地雷探测仪（毕业论文） -(2)

目录

5.1.1 线性霍尔传感器调试结果及分析 ......................... 24 5.1.2 振荡电路调试结果及分析 ............................... 24 5.1.3显示电路仿真结果及分析 ................................ 25 5.1.4 蜂鸣器仿真结果及分析 ................................. 25 5.2 系统结果总结 ............................................... 25 5.3 主要技术指标 ............................................... 26

5.3.1 探测仪工作频率 ....................................... 26 5.3.2探测仪灵敏度 .......................................... 26 5.3.3 探测仪稳定性 ......................................... 26

第六章 结论 ....................................................... 27 参考文献 .......................................................... 28 致谢 .............................................................. 29 附 录1 电路原理图 ................................................. 30 附 录2 各模块程序 ................................................. 31

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第一章 绪论

第一章 绪 论

1.1选题的背景和意义

一直以来，战争都伴随着人们，虽然所有人都期盼和平，可因战争导致的伤

亡却一直不断。战争中对人们威胁最大的就是枪械和炸弹，其中地雷作为一种特殊的炸弹带来的伤亡格外大，因为地雷的威胁不只是在当时，埋下的地雷只要没炸，在以后的相当长的一段时间内都是威胁人类安全的恶魔。日本侵华战争中，日本在中国领土内埋设的大量地雷，虽然后来日本失败退走，可埋下的地雷在以后的日子里不断造成伤亡。以色列在历次入侵和占领黎巴嫩时埋设大量地雷。自２００６年黎巴嫩与以色列结束冲突以来，包括中国维和工兵营在内的联黎部队下属扫雷部队共清排雷场４８０多万平方米，销毁地雷和各类未爆炸弹３．４万多枚。但目前仍有１８平方公里的雷场有待清排，仍有４２．５万地雷威胁着当地居民的生命安全。因此，排除这些潜在的威胁刻不容缓，而地雷探测仪就显得格外重要。目前地雷的技术含量较低、最易大批量生产、布设，但其杀伤力最大，是对人类危害最大的武器之一。随着国际局势的不断变化，战争时期埋设了大量各式各样的地雷，有的搁置在路边或草丛中，有的是在树梢上，并做成各式各样的形状。但其中最多的还是金属地雷，而对平民最易造成无辜伤害的是埋在地下的金属地雷。所以为了避免伤亡，地雷探测仪就显得格外重要，地雷探测仪是通过一些技术对地雷进行探查，并最后排除地雷，可有效减少伤亡。

本次设计就是针对这样的情况设计的地雷探测仪，所设计的地雷探测仪是一种最简单应用于处于战争的生活中，并能被普通百姓接受，尽量减少平民的无辜伤亡。

1.2 国内外研究状况及发展趋势

现在的地雷种类繁多，且所以用的材料也各式各样（如塑胶、液体等）。现在常规的地雷探测仪都有其局限性（如金属地雷探测仪对塑胶地雷），有时候即使使用常规地雷探测仪探测到了地雷，也由于多种原因而难以快速准确排雷，有时候需要在人流量大、环境复杂的现场进行快速、大规模的在线适时探测，辨别各种固体地雷，这样常规的地雷探测方法就暴露了其局限性。因此，便携式激光快捷地雷探测仪成为最近发展起来的高科技激光高敏度的探测方法。

今年来，西方各国都对各种军用激光探测鉴别仪进行了大量研究，美国军事研究办公室（U.S Army Research Office),美国CECOM夜视电子探测器部（CECOM

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第一章 绪论

Night Vision and Electronic and Sensors Directorate)于2006年5月联合报道了该系统用于探测地雷的便携式原理机样（如图1.），并与Florid大学合作于2007年4月正式交付使用。在反恐需求的推动下，美国在这方面进行了大量研究。国内仅有几所大学在实验室做了LIBS实验，还没有产品，更未见在军事上的应用。 1.3本文设计的内容

采用相关传感原理，设计了地雷探测仪器，实现对金属地雷的探测。本文先对整个系统进行了设计和论证，并对所采用的元器件进行了分析比较。确定了系统和选定了元器件后，对整个电路的硬件进行了设计。之后，本人采用汇编语言进行软件设计。最后对整个系统进行了分析调试。

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第二章 方案选择及原理

第二章 方案选择及原理

2.1 系统方案的选择

整个探测系统以8位单片机AT89C52为核心，利用电磁感应中的涡流效应为

理论而设计的。包括线圈震荡电路，控制电路两部分。线圈震荡电路由探测线圈，多谐振荡器，放大电路组成。控制电路中包括峰值检波放大电路，A/D转换电路，键盘控制电路，显示报警电路，电源电路。系统结构如图2-1:

键盘控制探测线圈霍尔元件报警放大电路放大峰值检波A/DCPUAT89S52显示多谢振荡器电源a线圈震荡电路b控制电路 图2-1 系统结构图

2.2 系统软件的选用

软件是本系统的灵魂，在设计软件中，本文从系统的实用性、可靠性及方便灵活等几个方面出发，使程序满足设计的功能要求。整个系统的软件包括主程序、一个外部中断服务程序、数字滤波程序、比较判断子程序及发光报警等若干个子程序。软件采用汇编语言编写，并采用模块化设计，使程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。 2.3 方案的理论基础

地雷探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测地雷的。根据电磁感应原理，当有金属地雷物靠近通电线圈平面附近时，将发生线圈介质条件的变化和涡流效应两个现象。[1]

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第二章 方案选择及原理

2.3.1 线圈介质的变化

当金属地雷接近通电线圈时，将使通电线周围的磁场发生变化，如图2-2

图2-2

对于半径为R的单匝圆形电感线圈，当其中通过交变电流I=Imcos wt圈周围空间产生交变磁场，根据毕奥一萨伐尔定律可计算线圈中心轴线上一点的磁感应

B??dBx??dBsin???

2?r0?IR?IR2dl?24?rr2r3cos?t(2-1)

??IR22(x?R)223/2??0?rR2Im2(x?R)

223/2其中，μ=μ0μr，μ为介质的磁导率，μr为相对磁导率，μ0为真空磁导率。[2]对于紧密缠绕N匝的线圈，线圈中心轴线上一点的磁感应强度则为：

Nμ0μrR2ImB?cos?t (2-2)

223/22(x?R)

由公式(2-2)可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，μr=1 (非金属的相对磁导率)，线圈中心磁感应强度B保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁

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