[发明专利]一种孔中双频探地雷达天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达天线，尤其是涉及一种孔中双频探地雷达天线。

背景技术

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、跨江河重大工程以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，工作质量难以控制，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、离析以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，甚至发生基坑内水土突涌、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桩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心部件之一，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，具备以下特性：

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辐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簧、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，该天线的中心频率仅为100MHz，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。

发明内容

本发明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、成本低的孔中双频探地雷达天线。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

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。

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，中心频率为270MHz，当变频接头为亚克力接头组时，中心频率为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，圆锥形天线头为实心圆锥体，第一天线节和第二天线节均为空心圆柱体。

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，本发明具有以下优点：