地质雷达法辅助测量装置及地质雷达法测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及地质勘测技术领域，具体涉及一种地质雷达法辅助测量装置。


背景技术：

2.地质雷达法是利用高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。它以卓越的高分辨率优势，广泛应用于基础地质调查、地质灾害调查、污染场地调查、考古调查、工程质量检测等领域。地质雷达法的勘探深度与电磁波的中心频率有关，中心频率越高，垂向分辨率越高，相应勘探深度越小；中心频率越低，垂向分辨率越低，相应勘探深度越大。因此，当勘探目标深度较大时，必须采用低频组合天线。
3.目前地质雷达法低频组合天线现场采集方案为：将低频组合天线分别与发射机和接收机连接；在发射机和接收机上分别安装垂向塑料杆把手；将发射机与接收机通过光纤连接；将接收机与雷达主机通过控制电缆连接；连接主机电源、开机、完成参数设置；点测模式时把天线放置在起始测点上，发出采集指令，完成当前测点信号采集；移动天线到下一个测点，采用相同的方式进行测量，直到完成整条测线上所有测点，组成一个雷达测量剖面。时间模式时采用近似匀速移动天线，完成起点到终点的测量。该方案进行现场数据采集时，存在如下四个问题：
4.(1)发射天线与接收天线之间没有距离控制装置，二者分别由一名技术人员通过手持塑料杆把手的方式进行摆放，天线平行和收发距离主要通过人工目测来控制。因此，存在难以保证发射天线与接收天线平行放置、难以控制收发距离的固定与统一，以及人工不断微调天线方向和收发距离造成费时、费力等诸多问题。
5.(2)由于低频组合天线不能安装测量轮，无法实现距离模式数据采集。因此，现场测量中只能采用点测模式或时间模式。点测模式测量效率相对低，对于工程量较小的探测任务尚能应付，对于长距离、大工作量探测任务很难满足工期及效率要求。
6.(3)时间模式测量要求近似匀速移动天线，很多场地条件下难以满足该要求。例如，在城市道路施工经过交通信号灯时，如果遇到红灯，必须暂停采集，等待绿灯后继续进行采集。
7.(4)高性能地质雷达主机相对笨重，在点测模式测量时往往是将主机固定放置在天线一侧，随着点测的进行，待控制电缆长度不够时，暂停采集，移动主机到下一个站点。而采用时间模式时，需要2-3名技术人员协作，抬着主机与天线同步移动。这两种情况下，就存在费时、费力、效率低下等问题。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种地质雷达法辅助测量装置，可实现基于低频组合天线的地质雷达法连续测量，且具有组装与拆卸方便、操作简单、控制精度高的优点。
9.本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
10.一种地质雷达法辅助测量装置，包括通体由绝缘材料构成的分别用于安装低频天线和雷达主机的低频天线牵引平板车、雷达主机牵引平板车；所述低频天线牵引平板车包括固定安装于车身中部的横向主平衡板以及用于将两根低频天线平行且对称地固定安装于车身两侧的天线安装机构，所述横向主平衡板的两端分别设置有用于放置发射机和接收机的发射机盒、接收机盒。
11.优选地，所述天线安装机构包括两根竖向平衡杆、四根天线高度控制绳、两根天线距离控制绳、四个连接件；天线高度控制绳与天线距离控制绳的两端均带有挂钩；两根竖向平衡杆分别竖直固定在横向主平衡板的两端，两根竖向平衡杆顶端分别设置有用于固定所述挂钩的固定机构；所述连接件上设置有可供低频天线穿过的天线孔以及两个用于固定所述挂钩的固定机构。
12.进一步优选地，竖向平衡杆顶端的所述固定机构为卡槽，连接件上的所述固定机构为通孔。
13.优选地，在横向主平衡板靠近接收机盒的一侧还设置有用于安装测量轮的测量轮连接器。
14.优选地，低频天线牵引平板车与雷达主机牵引平板车上分别设置有用于在测量过程中固定电缆的电缆固定器。
15.优选地，所述低频天线牵引平板车包括四个车轮以及相互之间软连接的塑料车身和木质把手，前面的两个车轮为静音橡胶万向轮，后面两个车轮为静音橡胶定向轮。
16.优选地，所述雷达主机牵引平板车包括四个车轮以及相互之间通过塑料合页连接的塑料车身和木质把手，前面的两个车轮为静音橡胶万向轮，后面两个车轮为静音橡胶定向轮。
17.优选地，发射机盒与接收机盒均为木质。
18.优选地，横向主平衡板与低频天线牵引平板车之间通过尼龙螺丝固定。
19.基于以上辅助装置还可以得到以下技术方案：
20.一种地质雷达法测量系统，包括发射机、接收机、低频天线、雷达主机以及如上任一技术方案所述地质雷达法辅助测量装置，发射机和接收机分别放置于发射机盒、接收机盒内，两根低频天线通过所述天线安装机构平行且对称地固定安装于低频天线牵引平板车的车身两侧，雷达主机放置于雷达主机牵引平板车上。
21.相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
22.采用本实用新型的辅助装置，发射机与接收机之间、发射天线与接收天线之间的距离固定，收发距控制精确；低频天线与雷达主机均放置在牵引车上，提高了工作效率，降低了施工人员劳动强度；可以安装测量轮，进行距离模式测量，测量精度高，可以适用于相对复杂的施工条件；通体为非导电性材料构成，不会对原始数据造成干扰；组装与拆卸简便，运输方便，操作简单。
附图说明
23.图1 是本实用新型的整体结构示意图；
24.图2 是低频天线牵引平板车的结构示意图；
25.图3 是横向主平衡板的结构示意图；
26.图4 是雷达主机牵引平板车的结构示意图；
27.图5是本实用新型安装雷达设备后的结构示意图；
28.图中包括以下附图标记：
29.1、低频天线牵引平板车的车身，2、低频天线牵引平板车的把手，3、横向主平衡板，4、发射机盒，5、接收机盒，6、竖向平衡杆，7、天线端电缆固定器，8、测量轮连接器，9、天线高度控制绳，10、收发距离控制绳，11、雷达主机牵引平板车的车身，12、雷达主机牵引平板车的把手，13、主机端电缆固定器。
具体实施方式
30.针对现有基于低频组合天线的地质雷达法测量过程中所存在的问题，本实用新型的解决思路是为低频天线部分和雷达主机部分分别配置通体由绝缘材料制成的牵引平板车，以在不对测量数据产生干扰的情况下大幅提高测量效率和测量精度，降低测量所需的劳动强度。
31.本实用新型所提出的解决方案具体如下：
32.一种地质雷达法辅助测量装置，包括通体由绝缘材料构成的分别用于安装低频天线和雷达主机的低频天线牵引平板车、雷达主机牵引平板车；所述低频天线牵引平板车包括固定安装于车身中部的横向主平衡板以及用于将两根低频天线平行且对称地固定安装于车身两侧的天线安装机构，所述横向主平衡板的两端分别设置有用于放置发射机和接收机的发射机盒、接收机盒。
33.所述天线安装机构的作用是保持两根低频天线（发射天线和接收天线）在测量过程中的距离和平行度不变，可以通过在低频天线牵引平板车的两侧分别安装准刚性的天线支架结构来实现，然而，此类方案会使得辅助装置的整体体积、重量过大，不利于现场测量，因此本实用新型优选采用软性控制绳的解决方案，具体如下：
34.所述天线安装机构包括两根竖向平衡杆、四根天线高度控制绳、两根天线距离控制绳、四个连接件；天线高度控制绳与天线距离控制绳的两端均带有挂钩；两根竖向平衡杆分别竖直固定在横向主平衡板的两端，两根竖向平衡杆顶端分别设置有用于固定所述挂钩的固定机构；所述连接件上设置有可供低频天线穿过的天线孔以及两个用于固定所述挂钩的固定机构。
35.进一步优选地，竖向平衡杆顶端的所述固定机构为卡槽，连接件上的所述固定机构为通孔。
36.进一步地，在横向主平衡板靠近接收机盒的一侧还设置有用于安装测量轮的测量轮连接器。从而可以实现距离模式数据采集，进一步提高测量效率。
37.优选地，低频天线牵引平板车与雷达主机牵引平板车上分别设置有用于在测量过程中固定电缆的电缆固定器。从而可有效防止移动测量过程中电缆互相缠绕或者缠住牵引车车轮。
38.为了不对测量数据产生电磁干扰，整个辅助测量装置都应由绝缘材料构成，各部件选择什么样的绝缘材料，直接决定了该辅助测量装置的使用性能和制造成本，以下为几种优选的部件用材方案：
39.优选地，所述低频天线牵引平板车包括四个车轮以及相互之间软连接的塑料车身
和木质把手，前面的两个车轮为静音橡胶万向轮，后面两个车轮为静音橡胶定向轮。
40.优选地，所述雷达主机牵引平板车包括四个车轮以及相互之间通过塑料合页连接的塑料车身和木质把手，前面的两个车轮为静音橡胶万向轮，后面两个车轮为静音橡胶定向轮。
41.优选地，发射机盒与接收机盒均为木质。
42.优选地，横向主平衡板与低频天线牵引平板车之间通过尼龙螺丝固定。
43.为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本实用新型的技术方案进行详细说明：
44.本实施例的地质雷达法辅助测量装置的具体结构如图1～图4所示，其包括分别用于安装低频天线和雷达主机的低频天线牵引平板车、雷达主机牵引平板车；低频天线牵引平板车包括塑料车身1和木质把手2，车身1上安装有横向主平衡板3、发射机盒4、接收机盒5、竖向平衡杆6、天线端电缆固定器7、测量轮连接器8、四根天线高度控制绳9和两根收发距离控制绳10；雷达主机牵引平板车包括塑料车身11和木质把手12，在木质把手12上还安装有主机端电缆固定器13。
45.低频天线牵引平板车的车身1中间有五个孔，用于固定横向主平衡板3；车身1和木质把手2之间通过尼龙绳软连接；车身1前面两个轮子为静音橡胶万向轮，后面两个轮子为静音橡胶定向轮；横向主平衡板3两端分别固定有发射机盒4和接收机盒5，并且在靠近接收机盒5的一侧安装有测量轮连接器8；靠近接收机盒5一侧的竖向平衡杆6中部设置有天线端电缆固定器7，用于在测量过程中固定发射电缆。
46.雷达主机牵引平板车的车身11与木质把手12通过塑料合页连接，从而便于折叠与收纳；木质把手12一侧中部，设计有主机端电缆固定器13，用于在测量过程中固定发射电缆。
47.天线高度控制绳9和收发距离控制绳10的两端均连接有塑料挂钩，以方便安装与拆卸；竖向平衡杆6的上部设置有用于连接天线高度控制绳9上塑料挂钩的卡槽；如图1所示，天线高度控制绳9和收发距离控制绳10分别通过四个连接件相互连接，本实施例中的连接件为塑料材质的连接片，连接片上共有3个通孔，其中，直径较大的通孔为杆状天线的连接孔，用于穿过杆状的低频天线，直径相对小的2个通孔为塑料挂钩连接孔，用于连接控制绳两端的塑料挂钩。
48.上述地质雷达法辅助测量装置的组装与操作流程具体如下：
49.(1)将横向主平衡板3放置在低频天线牵引平板车的车身1上方，将横向主平衡板3上的5个孔与车身1上的5个孔位置对齐，采用5根尼龙螺丝分别穿过上述5个孔，拧紧、固定。
50.(2)将发射机放置于发射机盒4，将接收机放置于接收机盒5，发射机与接收机之间用光纤连接，并组装杆状的低频天线。
51.(3)在发射机和接收机上方分别安装竖向平衡杆6，其中，天线端电缆固定器7位于接收机一侧。
52.(4)按照图5所示将低频天线与天线高度控制绳9和收发距离控制绳10连接。
53.(5)将雷达主机放置在雷达主机板车11上，连接雷达主机与接收机之间的控制电缆，并分别用天线端电缆固定器7和主机端电缆固定器13将控制电缆可靠固定。
54.(6)在测量轮连接器8上安装测量轮，并将测量轮通讯线连接至接收机。
55.(7)通过低频天线牵引平板车的把手2牵引低频天线装置到测线起点，通过雷达主机牵引平板车的把手12牵引雷达主机，放置于低频天线后方一定距离处；打开雷达系统，设置采集参数后，同步移动低频天线和雷达主机，实现连续、高效数据采集。