[發(fā)明專利]一種用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置及其三維探測方法

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• 申請日: 2022-12-09
• 公開（公告）號: CN115863957A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春林;徐明江;楊學(xué)順;胡賀松;唐孟雄
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司;廣州建筑股份有限公司;廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心有限公司
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q3/02;H01Q1/52;H01Q1/42;H01Q21/00;G01S7/03;G01S7/02;G01S13/88
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44489
• 代理人: 王慶海;王璇

1.一種用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述裝置包括：微型電機(jī)(1)、轉(zhuǎn)軸(2)、外殼屏蔽罩(3)、外殼透射罩(4)、四通道旋轉(zhuǎn)接頭(5)、旋轉(zhuǎn)角度傳感器(6)、接收換能器(7)、發(fā)射換能器(8)、內(nèi)殼屏蔽罩(9)、內(nèi)殼透射窗(10)和電子指南針(11)；

所述微型電機(jī)(1)的輸出軸與所述轉(zhuǎn)軸(2)連接，所述轉(zhuǎn)軸(2)、四通道旋轉(zhuǎn)接頭(5)、旋轉(zhuǎn)角度傳感器(6)、內(nèi)殼屏蔽罩(9)與所述電子指南針(11)依次同軸連接，所述接收換能器(7)和發(fā)射換能器(8)設(shè)置在所述內(nèi)殼屏蔽罩(9)內(nèi)部，以使所述轉(zhuǎn)軸(2)、四通道旋轉(zhuǎn)接頭(5)、旋轉(zhuǎn)角度傳感器(6)、接收換能器(7)、發(fā)射換能器(8)、內(nèi)殼屏蔽罩(9)與所述電子指南針(11)跟隨所述微型電機(jī)(1)的輸出軸同步轉(zhuǎn)動；

所述內(nèi)殼透射窗(10)設(shè)置在所述內(nèi)殼屏蔽罩(9)的側(cè)壁上；

所述外殼屏蔽罩(3)設(shè)置在所述微型電機(jī)(1)、轉(zhuǎn)軸(2)、四通道旋轉(zhuǎn)接頭(5)和旋轉(zhuǎn)角度傳感器(6)的外部，所述外殼透射罩(4)設(shè)置在所述內(nèi)殼屏蔽罩(9)和電子指南針(11)的外部，所述外殼屏蔽罩(3)和外殼透射罩(4)共同構(gòu)成所述天線裝置的外殼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述內(nèi)殼透射窗(10)包括第一內(nèi)殼透射窗和第二內(nèi)殼透射窗；

所述接收換能器(7)位于所述發(fā)射換能器(8)的上方，所述第一內(nèi)殼透射窗位于所述第二內(nèi)殼透射窗的上方；

所述第一內(nèi)殼透射窗與所述接收換能器(7)相對應(yīng)，用于限制所述接收換能器(7)接收電磁波信號的方向；

所述第二內(nèi)殼透射窗與所述發(fā)射換能器(8)相對應(yīng)，用于限制所述發(fā)射換能器(8)發(fā)射電磁波信號的方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述天線裝置還包括：牽引線(12)和電動滑輪機(jī)構(gòu)(13)；

所述微型電機(jī)(1)通過所述牽引線(12)與所述滑輪機(jī)構(gòu)(13)連接，以保證所述微型電機(jī)(1)的通電運(yùn)行以及所述天線裝置與所述滑輪機(jī)構(gòu)(13)之間的傳輸數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述電動滑輪機(jī)構(gòu)(13)內(nèi)部設(shè)置有上下升降設(shè)備，所述上下升降設(shè)備用于控制所述天線裝置在鉆孔內(nèi)上下移動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述天線裝置還包括：數(shù)據(jù)線(14)和雷達(dá)主機(jī)(15)；

所述滑輪機(jī)構(gòu)(13)通過所述數(shù)據(jù)線(14)與雷達(dá)主機(jī)(15)連接，用于把從所述天線裝置獲取的數(shù)據(jù)傳輸至位于地面處的雷達(dá)主機(jī)(15)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述天線裝置還包括：橡膠防護(hù)墊(16)；

所述橡膠防護(hù)墊(16)的數(shù)量包括兩個，分別設(shè)置在所述天線裝置的上端和下端，用于保護(hù)所述天線裝置上下移動進(jìn)行探測作業(yè)時免受外部碰撞振動的干擾。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述外殼屏蔽罩(3)和內(nèi)殼屏蔽罩(9)由電磁波屏蔽材料制備而成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述外殼透射罩(4)和內(nèi)殼透射窗(10)由透電磁波材料制備而成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置，其特征在于，所述內(nèi)殼透射窗(10)的開口方向與所述電子指南針(11)的方向平行，以通過所述電子指南針(11)顯示的角度確定所述內(nèi)殼透射窗(10)在鉆孔內(nèi)的具體水平方位。

10.一種用于鉆孔雷達(dá)定向探測的天線裝置的三維探測方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的天線裝置，所述方法包括：

通過鉆探設(shè)備在目標(biāo)場地的目標(biāo)位置處進(jìn)行鉆孔和洗孔，保證鉆孔內(nèi)無影響所述天線裝置上下升降的泥漿或塌孔現(xiàn)象；

若所述鉆孔內(nèi)存在塌孔現(xiàn)象，通過下放PVC套管的方式保護(hù)所述鉆孔孔壁的穩(wěn)定性，其中，所述PVC套管的內(nèi)徑大于所述天線裝置的外徑；

通過牽引線和數(shù)據(jù)線將所述天線裝置、電動滑輪機(jī)構(gòu)和雷達(dá)主機(jī)連接起來；

在所述鉆孔上面搭接所述電動滑輪機(jī)構(gòu)，令所述天線裝置借助所述電動滑輪機(jī)構(gòu)沿著所述鉆孔下沉至孔底；

根據(jù)所述天線裝置的下放深度與鉆孔深度之間的差異，判斷所述天線裝置是否沉入預(yù)設(shè)的孔底標(biāo)高；

打開雷達(dá)主機(jī)的操作軟件，根據(jù)探測精度要求輸入微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速參數(shù)和電動滑輪機(jī)構(gòu)的升降速度參數(shù)并啟動開始按鈕進(jìn)行鉆孔雷達(dá)探測作業(yè)；

將接收的反射電磁波信號傳輸至雷達(dá)主機(jī)處，同時通過雷達(dá)主機(jī)的屏幕顯示出鉆孔周圍的電磁波信號模型；

借助雷達(dá)主機(jī)內(nèi)置的電磁波信號處理與分析軟件，對鉆孔周圍的三維電磁波探測信號進(jìn)行后處理，消除干擾信號后獲得影像圖；

分析反射電磁波信號的強(qiáng)弱、波幅和走時，判定異常體的三維空間分布及其外形構(gòu)造。