一种孔中双频探地雷达天线制造技术

本发明专利技术涉及一种孔中双频探地雷达天线，设置在基坑围护结构的预留孔中，用以探测基坑围护结构的病害，包括套管、管底密封块、管顶密封块、同轴电缆以及相对设置在套管内部的顶部天线极子和底部天线极子，每个天线极子均包括依次连接的圆锥形天线头、第一天线节、变频接头和第二天线节，所述的同轴电缆的头部分别与每个天线极子的圆锥形天线头连接，尾部与管顶密封块连接。与现有技术相比，本发明专利技术具有中心频率高、分辨率高、尺寸小、操作简单、可变频、材料强度高、质量轻、制作加工简单、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种雷达天线，尤其是设及一种孔中双频探地雷达天线。
技术介绍
近年来，对城市功能的深入开发已逐步转为对地下空间进行大规模、深层次的开 发与利用，如轨道交通枢纽车站、跨江河重大工程W及高层建筑地下空间等。在地下工程 的建设中，基坑围护结构是保障地下工程安全与环境安全的关键载体，但由于围护类型日 趋复杂，施工工序繁复，工作质量难W控制，在加上地质情况多变等诸多不可预见的不利因 素，将在很大程度上会影响到基坑围护结构的质量。围护结构常出现空洞、夹泥、裂缝、离析 W及围护结构长度不足等严重质量病害，导致围护结构在基坑开挖中出现渗漏水、流砂、支 撑开裂，甚至发生基坑内水上突涌、基坑塌陷等风险事件，严重影响到基坑本身的安全及周 边地铁、隧道、地下管线及建（构）筑物等周边环境的安全。但是，对围护结构病害的检测 目前并没有成熟的方法，现有的方法多是利用已有的粧基检测或地质勘探的技术与设备， 缺乏针对性，因此检测效果无法保证。 围护结构通常插入地层的深度较大，因此，通过围护结构内的预留孔进行孔中探 地雷达检测在理论和实践上都是较为可行的方案。天线作为探地雷达的核屯、部件之一，对 检测工作的实施起着至关重要的作用。但目前已有的商业孔中探地雷达天线多用于地质调 查领域，天线频率较低，尺寸较大，分辨力较低，无法满足围护结构病害检测的需求。因此， 亟待开发出一种适用于围护结构病害检测的新型孔中探地雷达天线，具备W下特性： 1、工作频率。根据围护结构与病害的尺寸特点，要求电磁波在围护结构内部既能 穿透一定距离，又能分辨出一定尺寸的病害。根据工程实践，天线需要在200MHz~500MHz 频段内有较好的工作性能。 2、天线增益。高增益使天线的输入功率能够集中福射到所需探测的范围内，能够 有效增加探地雷达的探测深度，可更加有效的检测围护结构内部的病害。 3、天线尺寸。由于围护结构上通常预留标准尺寸的测斜孔，因此天线尺寸严格受 制于孔洞的尺寸。 专利号为CN102354794B的中国专利公开了一种井下地质探测雷大用全向柱形偶 极子天线，该天线包括：由单极子天线管形柱体、锥形天线头，设于天线头与天线节之间及 各天线节之间两端面座孔内的加载电阻及相应的压力弹黃、节间固定套，支撑管，螺母套组 成的单极子天线，连接固定套，同轴电缆，该天线的中屯、频率仅为lOOMHz，且不能变频，限制 了探测范围，结构复杂，成本较高，并且体积较大，只能适用于井下而不能适用于基坑围护 结构。
技术实现思路
[000引本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种中屯、频率高、分 辨率高、尺寸小、操作简单、可变频、材料强度高、质量轻、制作加工简单、成本低的孔中双频 探地雷达天线。 本专利技术的目的可W通过W下技术方案来实现： 一种孔中双频探地雷达天线，设置在基坑围护结构的预留孔中，用W探测基坑围 护结构的病害，包括套管、管底密封块、管顶密封块、同轴电缆W及相对设置在套管内部的 顶部天线极子和底部天线极子，每个天线极子均包括依次连接的圆锥形天线头、第一天线 节、变频接头和第二天线节，所述的同轴电缆的头部分别与每个天线极子的圆锥形天线头 连接，尾部与管顶密封块连接。 所述的变频接头为铜质接头组或亚克力接头组。 所述的探地雷达天线的工作频率为200-500MHZ，当变频接头为铜质接头组时，中 屯、频率为270MHz，当变频接头为亚克力接头组时，中屯、频率为500MHz。 所述的铜质接头组包括分离式铜质接头和整体式铜质接头，所述的亚克力接头组 包括分离式亚克力接头和整体式亚克力接头，所述的整体式铜质接头或整体式亚克力接头 设置在底部天线极子中，所述的分离式铜质接头或分离式亚克力接头设置在顶部天线极子 中。 所述的变频接头的外缘设有外螺纹，所述的第一天线节和第二天线节上分别设有 内螺纹，所述的变频接头分别与第一天线节和第二天线节通过螺纹连接。 所述的圆锥形天线头、第一天线节和第二天线节均为铜质，圆锥形天线头为实屯、 圆锥体，第一天线节和第二天线节均为空屯、圆柱体。 所述的管顶密封块上设有与同轴电缆连接的同轴电缆接头，所述的同轴电缆接头 通过螺钉固定在管顶密封块上。 所述的套管、管底密封块和管顶密封块的材质均为亚克力，第一天线节和第二天 线节与套管之间填充有环氧树脂。 所述的同轴电缆的内导体与底部天线极子的锥形天线头焊接，外导体与顶部天线 极子的锥形天线头焊接。 所述的变频接头外缘上还设有卡环。 与现有技术相比，本专利技术具有W下优点： 一、中屯、频率高、分辨率高；本专利技术的雷达天线的中屯、频率为270MHz和500MHz，远 远大于市面上的天线的中屯、频率，特别能够适应基坑围护结构的复杂地质环境。 二、尺寸小：本专利技术为适应基坑围护结构中的预留测斜孔的孔径，高481mm，外径 只有60mm，完全能够适应预留测斜孔的孔径。 =、操作简单、可变频；变频时只需将一组变频接头梓下，换上另一组变频接头即 可改变频率，结构简单，操作方便。 四、材料强度高、质量轻；本专利技术密封和套管使用亚克力材料，高度高，满足工作环 境中对天线的保护和密封要求，而且质量轻，便于携带、更换及耐用。 五、制作加工简单、成本低：天线的结构和封装材料均是规则形状，且其用材常见， 加工工序少，便于研发改进。【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图。 图2为分离式变频接头的结构示意图。[002引图3为整体式变频接头的结构示意图。 图4为馈电点的结构示意图。 图5为仿真运行的回波损耗曲线坐标图。 其中，1、圆锥形天线头，2、第一天线节，3、第二天线节，4、变频接头，5、同轴电缆， 6、套管，7、同轴电缆接头，8、管底密封块，9、管顶密封块。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 本专利技术的目的是提供一种孔中双频探地雷达天线，该天线根据不同探测实例，可 分别在中屯、频率270MHz和500MHz左右工作，具有较高的增益W增加探测距离，其尺寸能够 满足围护结构预留孔洞的要求。 实施例1 :[003引如图1所示，一种孔中双频探地雷达天线，设置在基坑围护结构的预留孔中，用W探测基坑围护结构的病害，包括套管6、管底密封块8、管顶密封块9、同轴电缆5W及相对设 置在套管6内部的顶部天线极子和底部天线极子，每个天线极子均包括依次连接的圆锥形 天线头1、第一天线节2、变频当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔中双频探地雷达天线，设置在基坑围护结构的预留孔中，用以探测基坑围护结构的病害，其特征在于，包括套管(6)、管底密封块(8)、管顶密封块(9)、同轴电缆(5)以及相对设置在套管(6)内部的顶部天线极子和底部天线极子，每个天线极子均包括依次连接的圆锥形天线头(1)、第一天线节(2)、变频接头(4)和第二天线节(3)，所述的同轴电缆(5)的头部分别与每个天线极子的圆锥形天线头(1)连接，尾部与管顶密封块(9)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢雄耀，覃晖，姚荣杰，洪概，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31