柔性淺埋物的聲-振智能探測

王 馳，曹 鵬，黃 慶，王 超，盛才良

（1.上海大學 精密機械工程系，上海 200444；2.中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所，河南 洛陽 471023；3.江蘇永康機械有限公司，江蘇 無錫 214203）

1 引言

柔性淺埋物是指聲順性相對于土壤、巖石等剛性物體較大、掩埋于1 米以內的淺層地下目標［1］。隨著對地下空間探索的不斷深入，關于淺層地下目標探測技術的研究價值也愈發凸顯。淺層地下目標包括管道管線、空洞、地下考古、地雷、未爆彈和地下軍事設施等。根據探測原理和手段的不同，常見的地下目標快速探測技術有電磁探測［2］、光學成像探測［3］、原子核物理探測［4］和生物探測［5］等。這些探測技術各有特點，其中電磁探測技術依據電磁波特性，適用于金屬掩埋物，但對于非金屬或者金屬含量極低的掩埋物卻無能為力。此外，利用傳感器捕獲的信號通常為原始信號，如何快速識別信號中蘊含的淺埋物信息，是當前地下目標探測面臨的難題。

近年來，基于聲-地震耦合技術的柔性淺埋物探測方法取得一定的研究進展［6-7］。在聲波激勵下，一部分能量通過動量作用及其空氣與土壤粒子的黏滯摩擦作用，以地震波的形式耦合到土壤中。從土壤與柔性淺埋物的特性阻抗差來分析，淺埋物因空腔結構特點，大部分慢縱波傳到淺埋物表面會發生強烈的反射和散射，引起淺埋物上方地表土壤發生有別于周圍土壤的振動。激光剪切散斑干涉技術能夠對不同埋設條件下柔性物體的振動形態清晰成像［8］，獲得信息豐富的干涉條紋圖，為基于目標檢測算法的柔性淺埋物的聲-振智能探測奠定基礎。……