摘要：为解决常规钻孔雷达受雷达波传播特性和复杂矿井地质条件影响,难以对钻孔周围目标体进行定向探测的问题,开展矿井定向钻孔雷达天线技术及定向探测方法的研究。首先,通过辐射面和屏蔽结构的仿真设计,优化天线结构,提高天线的聚焦辐射能力,并有效降低矿井环境中的信号干扰。其次,通过电阻加载仿真分析,实现天线阻抗匹配,提高天线的辐射效率,并优化天线的结构参数,最终选定辐射面张角为60°,屏蔽壳高度为40 mm。然后,构建钻孔雷达定向识别模型,提出基于振幅谱比法确定矿井孔中异常方位角的探测方法。矿井实验结果表明,该定向钻孔雷达能够准确探测并识别煤岩界面及断层小构造的径向探测深度、离孔口距离和相对钻孔方位,探测深度误差不超过0.01 m,目标方位与实际方位的偏差小于1°。

摘要：提出了一种基于电阻加载的超宽带四臂螺旋钻孔雷达天线。该天线在偶极子天线的基础上,采用Wu-King电阻加载方法,即天线沿纵向的电阻值依次增加,减少了天线的末端传输电流,使得天线的输入阻抗更加稳定,有效地提升了天线的带宽。同时,通过在天线臂末端设计螺旋结构,增加了天线臂上电流的流经路径,减小了天线的有效尺寸,并拓宽了低频带宽。该天线的外径为40 mm,总长度为574 mm。天线在90.2~998 MHz内驻波比小于2.5,相对带宽高达166.8%,接收脉冲波形拖尾极小。将天线放在洞穴里进行实际测量,测试结果与仿真结果较吻合。天线整体结构简单,加工方便,重量仅为220.5 g,易于携带测试。因此,该天线可以较好地应用于钻孔雷达系统。

摘要：根据钻孔雷达全向天线的设计要求,为减少天线的结构尺寸增加带宽,设计了一种新型电阻加载全向天线。通过理论分析和数值优化,选择了较优的结构尺寸,得到了较佳方向图和带宽。天线外径为65mm,使用10mm厚天线罩封装后外径为85mm;天线的S11小于-10dB频带为70～260 MHz,带宽约190MHz。该天线的带宽超过100MHz,中心频率处增益大于-3dB,辐射电场脉冲波形拖尾小于主峰幅度1/5,方向图在H面为全向。基于矢量网络分析仪的天线特性测量结果与数值计算结果基本一致,结果表明设计的天线能够满足钻孔测井雷达系统小尺寸宽带的要求。

摘要：采用分布介质加载和集中电阻加载宽带小型化技术,设计了一个四方向的定向天线。天线中心频率处方向图前瓣增益比后瓣增益大28 dB,天线主瓣增益为5.4 dB,天线辐射的前向与后向时域脉冲波形峰峰值之比大于3,时域电场脉冲波形拖尾小于主峰幅度1/5。通过全向、定向钻孔雷达天线进行联合仿真,结果表明天线定向效果明显。为了验证天线性能,实际加工制作了仿真的天线,并进行测试,测试得到的天线S11与仿真结果吻合。

摘要：我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。

摘要：钻孔雷达有效解决了探地雷达探测深度和精度相矛盾的问题。为实现钻孔雷达对异常体的精细化、定向探测,文中对超深定向钻孔雷达的数据采集与控制系统进行设计。首先设计了钻孔雷达定向探测功能模块,由陀螺仪、单片机和步进电机组成闭环控制单元,PID控制算法依据实时角度与设定角度偏差确定电机控制参数,再由电机驱动“双套管”机械结构完成定向;接着围绕STM32F407主控设计了雷达收发脉冲控制电路、雷达反射波信号采集电路等;最后测试分析了系统收发机触发脉冲等关键信号,并利用定向钻孔雷达开展了实地模型和煤矿掌子面探测。结果表明,系统满足定向钻孔雷达功能需求,关键信号实测评价指标与理论值最大偏差仅9.8%;定向钻孔雷达可精确测得目标体的方位、深度等信息,可准确定位煤岩分界面。

摘要：铁路高架工程在岩溶区一般采用多桩基础结构形式,由于岩溶发育的复杂性,钻探作为单一勘探手段时不仅勘探工作量大且存在一定的盲目性。钻孔雷达探测技术具有现场探测速度快、图像直观、分辨率高的特点,在多个领域应用研究取得了成效。在广州至清远城际铁路的工程勘察中,开展了钻孔雷达探测岩溶的技术研究。钻孔验证结果表明,雷达探测溶洞异常图像信息明显、效果良好。采用钻孔雷达解释岩溶异常,并据此画出异常圆与桩位相交进而确定后续钻孔位置的勘探方法,可合理优化钻探工作量,提高勘探质量,具有良好的应用前景。

摘要：针对工程物探中常见的地下岩溶探测问题,利用时域有限差分法对几种不同的地下岩溶模型做了钻孔雷达数值模拟,分析了其异常响应特征;在此基础上,利用运动方程的射线层析成像方法进行了波速以及衰减层析成像。结果表明:波速和衰减层析成像对异常的反映比较好,与此同时,它们各有优缺点,需互相参考、配合使用。研究结果可为钻孔雷达层析成像法在地下岩溶探测应用中的数据判读和成果解释提供借鉴和支持。

摘要：钻孔雷达技术作为一种非破坏性探测方法,在地下空洞探测中发挥着重要作用,本研究聚焦于钻孔雷达技术在地下空洞探测中的优化与评估,通过分析现有技术难点提出了一系列优化策略,包括天线设计改进、信号处理算法优化等,实验结果表明,优化后的钻孔雷达技术在探测精度、深度和效率方面均有显著提升,研究成果为地下空洞探测提供了更为可靠和高效的技术支持,对相关工程实践具有重要指导意义。

摘要：概述了钻孔雷达的主要应用领域和在探测地下孔洞、地下裂缝等方面的优势,并介绍了相关技术在国内外的发展现状,同时对钻孔雷达天线设计的难点和特殊性进行了说明。文中介绍了天线的自行设计实例,同时用实验中测量的驻波比VSWR等参数分析了天线的匹配特性,并构建了三维天线模型,将设计实例中的天线基于时域有限差分法对其方向性能进行仿真,其方向性优于标准值。在设计的水槽实验中测试本天线架构的钻孔雷达系统,获得了满意的测量数据。分析检验了整个系统和天线的工作状况,实验表明天线主要性能满足设计和工程应用要求,可应用于实际勘探;并对采用本天线的钻孔雷达系统的探测能力和应用前景进行了评估,钻孔雷达系统在花岗岩、石灰岩等岩层中的探测距离可到几十米至100m。