探地雷达是一种用于地质结构探测的仪器设备,主要应用于考古、道路检测与测井等场合。本文依托应用在石油钻井侧壁检测的探地雷达项目,在体积空间极小、温度范围极宽的条件下,研究分析了基于随机等效取样技术的探地雷达采集系统设计与实现。重点从以下几个方面介绍了探地雷达采集系统的设计:1、通过对探地雷达工作原理与系统需求的分析,设计了基于随机等效取样技术的采集系统,最终采用状态机在FPGA内实现所有功能,完成雷达回波信号的采集与重构。2、设计高分辨率时间间隔测量电路实现窄脉冲的精确测量,为随机采样过程中波形的正确重构提供精度保障。并对时间测量电路的非线性问题进行深入分析,设计程序实现时间测量电路的校正。3、通过对雷达回波信号特征的研究分析,设计高速触发电路实现触发脉冲的稳定获取。设计预触发功能实现采样视窗可调节的功能需求。4、针对采集系统工作温度范围需求,设计合理的电源分配系统,并设计电压电流与温度监测电路,实现对采集系统的状态监测,避免在非正常状态下采集到的信息引起地面控制系统的误判。5、通过对探地雷达井下与地面通信距离与速度的需求分析,设计高效稳定的通信电路与握手协议,实现数据交互。对信号传输过程中的衰减与噪声干扰问题进行了深入分析。通过对各电路与功能模块的调试,最终在28cm*3.6cm的PCB面积上实现了带宽700MHz,等效采样率10GSPS,分辨率14bit的随机采集系统,有效位数达到了9.1764bit,实现了对探地雷达回波信号的正确采集。