一种用于铁路隧道的瞬变电磁线框及使用方法与流程

本发明涉及一种用于铁路隧道的瞬变电磁线框及使用方法。

背景技术：

瞬变电磁发射线圈用来产生瞬变电磁法探测中的一次场。在隧道瞬变电磁法勘探中，发射线圈的固定及线框的摆放角度变换一直是制约探测效率的难点。

目前隧道中常用的固定发射线圈的方式主要采用外部支架固定，这种支架一般携带不便，组装费时费力，且没有固定接收探头的装置，影响施工效率。隧道瞬变电磁探测中，往往对线框与掌子面的夹角有一定要求，而实际应用过程中，操作人员往往凭主观分析摆放，没有相应的仪器进行约束，这会影响到探测数据的准确性，对后期数据处理造成影响。现有的测量装置只能放置在一个位置进行测量，需要在其他位置进行测量时，需要整体移动测量装置才可完成测量，调整不方便，而且在调整过程中可能会因人员调整误差导致最终结果不够准确。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于铁路隧道的瞬变电磁线框及使用方法，其具有操作简单，方便实用，材料简单，易于拆装，携带方便，精度高等特点，在铁路隧道瞬变电磁探测中，实用性较强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于铁路隧道的瞬变电磁线框，包括定位框，所述定位框由若干定位框组件通过定位框连接件固定连接而成，所述定位框连接件上设有固定接收线圈和发射线圈的卡槽，所述定位框侧部与调节支架连接，所述定位框上固定有角度测量装置；所述定位框和调节支架底部均与滑动装置配合，定位框沿滑动装置滑动完成电磁探测。通过角度测量装置，可以准确将定位框调整至设定所需角度要求，不会因人员主观设置而影响探测数据的准确性，同时将定位框设置于滑动装置上，沿滑动装置移动测量，可以精确控制测线上的测量点距。通常探测中接收线圈通过现场工人手持固定，会对采集的数据产生一定的影响，而在定位框上设置卡槽固定接收线圈，可有效避免人为干扰。

所述定位框组件为L型杆体，所述L型杆体为非金属材料制成；将定位框组件设置成L型杆体，可方便简单连接成定位框的方框形结构，方便连接；同时定位框设置成若干L型杆体连接，方便拆卸，携带方便。将L型杆体设置成非金属材料，可以避免金属材料对探测效果的影响。

所述定位框连接件包括T型杆体，所述T型杆体顶部与定位框组件通过紧固件连接紧固，T型杆体底部与卡槽连接；将定位框连接件设置成T型杆体，可通过T型杆体顶部简单方便的完成与两侧的L型杆体连接，同时设置成T型杆体，T型杆体下部可与卡槽连接，方便将接收线圈固定于定位框上。

所述T型杆体为非金属材料制成；可以避免金属材料对探测效果的影响。

所述角度测量装置包括测量定位框与隧道底部夹角的坡度规，所述坡度规设置于定位框外侧部；在与隧道底板呈一定角度的探测中，坡度规可以测量定位框与隧道底板的夹角。

所述角度测量装置还包括测量定位框与隧道掌子面夹角的测角仪，所述测角仪设置于定位框底部；在与隧道掌子面呈一定角度的探测中，测角仪可以测量定位框与隧道掌子面的夹角。

所述滑动装置包括平行设置的定位框导轨和调节支架导轨，定位框导轨和调节支架导轨底部均通过旋转连接件与底座连接；将滑动装置设置为导轨，可以简单方便的调整定位框的位置；将导轨底部通过旋转连接件设置在底座上，可以方便调整导轨的方向，以使导轨与测线方向相同，完成测线方向上的电磁探测。

所述定位框底部通过滑轮设置于定位框导轨上，所述调节支架通过滑轮设置于调节支架导轨上；定位框和调节支架底部均设置滑轮与滑动装置的导轨配合，可简单方便的完成定位框和调节支架沿滑动装置的移动调整。

优选的，所述定位框导轨和调节支架导轨为一体成型；定位框导轨和调节支架导轨一体成型，可以保证在通过旋转连接件调整导轨方向时，两者的调整是一致的，保证定位框和调节支架之间的连接关系可靠。

所述定位框导轨和调节支架导轨两端与竖向导轨支架连接；设置竖向导轨支架，竖向导轨支架可支撑在隧道内，可以在定位框移动过程中保持导轨的稳定性。

所述定位框导轨和调节支架导轨均为非金属材料制成；可以避免金属材料对探测效果的影响。

一种用于铁路隧道的瞬变电磁线框的使用方法，包括以下步骤：

将定位框组件通过定位框连接件拼接成定位框；

将发射线圈和接收线圈固定在定位框连接件的卡槽上；

根据测线长度组装滑动装置，将定位框和调节支架与滑动装置连接；

依据测线方向调节滑动装置的方向，使滑动装置与测线方向平行；

利用角度测量装置调整定位框的方向，使其符合设定的角度要求；

连接瞬变电磁仪与发射线圈及接收线圈，采集二次磁场数据。

所述使用方法还包括以下步骤：

采集数据完毕后收起线框支架，取下发射线圈及接收线圈，拆除定位框、定位框连接件及滑动装置，整理好以备下次使用。

本发明的工作原理为：

通过将定位框分成若干个定位框组件，定位框组件之间通过定位框连接件连接，定位框连接件上可设置卡槽固定接收线圈，避免了手持接收线圈造成的误差；通过在定位框上固定角度测量装置以及在定位框侧部连接调节支架，角度测量装置和调节支架配合可精确调整定位框至所需角度，保证测量准确性；同时，在定位框底部设置滑动装置，将滑动装置调节至与测线方向相同，可使定位框沿滑动装置移动完成电磁探测，可精确控制测线上的测量点距。

本发明解决了传统发射线框携带不便，组装效率低下，不能准确测量线框与隧道掌子面及底板夹角的问题，具有以下优点：

1、整个装置结构简单、成本低廉，易于组装操作；

2、通过坡度规及测角仪可精确测量出定位框与隧道掌子面及底板的夹角，避免了现场凭主观判断对探测造成的影响；

3、可将接收线圈固定于定位框上，避免了手持接收线圈对探测造成的误差；

4、将定位框固定在导轨上依测线方向移动测量，可精确控制测线上的测量点距；同时定位框沿导轨稳定水平移动，避免了传统手持定位框因高差对采集数据产生的干扰。

附图说明

图1为本发明瞬变电磁线框的结构示意图；

图2为滑动装置结构示意图；

图中，1.上部定位框组件；2.定位框连接件；3.固定螺栓；4.卡槽；5.坡度规；6.调节支架；7.测角仪；8.下部定位框组件；9.底座；10.旋转连接件；11.定位框导轨；12.调节支架导轨；13.导轨支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，用于铁路隧道的瞬变电磁线框，包括定位框，定位框由两个上部定位框组件1和两个下部定位框组件8组成，上部定位框组件1和上部定位框组件1之间、下部定位框组件8和下部定位框组件8之间、上部定位框组件1和下部定位框组件8之间均通过定位框连接件2固定连接；定位框连接件2上设有卡槽4，其作用是固定接收线圈和发射线圈。下部定位框组件8外侧部设有坡度规5，其作用是在与隧道底板呈一定角度的探测中测量定位框与隧道底板的夹角。下部定位框组件8上还连接调节支架6，其可以随意伸缩，其作用是在探测过程中支撑固定定位框。下部定位框组件8的下部设有测角仪7，其作用是在与隧道掌子面呈一定角度的探测中测量定位框与掌子面的夹角。

上部定位框组件1和下部定位框组件8呈“L”型，材料为非金属材料，本发明中选用玻璃钢，L型的两个边长度均为1m，定位框组件拼接后由定位框连接件2上的固定螺栓3将相邻的定位框组件进行连接。

定位框连接件2呈“T”型，设置成T型有利于定位框连接件2将定位框组件连接，材料为非金属材料，本发明中选用玻璃钢，长度尺寸为0.4m*0.8m，定位框连接件2的T型顶边设置在两个定位框组件连接处，每个定位框连接件2上有四个固定螺栓孔，通过固定螺栓3将相邻的定位框组件和定位框连接件连接起来。定位框连接件2也可以设置成L型，L型的一边将两定位框组件连接，另一边上固定接收线圈卡槽4。

如图2所示，下部定位框组件8和调节支架6底部均与滑动装置配合，定位框沿滑动装置滑动完成电磁探测；滑动装置包括平行设置的定位框导轨11和调节支架导轨12，定位框导轨11和调节支架导轨12底部均通过旋转连接件10与底座9连接；将滑动装置设置为导轨，可以简单方便的调整定位框的位置；将导轨底部通过旋转连接件设置在底座上，可以方便调整导轨的方向，以使导轨与测线方向相同，完成测线方向上的电磁探测。定位框导轨11和调节支架导轨12的水平朝向可通过旋转连接件10进行调节。定位框导轨11和调节支架导轨12的每节宽度为0.5m。

下部定位框组件8底部通过滑轮设置于定位框导轨11上，调节支架6通过滑轮设置于调节支架导轨12上；定位框和调节支架底部均设置滑轮与滑动装置的导轨配合，可简单方便的完成定位框和调节支架沿滑动装置的移动调整。

定位框导轨11和调节支架导轨12为一体成型；定位框导轨11和调节支架导轨12一体成型，可以保证在通过旋转连接件调整导轨方向时，两者的调整是一致的，保证定位框和调节支架之间的连接关系可靠。

定位框导轨11和调节支架导轨12两端与竖向导轨支架13连接；设置竖向导轨支架13，竖向导轨支架13可支撑在隧道内，可以在定位框移动过程中保持导轨的稳定性。定位框导轨11和调节支架导轨12的作用是在定位框移动采集数据过程中控制定位框平稳、定距移动，导轨支架13可以再线框移动过程中保持导轨的稳定性。

定位框导轨11和调节支架导轨12、导轨支架15均为非金属材料制成，本发明中可以选用玻璃钢；可以避免金属材料对探测效果的影响。

用于铁路隧道的瞬变电磁线框的使用方法，包括以下步骤：

1)拼接上部定位框组件1和下部定位框组件8，将定位框组件和定位框连接件2上的螺栓孔对齐；

2)用固定螺栓3连接各定位框组件与定位框连接件2，使其成为一个整体，即定位框；

3)将发射线圈固定于连接好的定位框上；发射线圈为圆形，固定在位于定位框连接件2的四个接收线圈卡槽4上，发射线圈用于发射电磁波，接收线圈用于接收反射电磁波信号；

4)将接收线圈通过卡槽4固定于定位框连接件2上；

5)确定探测所需的定位框与隧道底板及掌子面的夹角，通过定位框上的坡度规5及测角仪7确定定位框的空间位置，使定位框符合设定的角度要求；

6)拉开两侧定位框上的调节支架6，支撑好定位框；

7)根据测线长度选择导轨节数，组装定位框导轨11、调节支架导轨12及导轨支架，将定位框导轨11、调节支架导轨12通过旋转连接件10连接在底座9上；

8)将定位框及调节支架6通过滑轮分别与定位框导轨11、调节支架导轨12进行连接，依据测线方向调节旋转连接件，使导轨与测线方向平行；

9)连接瞬变电磁仪与发射线圈及接收线圈，采集数据；

10)采集数据完毕后收起调节支架6，取下发射线圈及接收线圈，拆除定位框连接件2、上部定位框组件1、下部定位框组件8和滑动装置，整理好以备下次使用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。