[发明专利]矿井地质雷达仪

说明书

本发明涉及的是一种本质安全型物探仪器，具体的讲，本发明涉及的是一种矿井地质雷达仪，特别适用于探测矿井下的地质小构造。

在煤矿中，诸如小断层、岩溶裂隙、陷落柱、冲刷带等地质小构造普遍发育，常常是诱发煤矿水害和瓦斯突出等灾害的重要因素。因此，生产部门迫切需要一种能探测这些地质体，特别是能预测掘进工作面前方隐伏小构造的物探仪器。70年代以来，基于电磁波反射原理的地质雷达仪，越来越受到国内外的关注，并开始进入实用化阶段。

现有技术中比较有代表性的同类技术或产品是美国地球物理勘探设备公司(GSSI)研制的SIR系列地质雷达和加拿大A-Cubed公司研制的EKKO系列地质雷达。这两种产品的共同点是：信号均为高压单脉冲；软件处理功能较强，能实时成图；既可点测，也可连续探测。但二者也有其不足：一是不防爆，无法用于煤矿井下等具有爆炸危险的场所；二是探测距离太近，实际探测深度只有几米到20米左右，不能满足生产实际的要求。

本发明的研究人员从70年代中期开始地质雷达的研制，1988年，研制出了KDL-2型矿井防爆地质雷达仪，具体内容可见CN87211945，该仪器的主要特点是全套仪器防爆，探测距离平均可达40m左右，但信号终端处理采用人工照相录取的落后方式，系统操作和资料处理尚未实现数字化和微机程控，探测方式只能点测，且系统部分单元采用隔爆方式防爆，使仪器体积较大，较笨重。

基于现有技术所存在的缺陷，特提出本发明。

本发明的主要目的在于提供一种适用于有爆炸危险性的、煤矿或类似矿井下探测地质小构造的地质雷达仪，使其探测距离提高到60m以上，且系统实现小型化和微机程控，既能点测，也能连续探测。

本发明的目的可以通过以下手段得以实现：一种矿井地质雷达仪，由发射机、发射天线、接收机、接收天线、采样器、采样器电源、笔记本微机、打印机及相应系统控制软件组成；所述发射机和接收机分别与所述采样器相联，所述采样器与所述微机相连，所述采样器电源接所述采样器，所述微机输出端接所述打印机；其特征在于：仪器发射能量采用脉冲调制形式，接收机对目标回波进行变频处理后，由高速采样器数字化，并在微机程控下进行软件迭加和信号解调；接收机采用分布参数滤波和集中参数滤波相结合的滤波方式，前者为四单元方腔螺旋滤波器，用于接收机前端高频段，后者为LC滤波器，用于后端中频段，接收机前端还采用无源电调器，同时高放、变频、中放及采用电子衰减器进行增益控制；接收机直接输出调制中频信号到采样器，经数字化后在微机中以软件方式进行叠加处理，并得到解调后的信号。

优选地，发射信号采用脉冲调幅且调制脉宽可变的形式。

所述的天线采用收、发分置的平面螺旋天线。

所述的发射机电路屏蔽盒用整体分格结构，接收机电路采用分体单盒组装结构或整体分格结构，发射机、接收机均采用本质安全型内嵌式直流电池供电。

采样器采用高速ECL A/D器件，两路分频，交替采集，取样速率为100、200、500MSPS，采样器采用本安型可充电电池组单独供电。

采样器内还设有微机总线驱动器和微机并行口控制转换接口，数据采集时，直接由微机标准并行打印口控制信号和数据的传输。

主控微机采用标准的Compaq486或586笔记本微机，经防爆处理后变为本质安全型。

系统控制软件均以汉字方式操作，采用菜单式、窗口式和模拟按键式操作，既适用于间断点测，也适用于连续探测。

发射机通过发射天线向地层定向发射电磁能量，当电磁波在传播途中遇到两种物性不同的介质界面即发生反射，反射信号通过接收天线接收，馈送到接收机进行滤波、变频、放大，然后经采样器数字化后送到主控微机进行信号处理，得出信号波形时间剖面，根据信号电磁波的往返时间和各种介质中的传播速度，即可得出反射目标所在深度，再根据目标回波的特征来判断不同的地质目标。

下面结合附图对本发明的矿井地质雷达仪组成及各分机的结构性能作进一步说明。

本发明所述的矿井地质雷达仪组成方框图如图1所示，包括发射机1(内嵌式直流供电)、接收机2(内嵌式直流供电)、采样器3、采样器电源4、主控微机5(内嵌式直流供电)、发射天线6、接收天线7、打印机8及系统软件等几部分组成。

下面是本发明所述的矿井地质雷达仪的附图说明，通过如下的说明并结合以后的详细阐述，能更好的理解本发明。

图1是本发明所述的系列矿井地质雷达仪组成方框图；

图2是本发明所述的矿井地质雷达仪中的发射机电路的方框图；