一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置。所述探地雷达天线装置包括环形支架和设置在所述环形支架上的五组收发天线阵列；每组所述收发天线阵列包括圆柱形屏蔽壳、设置在所述圆柱形屏蔽壳内部的十字型支架以及设置在所述十字型支架上的五个喇叭型天线；通过在环形支架上等间隔设置五组收发天线阵列，保证了天线装置具有较广的探测范围和较深的探测深度，并且不受探地雷达移动方向限制，可以全面探测地质环境监测目标所在区域；同时，通过在所述十字型支架上均匀排布四个喇叭型接收天线，同时接收地质环境监测目标返回的电磁波，提高了垂直测向维度的分辨率和探测精度。

A Ground Penetrating Radar Antenna Device for Mine Geological Environment Monitoring

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置
本技术涉及地质环境监测
，特别是涉及一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置。
技术介绍
探地雷达是一种探测地表下结构或埋藏物的无损探测仪器，它通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在典型差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。天线作为探地雷达系统中的辐射和接收能量的关键部件，其辐射性能和端口特性直接影响探地雷达的探测精度。天线作为发射部件时，将雷达发射信号转换为电磁波，耦合到介质；作为接收部件时，接收来自地质环境监测目标的散射电磁波并传递回雷达接收机的采样系统。由于地表介质的非均匀性和色散性，不同介质的散射干扰、被探测目标位置的不确定性以及深层目标散射回波信号微弱等因素的影响，电磁波在地下传播时会有不同程度的衰减，因此要求天线具有方向性好、超宽带等特性，既要具有较广的辐射范围，又要具有一定的探测深度。然而，目前矿山地质环境监测过程中常用的探地雷达天线装置普遍存在探测距离短、检测覆盖性差、分辨率低和结构复杂等问题，难以满足实际工程应用的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，能够增大探地雷达的横向探测范围和纵向探测深度，并提高垂直测向维度的分辨率。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，所述探地雷达天线装置包括：环形支架和设置在所述环形支架上的五组收发天线阵列；五组所述收发天线阵列在所述环形支架上等间隔排布，相邻两组所述收发天线阵列之间的夹角均为72°；每组所述收发天线阵列包括圆柱形屏蔽壳、设置在所述圆柱形屏蔽壳内部的十字型支架以及设置在所述十字型支架上的五个喇叭型天线；所述五个喇叭型天线分别为第一天线、第二天线、第三天线、第四天线和第五天线；其中位于所述十字型支架中心位置的所述第一天线为发射天线；所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所述第五天线均为接收天线，所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所述第五天线分别固定在所述十字型支架的末端，呈轴对称结构分布。可选的，每组所述收发天线阵列底部通过伸缩轴固定在所述环形支架上，通过所述伸缩轴调节五组所述收发天线阵列的高度位于同一水平面上。可选的，相邻两个所述接收天线之间的直线距离为6-12cm。可选的，所述圆柱形屏蔽壳包括屏蔽层和保护层；所述保护层位于所述屏蔽层外部，由硅胶和环氧树脂复合材料制成。可选的，所述环形支架和所述十字型支架均采用高强度轻型钢材料。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术提供了一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，通过在环形支架上等间隔设置五组收发天线阵列，保证了天线装置具有较广的探测范围和较深的探测深度，并且不受探地雷达移动方向限制，可以全面探测地质环境监测目标所在区域；同时，通过在所述十字型支架上均匀排布四个喇叭型接收天线，同时接收地质环境监测目标返回的电磁波，提高了垂直测向维度的分辨率和探测精度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置的整体结构示意图；图2为本技术提供的收发天线阵列的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，能够增大探地雷达的横向探测范围和纵向探测深度，并提高垂直测向维度的分辨率。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术提供的用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置的整体结构示意图。参见图1，一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，包括：环形支架101和设置在所述环形支架上的五组收发天线阵列102。五组所述收发天线阵列102在所述环形支架101上等间隔排布，相邻两组所述收发天线阵列102之间的夹角均为72°。本技术提供的所述探地雷达天线装置可以通过所述环形支架101和螺钉固定在探地雷达的底部，天线探头朝向地面以便检测地下环境。所述环形支架101上的螺钉可以松动，使得所述探地雷达天线装置可以随意拆卸，方便维修和更换。每组所述收发天线阵列102底部通过伸缩轴固定在所述环形支架101上，所述伸缩轴用于调节所述收发天线阵列的离地高度。当所述探地雷达在非平整路面运动时，可以通过调节所述收发天线阵列102对应的所述伸缩轴，使得五组所述收发天线阵列的天线探头位于同一水平面上，保证地质环境监测目标距离探测的准确性。所述环形支架101的外围圆周直径为0.6-1.5m。图2为本技术提供的收发天线阵列的结构示意图。参见图2，每组所述收发天线阵列均包括圆柱形屏蔽壳201、设置在所述圆柱形屏蔽壳内部的十字型支架202以及设置在所述十字型支架上的五个喇叭型天线。所述五个喇叭型天线分别为第一天线203、第二天线204、第三天线205、第四天线206和第五天线207。其中位于所述十字型支架中心位置的所述第一天线203为发射天线；所述第二天线204、所述第三天线205、所述第四天线206和所述第五天线207均为接收天线，所述第二天线204、所述第三天线205、所述第四天线206和所述第五天线207分别固定在所述十字型支架202的末端，呈轴对称结构分布，能够保证每组所述收发天线阵列准确接收各个方向反射回的高频电磁波信号，提高四个接收天线接收高频电磁波的均匀性和全面性，使接收到的回波信号更加准确。相邻两个喇叭型接收天线之间的距离为6-12cm。且所述喇叭型天线的极化方向均与探测方向垂直。为保证天线支撑装置的质量和强度，所述环形支架101和所述十字型202支架均采用高强度轻型钢材料。所述圆柱形屏蔽壳201具体包括屏蔽层和保护层，所述保护层位于所述屏蔽层外部，由硅胶和环氧树脂符合材料制成，表面柔软、能减震防水、耐磨防潮，可以避免外界强烈电场对内部收发天线阵列的击穿和损耗。每组收发天线阵列的所述屏蔽层用于屏蔽其他组收发天线阵列的互耦影响。所述探地雷达天线装置采用2-20ns的雷达脉冲机制，工作频段在200MHz～3GHz，可用于变速度行驶状态下探地雷达的地质环境目标探测。本技术提供的所述探地雷达天线装置通过五组收发天线阵列进行五通道数据采集，能够遍布较宽的检测范围，根据五组收发天线阵列的不同位置，可以利用延时叠加求和进行三维目标模型反演，重建地址环境监测目标的三维结构。同时，各组收发阵列天线中，各收发天线之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，其特征在于，所述探地雷达天线装置包括：环形支架和设置在所述环形支架上的五组收发天线阵列；五组所述收发天线阵列在所述环形支架上等间隔排布，相邻两组所述收发天线阵列之间的夹角均为72°；每组所述收发天线阵列包括圆柱形屏蔽壳、设置在所述圆柱形屏蔽壳内部的十字型支架以及设置在所述十字型支架上的五个喇叭型天线；所述五个喇叭型天线分别为第一天线、第二天线、第三天线、第四天线和第五天线；其中位于所述十字型支架中心位置的所述第一天线为发射天线；所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所述第五天线均为接收天线，所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所述第五天线分别固定在所述十字型支架的末端，呈轴对称结构分布。

【技术特征摘要】
1.一种用于矿山地质环境监测的探地雷达天线装置，其特征在于，所述探地雷达天线装置包括：环形支架和设置在所述环形支架上的五组收发天线阵列；五组所述收发天线阵列在所述环形支架上等间隔排布，相邻两组所述收发天线阵列之间的夹角均为72°；每组所述收发天线阵列包括圆柱形屏蔽壳、设置在所述圆柱形屏蔽壳内部的十字型支架以及设置在所述十字型支架上的五个喇叭型天线；所述五个喇叭型天线分别为第一天线、第二天线、第三天线、第四天线和第五天线；其中位于所述十字型支架中心位置的所述第一天线为发射天线；所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所述第五天线均为接收天线，所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德强，白光宇，田磊，何培雍，裴圣良，王议，
申请(专利权)人：中国地质环境监测院，
类型：新型
国别省市：北京,11