用于矿山地质环境调查的探地雷达

1255 编辑：中冶有色技术网来源：广州市城市规划勘测设计研究院

2021-12-10 10:14:52

权利要求

1.用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，包括：探地雷达系统、GPS系统、可折叠壳体、电机、伸缩系统、卡扣和计算机，所述可折叠壳体包含固定部位和可折叠部位，所述固定部位为中空的壳体结构，所述探地雷达系统包括多个雷达接收天线和雷达接收机，各所述雷达接收天线和所述雷达接收机连接，所述GPS系统包括GPS天线和GPS接收机，所述GPS天线和所述GPS接收机连接，所述GPS天线与各所述雷达接收天线等间距设置，所述GPS天线和所述雷达接收天线设置在所述伸缩系统上端，所述电机与所述伸缩系统连接，所述伸缩系统和电机位于所述可折叠部位上，所述伸缩系统用于调节所述雷达接收天线和所述GPS天线的高度，所述卡扣用于在所述可折叠部位旋转到与所述固定部位相同的水平面时固定所述可折叠部位，所述雷达接收机和所述GPS接收机分别与计算机连接，所述计算机用于接收探地雷达数据和GPS空间数据，所述雷达接收天线包括等边多角壳体和接收天线单元，所述接收天线单元均位于所述等边多角壳体的多个角上，各所述接收天线单元的高度位于同一水平面，所述等边多角壳体所在平面平行于所述可折叠壳体的水平面。

2.根据权利要求1所述的用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，各所述接收天线单元之间的直线距离为5-15cm。

3.根据权利要求1所述的用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，所述GPS天线位于所述等边多角壳体的中心位置。

4.根据权利要求1所述的用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，所述等边多角壳体采用等边三角壳体。

5.根据权利要求1所述的用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，所述伸缩系统采用伸缩杆或者可升降平台。

6.根据权利要求1所述的用于矿山地质环境调查的探地雷达，其特征在于，所述固定部位底部设置滚轮。

说明书

技术领域

本实用新型涉及探地雷达设计领域，特别是涉及用于矿山地质环境调查的探地雷达。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于矿山地质环境调查的探地雷达，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，本实用新型提供了如下方案：

一种用于矿山地质环境调查的探地雷达，包括：探地雷达系统、GPS系统、可折叠壳体、电机、伸缩系统、卡扣和计算机，所述可折叠壳体包含固定部位和可折叠部位，所述固定部位为中空的壳体结构，所述探地雷达系统包括多个雷达接收天线和雷达接收机，各所述雷达收发天线和所述雷达接收机连接，所述GPS系统系统包括GPS天线和GPS接收机，所述GPS天线和所述GPS接收机连接，所述GPS天线与各所述雷达接收天线等间距设置，所述GPS天线和所述雷达接收天线设置在所述伸缩系统上端，所述电机与所述伸缩系统连接，所述伸缩系统和电机位于所述可折叠部位上，所述伸缩系统用于调节所述雷达接收天线和所述GPS天线的高度，所述卡扣用于在所述可折叠部位旋转到与所述固定部位相同的水平面时固定所述可折叠部位，所述雷达接收机和所述GPS接收机分别与计算机连接，所述计算机用于接收探地雷达数据和GPS空间数据，所述雷达接收天线包括等边多角壳体和接收天线单元，所述接收天线单元均位于所述等边多角壳体的多个角上，各所述接收天线单元的高度位于同一水平面，所述等边多角壳体所在平面平行于所述可折叠壳体的水平面。

可选的，所述等边多角壳体包括屏蔽层和保护层，所述保护层位于所述屏蔽层外部，所述保护层由所述硅胶和环氧树脂构成。

可选的，各所述接收天线单元之间的直线距离为5-15cm。

可选的，所述GPS天线位于所述等边多角壳体的中心位置。

可选的，所述等边多角壳体采用等边三角壳体。

可选的，所述伸缩系统采用伸缩杆或者可升降平台。

可选的，所述固定部位底部设置滚轮。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种用于矿山地质环境调查的探地雷达，包括探地雷达系统、GPS系统、可折叠壳体、电机、伸缩系统、卡扣和计算机，可折叠壳体包含固定部位和可折叠部位，固定部位为中空的壳体结构，探地雷达系统包括多个雷达接收天线和雷达接收机，各雷达收发天线和雷达接收机连接，GPS系统系统包括GPS天线和GPS接收机，GPS天线和GPS接收机连接，GPS天线与各雷达接收天线等间距设置，GPS天线和雷达接收天线设置在伸缩系统上端，电机与伸缩系统连接，伸缩系统和电机位于可折叠部位上，伸缩系统用于调节雷达接收天线和GPS天线的高度，卡扣用于在可折叠部位旋转到与固定部位相同的水平面时固定可折叠部位，雷达接收机和GPS接收机分别与计算机连接，计算机用于接收探地雷达数据和GPS空间数据，雷达接收天线包括等边多角壳体和接收天线单元，接收天线单元均位于等边多角壳体的多个角上，各接收天线单元的高度位于同一水平面，等边多角壳体所在平面平行于可折叠壳体的水平面。本实用新型较高的阵列密度不但增加了雷达天线探测到目标的概率，而且提高了最终的三维成像效果和数据质量。因此，本实用新型提供的探地雷达天线装置结构既能够保证矿山地质环境监测过程中探地雷达具有理想的探测深度和探测范围，还能达到比常规探地雷达更高的探测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型用于矿山地质环境调查的探地雷达组成结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种用于矿山地质环境调查的探地雷达，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。

为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型用于矿山地质环境调查的探地雷达组成结构图。如图1所示，一种用于矿山地质环境调查的探地雷达包括：探地雷达系统、GPS系统、可折叠壳体、电机、伸缩系统6、卡扣和计算机，可折叠壳体包含固定部位1和可折叠部位2，固定部位1为中空的壳体结构，探地雷达系统包括多个雷达接收天线和雷达接收机，各雷达收发天线和雷达接收机连接，GPS系统系统包括GPS天线5和GPS接收机，GPS天线5和GPS接收机连接，GPS天线5与各雷达接收天线等间距设置，GPS天线5和雷达接收天线设置在伸缩系统6上端，电机与伸缩系统6连接，伸缩系统6和电机位于可折叠部位2上，伸缩系统6用于调节雷达接收天线和GPS天线5的高度，卡扣8用于在可折叠部位2旋转到与固定部位1相同的水平面时固定可折叠部位2，雷达接收机和GPS接收机分别与计算机连接，计算机用于接收探地雷达数据和GPS空间数据。雷达接收天线包括等边多角壳体3和接收天线单元4，接收天线单元4均位于等边多角壳体3的多个角上，各接收天线单元4的高度位于同一水平面，等边多角壳体3所在平面平行于可折叠壳体的水平面。固定部位1底部设置滚轮7。

等边多角壳体3包括屏蔽层和保护层，保护层位于屏蔽层外部，保护层由硅胶和环氧树脂构成。GPS天线5位于等边多角壳体3的中心位置。等边多角壳体3还设置伸缩杆，GPS天线5位于等边多角壳体3内的伸缩杆上。优选的，等边多角壳体3采用等边三角壳体。

伸缩系统6采用伸缩杆或者可升降平台。当采用伸缩杆时，通过调节伸缩杆的伸缩量调节GPS天线5和雷达收发天线的高度，可以根据不同作业环境及不同类型雷达收发天线调节GPS天线5的高度。雷达收发天线是收发共置屏蔽天线，探地雷达天线的中心频率是100MHz、250MHz、500MHz、800MHz、1000MHz或1600MHz。不同型号探地雷达天线的中心频率越大，体积越小，中心频率越小，体积越大。

本实用新型提供的探地雷达天线装置通过设置多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，根据多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，各收发天线之间的线采样间隔为5-15cm，较高的阵列密度不但增加了雷达天线探测到目标的概率，而且提高了最终的三维成像效果和数据质量。因此，本实用新型提供的探地雷达天线装置结构既能够保证矿山地质环境监测过程中探地雷达具有理想的探测深度和探测范围，还能达到比常规探地雷达更高的探测精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。