率选择较低#穿地性能好-频率选择较高#空间分辨好+总的选择权衡因素包括探测深度,地雷大小,土质和土壤湿度+一个理想的探雷系统应有较宽的频率范围#并能适应具体的环境条件#当然这样考虑就增加了系统的复杂性和成本#而且研制一种很宽频带上工作的天线也是很困难的+因为@ A B信号传输距离不长#脉冲宽度短#所以对功率的要求较易满足#从接收到延迟的回波信号可以确定目标的位置距离+在波束传输方向的位置分辨一般小于或等于;K L #用一个线性天线阵列#并在垂直于阵列长度的方向上移动#可以建立目标的二维图象-若采用合成孔径雷达数据处理技术和先进的硬件与软件#还可获得地雷三维空间的图象9 = :+第; =卷第;期 ;**8年M月探 测 与 控 制 学 报 / N O P Q R S N T U V W V X W Y N QZ[ N Q W P N S\] ^ 3 ; = 3 _] 3 ; ‘ a L 3 ; * * 8!收稿日期( ; * * * b 8 ; b ; ? @4它的特点是有一个%个天线组成的阵列+为减少地面背景散射该阵列前倾) : A 4波束尺寸: 6? @+横向跟踪精度! :? @4美国利弗莫尔实验室有能源部和国防部的支持+它们研制的? @1厚:? @1埋深6 M %? @P另一个是迭尔林盘+直径! 6? @1厚:? @1埋深! M )? @4图9 Q是微波照射沙土5@R S后+用> =! 9T @的红外相机于! 5@R S时拍摄到图象4这便是由ILK热特征信号组成的5个地雷红外图象4第二个实验中+ 塑料容器里装的是有一定湿度的沙土+取两个大小相同B直径! 6? @1厚9 M :? @C材料相同的迭尔林盘+埋在不同深度B左边一个深! M G? @1右边一个深! M 6? @C 4图9 U是微波照射!@R S后红外相机拍摄的几乎实时的地雷图象4从该图中看到左边有一个亮斑是热信号+右边有一个暗斑是冷信号4虽然两个地雷同样大小都是迭尔林制成+但埋深不一样+入射束和反射的路径不同+使左边一个地雷处两波相长干涉+右边一个地雷处两波相消干涉+产生了不同的IJK4如果把上述两个模拟地雷深度位置对换+结果显示的图象刚巧相反4如果用两个大小相同不同材料的模拟地雷+埋在同一深度+拍摄的红外象+也证实了上述形成红外图象的机理是完全正确的4! % % V年加拿大防御研究所用5种真正的地雷进行过场地试验+结果是较为满意的( V *4!)黄裕年W用高功率微波探测地雷的新方法图! “微波辐照后干沙土中三个地雷图! #两个埋在不同深度地雷对湿沙在地表面呈现的红外图象土中微波反射束的效应$机载射弹探地系统美国密苏里大学研究了一种机载射弹探地系统%或者称为 1%图 ? 0 =@ %压缩质量A ! ? !@ B射弹碰撞速度. A C ? 0DE F B射弹停滞距离0 ? AG DB堆叠电容A H H ? .I J B峰值环路电流A . ? > ?89 > @ 9 : * AB C : D @ E > % : C ? * : P *: = :? : O : > P? @ H D X H H : HF L :Y @ O :9 : ;,: F L E 9 ?,@ 9 :] PX H @ 9 ML @ M LC : E =M X E ? = X C := : H < 9 E 9 D :((探 测 与 控 制 学 报。