[发明专利]一种用于钻孔雷达定向探测的天线装置及其三维探测方法

权利要求书

1.一种用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述装置包括：微型电机(1)、转轴(2)、外壳屏蔽罩(3)、外壳透射罩(4)、四通道旋转接头(5)、旋转角度传感器(6)、接收换能器(7)、发射换能器(8)、内壳屏蔽罩(9)、内壳透射窗(10)和电子指南针(11)；

所述微型电机(1)的输出轴与所述转轴(2)连接，所述转轴(2)、四通道旋转接头(5)、旋转角度传感器(6)、内壳屏蔽罩(9)与所述电子指南针(11)依次同轴连接，所述接收换能器(7)和发射换能器(8)设置在所述内壳屏蔽罩(9)内部，以使所述转轴(2)、四通道旋转接头(5)、旋转角度传感器(6)、接收换能器(7)、发射换能器(8)、内壳屏蔽罩(9)与所述电子指南针(11)跟随所述微型电机(1)的输出轴同步转动；

所述内壳透射窗(10)设置在所述内壳屏蔽罩(9)的侧壁上；

所述外壳屏蔽罩(3)设置在所述微型电机(1)、转轴(2)、四通道旋转接头(5)和旋转角度传感器(6)的外部，所述外壳透射罩(4)设置在所述内壳屏蔽罩(9)和电子指南针(11)的外部，所述外壳屏蔽罩(3)和外壳透射罩(4)共同构成所述天线装置的外壳。

2.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述内壳透射窗(10)包括第一内壳透射窗和第二内壳透射窗；

所述接收换能器(7)位于所述发射换能器(8)的上方，所述第一内壳透射窗位于所述第二内壳透射窗的上方；

所述第一内壳透射窗与所述接收换能器(7)相对应，用于限制所述接收换能器(7)接收电磁波信号的方向；

所述第二内壳透射窗与所述发射换能器(8)相对应，用于限制所述发射换能器(8)发射电磁波信号的方向。

3.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：牵引线(12)和电动滑轮机构(13)；

所述微型电机(1)通过所述牵引线(12)与所述滑轮机构(13)连接，以保证所述微型电机(1)的通电运行以及所述天线装置与所述滑轮机构(13)之间的传输数据。

4.根据权利要求3所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述电动滑轮机构(13)内部设置有上下升降设备，所述上下升降设备用于控制所述天线装置在钻孔内上下移动。

5.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：数据线(14)和雷达主机(15)；

所述滑轮机构(13)通过所述数据线(14)与雷达主机(15)连接，用于把从所述天线装置获取的数据传输至位于地面处的雷达主机(15)。

6.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：橡胶防护垫(16)；

所述橡胶防护垫(16)的数量包括两个，分别设置在所述天线装置的上端和下端，用于保护所述天线装置上下移动进行探测作业时免受外部碰撞振动的干扰。

7.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述外壳屏蔽罩(3)和内壳屏蔽罩(9)由电磁波屏蔽材料制备而成。

8.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述外壳透射罩(4)和内壳透射窗(10)由透电磁波材料制备而成。

9.根据权利要求1所述的用于钻孔雷达定向探测的天线装置，其特征在于，所述内壳透射窗(10)的开口方向与所述电子指南针(11)的方向平行，以通过所述电子指南针(11)显示的角度确定所述内壳透射窗(10)在钻孔内的具体水平方位。

10.一种用于钻孔雷达定向探测的天线装置的三维探测方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的天线装置，所述方法包括：

通过钻探设备在目标场地的目标位置处进行钻孔和洗孔，保证钻孔内无影响所述天线装置上下升降的泥浆或塌孔现象；

若所述钻孔内存在塌孔现象，通过下放PVC套管的方式保护所述钻孔孔壁的稳定性，其中，所述PVC套管的内径大于所述天线装置的外径；

通过牵引线和数据线将所述天线装置、电动滑轮机构和雷达主机连接起来；

在所述钻孔上面搭接所述电动滑轮机构，令所述天线装置借助所述电动滑轮机构沿着所述钻孔下沉至孔底；

根据所述天线装置的下放深度与钻孔深度之间的差异，判断所述天线装置是否沉入预设的孔底标高；

打开雷达主机的操作软件，根据探测精度要求输入微型电机的转速参数和电动滑轮机构的升降速度参数并启动开始按钮进行钻孔雷达探测作业；

将接收的反射电磁波信号传输至雷达主机处，同时通过雷达主机的屏幕显示出钻孔周围的电磁波信号模型；

借助雷达主机内置的电磁波信号处理与分析软件，对钻孔周围的三维电磁波探测信号进行后处理，消除干扰信号后获得影像图；

分析反射电磁波信号的强弱、波幅和走时，判定异常体的三维空间分布及其外形构造。