[发明专利]一种用于定向钻孔雷达的天线控向装置

说明书

本发明公开了一种用于定向钻孔雷达的天线控向装置，包括天线外管、天线内管、控向转动机构、支撑旋转机构；天线内管内置于天线外管中，天线内管中设置有主体控制单元、屏蔽蝶形天线和天线位姿探测单元；控向转动机构包括驱动电机、内管连接件和外管连接件，内管连接件与驱动电机的机身固连，外管连接件与驱动电机的转轴固连，内管连接件与天线内管固连，外管连接件与天线外管固连，驱动电机和天线位姿探测单元分别与主体控制单元电连接；支撑旋转机构包括导电滑环、法兰连接件和轴承，天线内管和轴承的内圈分别与法兰连接件固连，天线外管与轴承的外圈固连，主体控制单元通过导电滑环与远程雷达主机及电源电连接。本发明能够对钻孔雷达进行纠偏。

技术领域

本发明涉及钻孔雷达技术领域，特别是涉及一种用于定向钻孔雷达的天线控向装置。

背景技术

由地质雷达发展而来的钻孔雷达和前者具有基本一致的探测原理，但与地质雷达相比，钻孔雷达的可探测深度更深，最大能够获取距孔口数千米深处的地层信息，可更好地理解钻孔周边的地层构造。作为一种新型的地球物理探测方式，钻孔雷达已深入应用于地形探测、水文地质、石油和矿藏勘探、隧道施工超前探测、盐丘调查等领域中。

钻孔雷达按照能否确定目标体方位分为非定向和定向钻孔雷达两种。非定向钻孔雷达由于天线发射与接收电磁波的全向性，可测得目标体的深度、距离和形态，无法确定方位；但定向钻孔雷达可实现目标体方位探测，因此成为钻孔雷达主要的发展方向。定向钻孔雷达实现方式包括：(1)阵列接收天线，通过处理接收数据提取目标方位；(2)旋转单个定向接收天线，目标体在定向天线接收方向，通过信号处理确定方位；(3)采用指向性屏蔽雷达天线，采集和分析单一方向上反馈信号。方式(1)、(3)的定位精度受数据处理算法、天线装配及旋转精度影响较大。相较而言，方式(3)的定位精度高、定位鲁棒性更强，后处理流程简单，但探测钻孔直径偏小对指向性天线的设计提出了更高要求。

随着指向性天线设计技术的不断成熟，由方式(3)实现的钻孔雷达成为井中定向探测的主流方法；但实际探测中，天线受孔中外力综合作用极易发生轴向旋转，偏移预设探测方向，而无法精确获得目标体方位。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于定向钻孔雷达的天线控向装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现对钻孔雷达探测发生轴向偏转时的纠偏，以保证探测方向的一致性，进而获得目标方向的准确信号。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种用于定向钻孔雷达的天线控向装置，包括天线外管、天线内管、控向转动机构、支撑旋转机构；所述天线内管内置于所述天线外管中，所述天线内管中设置有主体控制单元、屏蔽蝶形天线和天线位姿探测单元；所述控向转动机构包括驱动电机、内管连接件和外管连接件，所述内管连接件与所述驱动电机的机身固连，所述外管连接件与所述驱动电机的转轴固连，所述内管连接件与所述天线内管的一端固连，所述外管连接件与所述天线外管的一端固连，所述驱动电机和所述天线位姿探测单元分别与所述主体控制单元电连接；所述支撑旋转机构包括导电滑环、法兰连接件和轴承，所述天线内管和所述轴承的内圈分别与所述法兰连接件固连，所述天线外管与所述轴承的外圈固连，所述导电滑环固设在所述法兰连接件的内孔中，所述主体控制单元通过所述导电滑环与远程雷达主机及电源电连接。

优选的，所述驱动电机为偏心出轴减速电机；所述天线外管的材料为ABS塑料,所述天线内管为透明有机玻璃管。

优选的，所述内管连接件呈圆盘状，所述内管连接件的中心对应所述驱动电机的转轴设置有孔，所述驱动电机的转轴穿过所述孔，所述内管连接件的侧壁和所述外管连接件的侧壁上分别设置有若干个连接孔。

优选的，所述法兰连接件的凸台穿过所述轴承的内圈，所述法兰连接件的凸缘的侧面上设置有若干个连接孔。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：