一种多频探地雷达天线及其工作方法技术

本公开提供了一种多频探地雷达天线及其工作方法，所述方案包括天线阵列及其控制装置，其中，所述天线阵列包括若干等长的杆状天线，所有杆状天线排列成一条直线，且每条杆状天线均与所述控制装置连接；所述控制装置包括控制单元及馈源，所述杆状天线与所述控制单元连接，通过所述控制单元控制相邻杆状天线之间的连通和断开，获得若干不同天线长度的偶极子天线；所述馈源与杆状天线连接，且所述馈源接收所述控制单元的参数控制。收所述控制单元的参数控制。收所述控制单元的参数控制。

【技术实现步骤摘要】
一种多频探地雷达天线及其工作方法


[0001]本公开属于探地雷达天线
，尤其涉及一种多频探地雷达天线及其工作方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]探地雷达通过发射电磁波，接收地下回波信号，利用回波的返程时间、振幅、波形，推断地下介质的结构。这种方法广泛用于工程地质勘查，矿产资源调查，水文工程与环境的地质勘探，铁道及桥梁工程的无损检测等领域。
[0004]探地雷达天线通常为半波长偶极子天线，天线的长度决定了其主频的大小，现有的天线由于长度固定不变，因此一次只能发射、接收单一主频的电磁波。电磁波在地下传播时，能量会衰减，频率越低衰减越慢，探测的深度就越深。如果目标体埋藏越深，采用天线的频率也就越低。然而，探地雷达分辨率与电磁波波长直接相关，频率越低，波长越长，分辨率越低。在实际工作中，当需要探测深度较大且对浅部纵向分辨率要求较高时，只能更换不同主频的天线在剖面位置进行重复测量，费时费力，也容易产生定位误差，影响最终结果的解释精度。

技术实现思路

[0005]本公开为了解决上述问题，提供了一种多频探地雷达天线及其工作方法，所述方案通过若干等长杆状天线直线排列，并结合控制装置控制相邻杆状天线之间的连通与断开，获得不同长度的偶极子天线，实现天线不同主频的自动调节，能同时满足大探测深度与高浅层分辨率的问题；采用偶极子天线“一发多收”的数据采集模式，使得采集的数据量大增，提高解释精度，同时，有效减少仪器布置时间，提高了工作效率。
[0006]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种多频探地雷达天线，包括天线阵列及其控制装置，其中，所述天线阵列包括若干等长的杆状天线，所有杆状天线排列成一条直线，且每条杆状天线均与所述控制装置连接；
[0007]所述控制装置包括控制单元及馈源，所述杆状天线与所述控制单元连接，通过所述控制单元控制相邻杆状天线之间的连通和断开，获得若干不同天线长度的偶极子天线；所述馈源与杆状天线连接，且所述馈源接收所述控制单元的参数控制。
[0008]进一步的，对于获得的若干不同天线长度的偶极子天线，其中一个偶极子天线作为电磁波发射端，其余偶极子天线作为电磁波接收端。
[0009]进一步的，所述杆状天线按顺序两两组成若干偶极子天线，其中，所述杆状天线包括首端和尾端，对于包括第一杆状天线和第二杆状天线的偶极子天线，其第一杆状天线的尾端和第二杆状天线的首端与所述控制装置连接。
[0010]进一步的，基于所述控制单元控制若干相邻杆状天线的连通，获得相邻的若干组
长度扩展后的杆状天线，相邻的两组长度扩展后的杆状天线构成偶极子天线。
[0011]进一步的，所述长度扩展后的杆状天线包括首端和尾端，对于包括长度扩展后的第一杆状天线和第二杆状天线的偶极子天线，其第一杆状天线的尾端和第二杆状天线的首端与所述控制装置连接。
[0012]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种多频探地雷达天线的工作方法，其基于上述的一种多频探地雷达天线，所述方法包括：
[0013]通过所述控制装置控制相邻杆状天线之间的连通和断开，并进行所述馈源参数的调整，获得不同天线长度的偶极子天线；
[0014]依次选择每一个偶极子天线作为电磁波发射端，其余偶极子天线作为电磁波接收端，实现整条测线的数据采集。
[0015]进一步的，在数据采集中，以杆状天线的长度为单位长度，分别获取单位长度的一倍及多倍长度的杆状天线，构成不同天线长度的偶极子天线，并依次基于不同天线长度的偶极子天线进行数据采集，实现不同主频的数据采集。
[0016]进一步的，所述偶极子天线发射电磁波的主频与偶极子天线的长度成反比。
[0017]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0018](1)本公开提供了一种多频探地雷达天线及其工作方法，所述方案通过若干等长杆状天线直线排列，并结合控制装置控制相邻杆状天线之间的连通与断开，获得不同长度的偶极子天线，实现天线不同主频的自动调节，能同时满足大探测深度与高浅层分辨率的问题；采用偶极子天线“一发多收”的数据采集模式，使得采集的数据量大增，提高解释精度。
[0019](2)本公开所述方案可覆盖整条探测剖面，完成多个主频的“一发多收”的数据采集；所述方案一次布设即可完成整条剖面的数据采集，提高工作效率，减小重复布线导致的定位误差，也采集到多个主频的数据，兼顾了探测深度和浅层分辨率。
[0020]本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
[0021]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0022]图1为本公开实施例中所述的一种多频探地雷达天线结构示意图；
[0023]图2为本公开实施例中所述的工作模式一示意图；
[0024]图3为本公开实施例中所述的工作模式二示意图；
[0025]图4为本公开实施例中所述的工作模式三示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]术语解释：
[0031]探地雷达(Ground Penetrating Radar简称GPR)：其是用高频的无线电波来确定介质分布规律的一种地球物理方法。
[0032]偶极子天线：是在无线电通信中，使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线，其由一对对称放置的导体(如杆状天线)构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连；用作发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；用作接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。
[0033]实施例一：
[0034]本实施例的目的是提供一种多频探地雷达天线。
[0035]一种多频探地雷达天线，包括天线阵列及其控制装置，其中，所述天线阵列包括若干等长的杆状天线，所有杆状天线排列成一条直线，且每条杆状天线均与所述控制装置连接；
[0036]所述控制装置包括控制单元及馈源，所述杆状天线与所述控制单元连接，通过所述控制单元控制相邻杆状天线之间的连通和断开，获得若干不同天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多频探地雷达天线，其特征在于，包括天线阵列及其控制装置，其中，所述天线阵列包括若干等长的杆状天线，所有杆状天线排列成一条直线，且每条杆状天线均与所述控制装置连接；所述控制装置包括控制单元及馈源，所述杆状天线与所述控制单元连接，通过所述控制单元控制相邻杆状天线之间的连通和断开，获得若干不同天线长度的偶极子天线；所述馈源与杆状天线连接，且所述馈源接收所述控制单元的参数控制。2.如权利要求1所述的一种多频探地雷达天线，其特征在于，对于获得的若干不同天线长度的偶极子天线，其中一个偶极子天线作为电磁波发射端，其余偶极子天线作为电磁波接收端。3.如权利要求1所述的一种多频探地雷达天线，其特征在于，所述杆状天线按顺序两两组成若干偶极子天线，其中，所述杆状天线包括首端和尾端，对于包括第一杆状天线和第二杆状天线的偶极子天线，其第一杆状天线的尾端和第二杆状天线的首端与所述控制装置连接。4.如权利要求1所述的一种多频探地雷达天线，其特征在于，基于所述控制单元控制若干相邻杆状天线的连通，获得相邻的若干组长度扩展后的杆状天线，相邻的两组长度扩展后的杆状天线构成偶极子天线。5.如权利要求4所述的一种多频探地雷达天线，其特征在于，所述长度扩展后的杆状天线包括首端和尾端，对于包括长...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭，陈慈河，张文波，刘浩，李仁杰，杨庆义，王强恒，王立波，卢向星，边磊，纪成亮，任传健，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：