一种全空域地质雷达三维探测装置的制作方法

1.本实用新型涉及地下工程建设检测、探测技术领域，具体涉及一种全空域地质雷达三维探测装置。

背景技术：

2.随着城市和交通的不断发展建设，地下空间利用和发展的意义越来越大，在地下工程建设以及运营过程中，会遇到各式各样的不良地质情况，加之外力的扰动，可能会诱发一系列地质灾害问题，然而，在不同的地下工程中导致的地质灾害，其间接产生的危害隐患又不同。为减小地下工程建设及运营中地质灾害发生的可能性，提高隧道建设及运营的安全性，提前对不良地质的规模和影响范围进行预判就显得极为重要；目前采用的主流预判方法是：根据前期目标地域的物探结果，打超前钻孔进行实际勘验，探测的范围存在一定的局限性，超前钻孔若要实现较大区域的钻探，钻探的边际成本较大，经济性较差。
3.随着探地雷达技术的不断发展，其作为一种高效的地球物理探测工具已经被广泛地应用于地下工程建设中，但是，现有主流的探地雷达应用于不良地质体的探测时，由于是提取电磁波的波形来分析，不仅成图方式较普遍，而且探测距离短，三维探测数据采集覆盖的范围小、测线方向偏差大、测线密度小，虽然申请人于前期公开了一种“隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置”，公开号cn211232191u，装置包括地质雷达天线盒、天线盒安装板、伸缩悬臂、连接座、轴承座、驱动机构、配重杆、配重块、伸缩立柱、支撑脚连接座、支撑脚和滚轮；伸缩悬臂和配重杆同轴固定安装到连接座；伸缩悬臂的外端固定安装天线盒安装板；天线盒安装板上面装配地质雷达天线盒；配重杆的外端固定安装配重块；连接座通过轴承座与驱动机构连接，初步实现了数据采集点可以布满整个掌子面，并且提高了采集数据的精确程度，但该装置在使用中存在体积庞大，悬臂过长，需足够的架设运行空间，需多人协调搬运、架设；且对采集运作的环境具有较高要求，不具有防尘、防水等功能。

技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种结构小巧、运作便捷，且能全空域地质雷达三维探测装置。
5.本实用新型的具体技术方案是：一种全空域地质雷达三维探测装置，包括地质雷达天线，还包括可转动地质雷达天线托架，所述可转动地质雷达天线托架包括底架，所述底架上表面左右对称设置有侧转动支架，所述地质雷达天线转动安装在侧转动支架间，还包括固定支撑架，所述可转动地质雷达天线托架与固定支撑架转动连接。
6.进一步，优选的是，所述底架上设置有环形座圈，对应的在固定支撑架上设置有环形支撑平台，所述环形座圈转动安装在所述环形支撑平台上。
7.进一步，优选的是，还包括竖直向转动电机，所述侧转动支架上安装有能够驱动地质雷达天线转动的竖直向转动电机。
8.进一步，优选的是，所述固定支撑架上安装有水平向转动电机，所述水平向转动电
机的转轴穿过环形支撑平台与底架连接，并驱动可转动地质雷达天线托架水平转动。
9.进一步，优选的是，还包括导电滑环，所述环形座圈上安装有导电滑环，所述导电滑环下部安装在环形支撑平台内。
10.进一步，优选的是，还包括可调节支撑脚杯，所述固定支撑架上安装有可调节支撑脚杯。
11.进一步，优选的是，还包括顶部为开放式结构的绝缘桶形壁罩，所述固定支撑架上设置有绝缘桶形壁罩，所述地质雷达天线与可转动地质雷达天线托架均设置在绝缘桶形壁罩内。
12.进一步，优选的是，还包括绝缘保护盖罩，所述绝缘保护盖罩能够与绝缘桶形壁罩顶部拆卸对合。
13.进一步，优选的是，所述竖直向转动电机和水平向转动电机为伺服电机或步进电机。
14.本实用新型的有益效果是：
15.（1）体积紧凑，在地下空间、地面场地、水下河床（湖底）等环境下，可对不同的探测环境进行数据采集模式设置，进而满足不同地下环境的探测需求，使用灵活方便，运用领域广，架设和使用简单快捷，仅需1~2人即可搬运及架设。
16.（2）具有防尘、防水、自动化程度高、空间覆盖范围全、定点数据采集标准化高的优点，使地质雷达适用于单点全域地下空间三维探测，提高了地质雷达三维数据采集的标准化和使用安全性。
附图说明
17.图1为本实用新型的实施例一的立体结构示意图一。
18.图2为本实用新型的实施例一的主视图。
19.图3为本实用新型的实施例一的后视图。
20.图4为本实用新型的实施例一的立体结构示意图二，其中拆去了地质雷达天线、可转动地质雷达天线托架。
21.图5为本实用新型的实施例二的立体结构示意图一，其中未安装绝缘保护盖罩及配电器材。
22.图6为本实用新型的实施例二的立体结构示意图二。
23.上图中：1-绝缘保护盖罩，2-绝缘桶形壁罩，3-地质雷达天线，4-可转动地质雷达天线托架，401-底架，402-环形座圈，403-侧转动支架，5-固定支撑架，501-环形支撑平台，601-竖直向转动电机，602-水平向转动电机，7-导电滑环，8-中央控制单元，9-可调节支撑脚杯，10-外部遥控终端，11-数据线缆。
具体实施方式
24.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例一：
28.如图1至图3所示，一种全空域地质雷达三维探测装置，包括地质雷达天线3，地质雷达天线3为现有器材，本实施例中采用100m无线探地雷达，电源：dc12~24v，功耗：10w，其形状为方形的地质雷达天线3。
29.可转动地质雷达天线托架4包括底架401，底架401上表面左右对称设置有侧转动支架403，地质雷达天线3转动安装侧转动支架403间，进一步，地质雷达天线3两侧经转轴与的侧转动支架403的两圆形承载座可转动安装，当然地质雷达天线3的安装位置为对中安装，其中一个侧转动支架403远离地质雷达天线3侧，安装有能够驱动地质雷达天线3转动的竖直向转动电机601，竖直向转动电机601的转轴与地质雷达天线3的转轴连接，从而驱动地质雷达天线3以侧转动支架403为转动支点竖直向绕横轴（“一”）转动，进一步，为了保证转动的流程，可以在侧转动支架403的转轴孔中设置轴承，进而保证地质雷达天线3的转轴能够顺畅转动。
30.可转动地质雷达天线托架4与固定支撑架5转动连接，底架401上设置有环形座圈402，对应的在固定支撑架5上设置有环形支撑平台501，环形座圈402转动安装在所述环形支撑平台501上，即可转动地质雷达天线托架4的环形座圈402下接触面与固定支撑架5的环形支撑平台501上表面滑动接触。
31.如图4所示，固定支撑架5上安装有水平向转动电机602，水平向转动电机602的转轴穿过环形支撑平台501、导电滑环7与底架401连接，并驱动可转动地质雷达天线托架4水平转动，即水平向转动电机602安装在环形支撑平台501下侧，水平向转动电机602的转动轴穿过环形支撑平台501、导电滑环7与底架401的驱动连接花键毂连接。
32.环形座圈402上安装有导电滑环7，导电滑环7下部安装在环形支撑平台501内，导电滑环7为现有电气器材，用于定子和转子之间的电气连接，如安防球机上的定子和转子之间的电气连接，如中国实用新型专利“导电滑环注塑模具及注塑成型的导电滑环”，公开号cn214056214u，又如中国外观专利“导电滑环”，cn306870603s；其具有不同大小尺寸、不同电路规定，为电气技术领域的常用技术设备，可以直接采购配置，在本实施例中安装采用环形座圈402与导电滑环7的的滑动环安装连接，环形支撑平台501于导电滑环7固定环安装连接，数据线缆11连接至环形支撑平台501处，并穿过环形支撑平台501壁，延伸入环形支撑平台501内与导电滑环7接线端连接。
33.中央控制单元8和数据线缆11依据电气布线规则安装固定在固定支撑架5或可转动地质雷达天线托架4上，中央控制单元8和数据线缆11连接水平向转动电机602，中央控制
单元8和数据线缆11经导电滑环7连接竖直向转动电机601。另外，中央控制单元8、地质雷达天线3与外部遥控终端10无线连接，中央控制单元8作为整个自动采集系统的核心部件，负责所有动作的逻辑指令发出，动作回馈，以及同外部无线通讯，中央控制单元8主要分为总控的plc与无线传输模块两个部分，plc型号是三菱5u系列，采用modbus rtu协议，无线传输方式通过西安达泰日系plc专用无线终端dtd435mc来实现，另外，中央控制单元8包含供电设备蓄电池。
34.固定支撑架5上安装有可调节支撑脚杯9，可调节支撑脚杯9固定安装在所述固定支撑架5的四只底杆端部，用于调节设备工作的水平面。上述结构及部件在设备工作过程中，均处于固定状态。
35.为了实现精确转动，竖直向转动电机601和水平向转动电机602为伺服电机或步进电机。
36.基本工作原理：
①
探地雷达基本原理，
②
定向辐射控制数据采集系统中，以“十”字轴的组合转动可实现物体在“球面”移动，依托这一基本几何理论，在其转动的控制上，加入电气自动化控制，配合雷达数据采集，即可实现本三维探测系统功能。
37.水平向转动电机602驱动可转动地质雷达天线托架4水平向绕竖轴（“i”）转动，竖直向转动电机601则驱动地质雷达天线3竖直向绕横轴（“一”）转动，以“十”字轴的组合协同转动，即实现了地质雷达天线3的数据采集发射面在“球面”移动，达到全空域探测的目的，驱动可转动地质雷达天线托架4做水平向360度自定义转动。
38.即竖直向转动电机601驱动地质雷达天线3竖直向绕横轴（“一”）转动，以“一”字轴的单轴转动，设备沿该轴的轴向移动即实现了地质雷达天线3的数据采集发射面在“圆柱面”移动，也可达到全空域探测的目的。
39.外部遥控终端10可对中央控制单元8实现可编程化操作，中央控制单元8对竖直向转动电机601和水平向转动电机602灵活控制，以达到球状、柱状全空域探测，半球状或四分之一球状等特定需求的定向探测。
40.实施例二：
41.如图5和图6所示，本实施例与第一个实施例的不同之处在于还包括顶部为开放式结构的绝缘桶形壁罩1，固定支撑架5上设置有绝缘桶形壁罩1，地质雷达天线3与可转动地质雷达天线托架4均设置在绝缘桶形壁罩1内，固定支撑架5按“前、后、左、右、上、下”一一对应的方式安装固定在所述绝缘桶形壁罩（带底）2内。
42.绝缘保护盖罩1能够与绝缘桶形壁罩1顶部拆卸对合，接绝缘保护盖罩1与绝缘桶形壁罩2（带底）组成可拆卸的设备封闭结构；绝缘保护罩1和绝缘桶形壁罩（带底）2的材质，均为玻璃纤维绝缘材料。
43.本实用新型全空域地质雷达三维探测装置基本工作过程简述，确定探测位置后：
44.①
开始准备工作，按探测需求安置设备，确定探测方向，调节四只所述可调节支撑脚杯9，使设备在水平面平稳工作。
45.②
接通电源开关，连接中央控制单元8、定制地质雷达天线3与外部遥控终端10，数据连接正常，预设探测方案确定，即可开始探测。
46.③
探测开始，当地质雷达天线3完成一个测点的数据采集工作，地质雷达天线3发送信号给中央控制单元8，中央控制单元8收到信号后，驱动竖直向转动电机601，转动相应
的角度。转动结束，中央控制单元8反馈信息至地质雷达天线3，地质雷达天线3开始下一个测点的数据采集工作，如此反复，直至竖直向转动电机601控制地质雷达天线3转动完整的一圈（即360度）。随即中央控制单元8驱动水平向转动电机602，使可转动地质雷达天线托架4水平向转动相应的角度，进入下一个探测循环。如此以“十”字轴的组合协同转动，即实现了地质雷达天线3在“球面”移动，达到全空域探测的目的。
47.以上通过具体的和优选的实施例详细地描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种全空域地质雷达三维探测装置，包括地质雷达天线（3），其特征在于，还包括可转动地质雷达天线托架（4），所述可转动地质雷达天线托架（4）包括底架（401），所述底架（401）上表面左右对称设置有侧转动支架（403），所述地质雷达天线（3）转动安装在侧转动支架（403）间，还包括固定支撑架（5），所述可转动地质雷达天线托架（4）与固定支撑架（5）转动连接。2.根据权利要求1所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，所述底架（401）上设置有环形座圈（402），对应的在固定支撑架（5）上设置有环形支撑平台（501），所述环形座圈（402）转动安装在所述环形支撑平台（501）上。3.根据权利要求1或2所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，还包括竖直向转动电机（601），所述侧转动支架（403）上安装有能够驱动地质雷达天线（3）转动的竖直向转动电机（601）。4.根据权利要求3所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，所述固定支撑架（5）上安装有水平向转动电机（602），所述水平向转动电机（602）的转轴穿过环形支撑平台（501）与底架（401）连接，并驱动可转动地质雷达天线托架（4）水平转动。5.根据权利要求4所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，还包括导电滑环（7），所述环形座圈（402）上安装有导电滑环（7），所述导电滑环（7）下部安装在环形支撑平台（501）内。6.根据权利要求1所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，还包括可调节支撑脚杯（9），所述固定支撑架（5）上安装有可调节支撑脚杯（9）。7.根据权利要求1所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，还包括顶部为开放式结构的绝缘桶形壁罩（1），所述固定支撑架（5）上设置有绝缘桶形壁罩（1），所述地质雷达天线（3）与可转动地质雷达天线托架（4）均设置在绝缘桶形壁罩（1）内。8.根据权利要求7所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，还包括绝缘保护盖罩（1），所述绝缘保护盖罩（1）能够与绝缘桶形壁罩（1）顶部拆卸对合。9.根据权利要求4所述的一种全空域地质雷达三维探测装置，其特征在于，所述竖直向转动电机（601）和水平向转动电机（602）为伺服电机或步进电机。

技术总结

本实用新型涉及一种全空域地质雷达三维探测装置，包括地质雷达天线，还包括可转动地质雷达天线托架，可转动地质雷达天线托架包括底架，底架上表面左右对称设置有侧转动支架，地质雷达天线转动安装在侧转动支架间，还包括固定支撑架，可转动地质雷达天线托架与固定支撑架转动连接。）体积紧凑，可对不同的探测环境进行数据采集模式设置，进而满足不同地下环境的探测需求，使用灵活方便，具有防尘、防水、自动化程度高、空间覆盖范围全、定点数据采集标准化高的优点，使地质雷达适用于单点全域地下空间三维探测，提高了地质雷达三维数据采集的标准化和使用安全性。标准化和使用安全性。标准化和使用安全性。