一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线，包括外壳，在外壳的一端安装下堵头，在外壳内设置反馈线圈骨架，在反馈线圈骨架上缠绕反馈线圈，在外壳内还设置主线圈骨架，在主线圈骨架的一端安装上接头，在主线圈骨架上安装主线圈、刻度线圈和前放电路板，棒状磁芯插在主线圈骨架内，在磁芯和主线圈骨架之间填充磁芯缓冲胶。本实用新型专利技术提出一种工作频率范围为10kHz~100kHz的磁偶极子接收天线，目的是配合同频段的发射天线利用该频段电磁波在地连墙介质内的传播特点，解决钻孔电磁波技术在地连墙渗漏检测中分辨率、信噪比和结构限制的问题。通过降低成本、连续测量最终达到提高检测速度和提升检测质量的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线


[0001]本技术属于接收天线领域，特别涉及该领域中的一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线。

技术介绍

[0002]如图1所示，钻孔电磁波是一种通过改变放置在两个钻孔(井)中的发射天线和接收天线的位置，对不同位置上的电磁波收发强度反演，进而获取两孔间电阻率剖面图的技术。常见的钻孔电磁波技术应用有石油测井领域的井间电磁系统和物探领域的跨孔电磁CT系统。
[0003]如图2所示，地铁地连墙是在地铁站基坑开挖一定宽度与深度的沟槽，并在槽内放置混凝土笼形成一个单元墙段，之后依次施工并将各单元连接成的一道连续的地下混凝土墙，实现对基坑和建筑的防渗、挡土和支护功能。地铁地连墙的一个单元(幅)一般长为6m、深度为30m、厚度为0.8m，各单元(幅)连接后总长度约200m。
[0004]地连墙完工后必须进行渗漏检测，目前通常采用声波透射法进行检测。该方法属于点检测，由于其有效发射距离近(约2m)，需预埋大量的测试管(一般每6米预埋管数不少于4个)，工程造价昂贵。
[0005]现有技术中井间电磁采用的是线圈式磁偶极子接收天线，但其工作频率为5Hz～1kHz，在孔间距30m左右使用时其反演分辨率太低；跨孔电磁CT采用的是鞭状电偶极子接收天线，其工作频率虽为1MHz～30MHz，但在低频点其接收线长约十米、有效测量距离过短(地连墙深度仅为30m)，在高频点其天线较短但发射传播距离过近导致信噪比低；因此这两种现有的接收天线都不适合在地连墙渗漏检测中应用。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题就是提供一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线。
[0007]本技术采用如下技术方案：
[0008]一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线，其改进之处在于：包括外壳，在外壳的一端安装下堵头，在外壳内设置反馈线圈骨架，在反馈线圈骨架上缠绕反馈线圈，在外壳内还设置主线圈骨架，在主线圈骨架的一端安装上接头，在主线圈骨架上安装主线圈、刻度线圈和前放电路板，棒状磁芯插在主线圈骨架内，在磁芯和主线圈骨架之间填充磁芯缓冲胶。
[0009]进一步的，外壳材料选择玻璃钢。
[0010]进一步的，上接头和下堵头选择尼龙材料并套有O型密封圈。
[0011]进一步的，接收天线为磁偶极子接收天线，其工作频率范围为10kHz—100kHz。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本技术提出一种工作频率范围为10kHz～100kHz的磁偶极子接收天线，目的
是配合同频段的发射天线利用该频段电磁波在地连墙介质内的传播特点，解决钻孔电磁波技术在地连墙渗漏检测中分辨率、信噪比和结构限制的问题。通过降低成本、连续测量最终达到提高检测速度和提升检测质量的目的。
附图说明
[0014]图1是钻孔电磁波测量的原理示意图；
[0015]图2是地铁地连墙的示意图；
[0016]图3是本技术实施例1所公开接收天线的横截面示意图；
[0017]图4a是本技术实施例1所公开接收天线的剖面示意图I；
[0018]图4b是本技术实施例1所公开接收天线的剖面示意图II；
[0019]图4c是本技术实施例1所公开接收天线的剖面示意图III；
[0020]图5是接收天线的等效电路模型；
[0021]图6是反馈线圈的原理图；
[0022]图7是前放电路设计图；
[0023]图8是线圈的幅频特性图。
具体实施方式
[0024]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0025]实施例1，如图3，4a，4b，4c所示，本实施例公开了一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线，包括外壳4，在外壳的一端安装下堵头11，在外壳内设置反馈线圈骨架10，在反馈线圈骨架上缠绕反馈线圈9，在外壳内还设置主线圈骨架1，在主线圈骨架的一端安装上接头8，在主线圈骨架上安装主线圈5、刻度线圈6和前放电路板7，棒状磁芯3插在主线圈骨架内，在磁芯和主线圈骨架之间填充磁芯缓冲胶2。
[0026]工作原理：天线线圈模型如图5所示，其中L是电感，R是线阻、C是分布电容，B
out
是外部磁场，N是线圈匝数，e是感应电压，S
core
是磁芯等效椭球体横截面积，μ
app
是接收线圈视在磁导率(有效磁导率)。
[0027]接收天线线圈的工作原理直接起源于法拉第感应定律：
[0028]由模
[0029]型可知接收天线输出电压(电容C两端电压)：
[0030][0031]输出电压对外部磁场的传递函数为：
[0032][0033]此传递函数在谐振点附近相位将产生突变，并且较小的输入信号也将引起较大的尖峰输出，不稳定的尖峰输出使得既定信号无法稳定接收，必须引入负反馈抑制突变。
[0034]负反馈设计：反馈线圈的作用是产生磁通负反馈，类似电路中引入负反馈。引入反馈线圈能够抑制主线圈自谐振点幅度尖峰，拓宽接收天线平坦区范围。如图6所示，将主线圈的输出电压放大后经反馈电阻转换成电流量,电流通过覆盖主线圈的反馈线圈形成与被测磁场方向相反的反馈磁场,形成磁通负反馈。加入反馈线圈后，接收线圈的磁通变为：
[0035]φ1＝μ
app NB
out
S
core
+LI-M
coil
I
f
[0036]其中为主线圈与反馈线圈之间的互感，为主线圈电流，R
opinput
为输入级放大电路输入阻抗(108Ω级)，R
f
为反馈电阻(kΩ级)，为反馈线圈电流。由于放大电路输入阻抗R
opinput
非常大(108Ω级)，故可以忽略不计。此时接收线圈感应电压：
[0037][0038][0039]线圈输出电压:
[0040][0041]引入磁通负反馈后的传递函数
[0042][0043]此时在原谐振频率处，由于的存在传递函数分母将不再趋近于0，从而得到较为平坦的频率特性曲线。
[0044]视磁导率及磁芯设计：接收天线电压灵敏度的定义为：接入磁反馈后，振幅为单位强度的正弦变化的外磁场，在前放电路端的输出。即天线统传递函数的绝对值：
[0045][0046]现代软磁材料(坡莫合金、铁基纳米晶和铁氧体等)的相对磁导率μ
R
可以很容易做到100000以上，但μ
R
仅在闭合磁路适用，在非闭合磁路中适用的是视在磁导率(有效磁导率)μ
app
。当磁芯无限长时μ
app
＝μ
R
，B
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波接收天线，其特征在于：包括外壳，在外壳的一端安装下堵头，在外壳内设置反馈线圈骨架，在反馈线圈骨架上缠绕反馈线圈，在外壳内还设置主线圈骨架，在主线圈骨架的一端安装上接头，在主线圈骨架上安装主线圈、刻度线圈和前放电路板，棒状磁芯插在主线圈骨架内，在磁芯和主线圈骨架之间填充磁芯缓冲胶。2.根据权利要求1所述地铁地...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华雄，贾雷，姬勇力，耿春娜，叶锋，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：新型
国别省市：