CN103259101A - 无线电波接收天线、接收装置、透视系统和探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电波接收天线、接收装置、无线电波透视系统和采用本发明提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的方法，该接收天线包括多个信号接收端，各信号接收端用于与接收机相连，各信号接收端位于不同方向以分别从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机。该接收天线中各信号接收端位于不同方向，以通过各信号接收端从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，可提高接收天线对无线电波的接收能力。

Description

无线电波接收天线、接收装置、透视系统和探测方法

技术领域

本发明涉及天线结构技术，尤其涉及一种无线电波接收天线、接收装置、透视系统和探测方法。

背景技术

在煤矿开采中，煤矿井下装备综合机械化设备的回采工作面称为综采工作面。综采工作面回采过程中存在诸多影响安全高效生产的地质因素，主要包括巷道揭露断层、陷落柱、富含水区、顶板垮塌和富集水的采空区、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常区。

为保证安全的回采作业，在回采作业前须对综采工作面进行物探探测，查清综采工作面内部构造及其异常特征。

目前，对综采工作面内部构造的探查方法主要包括地震波探测方法和无线电波透视方法两大类，其中无线电波透视方法作为一种非接触式探测方法，因具有现场操作简单，分辨能力强等优点，在综采工作面构造探查中得到广泛应用。

无线电波为一种波长为3000米～0.3毫米的电磁波，综采工作面可作为无线电波的传播介质，无线电波在工作面煤层中传播时，当遇到断层、陷落柱、富含水区、顶板垮塌和富集水的采空区、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常区时，因传播介质不同，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等，无线电波的能量就会明显减弱。

无线电波透视仪就是基于上述的原理，主要包括发射机、接收机、发射天线和接收天线、数据解析装置等。发射天线与发射机相连，接收天线与接收机相连，通过数据线将接收机与数据解析装置相连。

在需要对工作面进行透视探测时，首先在该工作面一侧的巷道内布置多个发射点，在该工作面另一侧的巷道内布置多个接收点，将其中一个发射点和一个接收点分别作为初始发射点和初始接收点。首先，将发射机置于该初始发射点处，接收机置于初始接收点处，并且，将发射天线和接收天线的线框以垂直巷道走向的方向设置。

启动发射机和接收机，置于初始发射点的发射机将产生一定频率的无线电波并通过发射天线发射，无线电波在工作面中传播，穿过工作面后的无线电波信号将被接收天线接收并转化为电信号传送给接收机，接收机对接收到的电信号进行放大滤波等处理后输出给数据解析装置。

其次，发射机在一定时间内固定，移动接收机至接收点段内的不同接收点，发射机连续发射单频无线电波，接收机在不同接收点逐点接收穿过工作面的无线电波信号，然后，移动发射机至下一个发射点，在下一个接收点段内移动接收机至不同的接收点，接收机将每次接收的电信号进行处理后均传送给数据解析装置。

每个发射点发射的无线电波具有一定的覆盖范围，将穿过该覆盖范围之内的工作面。在巷道内布置多个发射点，多个发射点发射的无线电波穿过工作面的各个区域，进而，通过数据解析装置根据得到的电信号对各个区域的进行分析，可得到整个工作面的内部构造的相关参数，为矿井安全作业提供依据。

该无线电波透视仪，接收天线设置于某一方向，只能从一个方向接收无线电波，并将接收到的无线电波转化为电信号，该接收天线对无线电波的接收能力较弱。

发明内容

本发明第一个方面是提供一种无线电波接收天线，以接收多个方向的无线电波信号，提高对无线电波的接收能力。

该无线电波接收天线，包括：

多个信号接收端，各所述信号接收端用于与接收机相连，各所述信号接收端位于不同方向以分别从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机。

本发明的另一个方面是提供一种无线电波接收装置，包括：接收机和本发明提供的接收天线，所述接收机包括多个信号接收通道，其中，所述各信号接收通道与所述接收天线的各信号接收端对应连接，以分别将接收天线中各信号接收端传送的电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置。

本发明的又一个方面是提供一种无线电波透视系统，包括：包括发射机和数据解析装置，所述发射机上设置有发射天线，以通过所述发射天线将所述发射机生成的无线电波发射出去，还包括本发明提供的接收装置，所述接收装置中接收机的各信号接收通道分别与所述数据解析装置相连。

本发明提供的又一个方面是提供一种采用本发明提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的方法，包括：

将发射机置于综采工作面一侧巷道内的发射点上，通过发射天线将所述发射机生成的无线电波发射出去；

将接收机顺序置于综采工作面另一侧巷道内接收段的各接收点上，通过接收天线中各信号接收端分别从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机；

接收机中各信号接收通道分别接收各所述电信号，并将接收到的各所述电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置。

本发明提供的接收天线，各信号接收端位于不同方向，以通过各信号接收端从不同方向接受无线电波信号并转换成电信号，以接受不同方向分量的无线电波信号，可提高该接收天线对无线电波的接收能力。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的无线电波接收天线的结构示意图；

图2为本发明另一实施例所提供的无线电波接收天线中信号接收端的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的无线电波接收装置的结构示意图；

图4为采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的结构示意图；

图5为另一实施例提供的采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的局部结构示意图；

图6为采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的方法的流程图。

具体实施方式

图1为本发明实施例所提供的无线电波接收天线的结构示意图，该接收天线包括多个信号接收端1，各信号接收端1用于与接收机2相连，各信号接收端1位于不同方向以分别接收的不同方向无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机2。

该接收天线包括多个信号接收端，信号接收端为由金属导线、金属面或其他介质材料构成一定形状的结构，信号接收端可将无线电波信号转化为电压或电流信号形式的电信号以传送给接收机。

本实施例的接收天线各信号接收端位于不同方向，例如，可将其中一信号接收端所在的平面沿垂直于地面方向放置，以从该方向接收无线电波信号；将另一信号接收端所在的平面与水平面方向呈一定角度放置，以从这一方向接收无线电波信号，以此类推，将各信号接收端置于不同方向，以通过各信号接收端从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号。通过各信号接收端可接受到不同方向分量的无线电波信号，因此，可提高该接收天线对无线电波的接收能力。该接收天线可应用于多种接收装置中，作为接收装置中的接收天线，以从多个方向接受无线电波信号并传送给接收装置中的接收机，增强接收装置对无线电波的接收能力。

图2为本发明另一实施例所提供的无线电波接收天线中信号接收端的结构示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步的，该接收天线中，各信号接收端1为圆形封闭线框，且为抗干扰多芯铜芯线缆制成；各圆形封闭线框的直径相同，具有相同的圆心，且各圆形封闭线框转动连接。

并且，各线缆的线径范围可为0.3mm-0.6mm，各线缆的每百米的阻值范围可为1Ω-4Ω。

本实施例中，各信号接收端为圆形封闭线框结构，可通过铰接、螺接等方式将各圆形封闭线框的两个直径端点同轴相连，以实现各圆形封闭线框的相对转动连接，通过转动线框可使线框处于相应的方向上，当然，图2所示只是描述了具有三个线框的结构，可根据需要设置线框的数量，并不限于本实施例所示。

当然，本实施例只是提供一种结构形式的信号接收端，信号接收端也可采用其他的结构形式，并不限于本实施例所示。

图3为本发明实施例所提供的无线电波接收装置的结构示意图，如图3所示，该接收装置包括接收机2和本发明实施例提供的接收天线，接收机2包括多个信号接收通道201，其中，各信号接收通道201与接收天线的各信号接收端1对应连接，以分别将接收天线中各信号接收端1传送的电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置3。

该无线电波接收装置包括本发明实施例提供的接收天线，该接收天线中的各信号接收端可分别从各不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，然后传送给接收机中的各信号接收通道，各信号接收通道接收到各信号接收端传送的各电信号后，可对电信号进行放大滤波处理，以过滤电信号中的谐波和噪声，得到高质量的电信号，并且，可将经过处理后的各电信号传送给数据解析装置，以通过数据解析装置对电信号进行分析处理，进而可根据该电信号得到相关的数据信息。

本发明实施例还提供了一种无线电波透视系统，包括发射机和数据解析装置，发射机上设置有发射天线，以通过发射天线将发射机生成的无线电波发射出去，还包括本发明实施例提供的接收装置，接收装置中接收机的各信号接收通道分别与数据解析装置相连。

该无线电波透视系统，可用于探测地质构造层的内部结构，下面以利用该透视系统对矿井综采工作面的内部构造进行探测为例说明该透视系统的工作原理。

图4为采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的结构示意图，如图4所示，在对综采工作面20进行探测时，首先在该综采工作面20一侧的巷道21内布置多个发射点23，在该综采工作面20另一侧的巷道22内布置多个接收点24，图4所示的布置发射点23的巷道21为风巷，布置接收点24的巷道22为机巷，并且，风巷和机巷通过切眼25连通，当然，综采工作面也可以为其他的结构形式，并不限于图示所示。

将其中一个发射点23和一个接收点24分别作为初始发射点和初始接收点，首先，将发射机置于该初始发射点处，接收机置于初始接收点处，数据解析装置可置于地面控制室中。

启动发射机26和接收装置27，置于初始发射点的发射机26将产生一定频率的无线电波并通过发射天线发射出去，无线电波穿过综采工作面20后，，通过置于另一侧巷道22的接收装置27中接收天线的各信号接收端从不同方向接收并转换成电信号，以传送给接收机，接收机中的各信号接收通道接收到各信号接收端传送的电信号后，可对各电信号进行放大滤波处理，以过滤电信号中的谐波和噪声，得到高质量的电信号，并传送给数据解析装置。

然后，可移动发射机26和接收装置27分别至下一个发射点23和接收点24，发射机26逐点发射无线电波，接收装置27逐点接收穿过综采工作面20的无线电波，或者，如图4所示，发射机26在一定时间内固定在某一发射点23，在一定范围内(也就是单次发射接收段)移动接收装置27至不同接收点24，接收装置27中接收天线逐点接收穿过综采工作面20的无线电波信号并转换成电信号，经过各信号接收通道对每次接收到的各电信号进行放大滤波处理后输出给数据解析装置。

并且，上述的发射机和接收装置所在巷道的位置可以互相置换，可首先采用上述的方法将发射机26放置在一侧的巷道21内布置的各发射点处，将接收装置27放置在另一侧巷道22内布置的各接收点处，通过数据解析装置接收各电信号以完成一轮的信号采集后，将发射机26和接收装置27的位置互换，此时，在一侧巷道21内布置接收点，在另一侧巷道22内布置发射点，将发射机置于另一侧巷道22内的发射点处，接收装置置于一侧巷道21内的接收点处，再次采用上述的方法通过数据解析装置完成另一轮的信号采集，这样采集的信号可以交叉覆盖综采工作面。

数据解析装置通过对这些从不同方向接收的无线电波信号转化生成的各电信号进行分析，可得到综采工作面内不同构造层的吸收系数，进而得到综采工作面的内部构造，如果综采工作面中存在地质异常体，将会在相应区域形成透视阴影，因此，可为矿井安全的开采作业提供相关的技术数据。

该无线电波透视系统中，由于接收天线可从不同方向接收穿过综采工作面后的无线电波信号，以得到不同方向分量的无线电波信号，可为数据解析装置提供更加全面的信号，数据解析装置根据该不同方向分量的无线电波信号得到更加精确的工作面内部构造的相关技术参数，对较为复杂的综采工作面的内部构造进行判定，可提高对综采工作面的内部构造的分辨能力，为矿井安全生产提供更加有效的技术数据。

图5为另一实施例提供的采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的局部结构示意图，需要说明的是，采用该透视系统对矿井综采工作面进行探测时，如图5所示，接收机装置中接收天线的信号接收端可设置为三个，各信号接收端沿不同方向设置，例如：其中一个信号接收端101方向与布置接收点24的巷道22走向方向垂直(也就是图示中X轴方向)，一个信号接收端102与布置接收点24的巷道22走向方向成一定的夹角(也就是图示中Y轴方向)，例如60°或其他角度，一个信号接收端103与布置接收点24的巷道22走向方向成另一夹角(也就是图示中Z轴方向)，例如120°或其他角度，通过该三个方向的信号接收端从该三个不同方向接收无线电波信号即可，以得到该三个方向分量的无线电波信号，相应的接收机2的信号接收通道也设置为三个即可，这样，可减轻数据解析装置对信号分析的运算量，提高分析的速度。

图6为采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的方法的流程图，如图6所示，该探测方法包括以下步骤：

步骤400、将发射机置于综采工作面一侧巷道内的发射点上，通过发射天线将所述发射机生成的无线电波发射出去；

步骤401、将接收机顺序置于综采工作面另一侧巷道内接收段的各接收点上，通过接收天线中各信号接收端分别从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机；

步骤402、接收机中各信号接收通道分别接收各所述电信号，并将接收到的各所述电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置。

该探测方法为采用本发明实施例提供的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的具体实施方法，该方法可对综采工作面的进行探测，以得到工作面的内部构造，其实现原理和技术效果，与无线电波系统类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种无线电波接收天线，其特征在于，包括：

多个信号接收端，各所述信号接收端用于与接收机相连，各所述信号接收端位于不同方向以分别从不同方向接受无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机。

2.根据权利要求1所述的无线电波接收天线，其特征在于：

各所述信号接收端为圆形封闭线框，且为抗干扰多芯铜芯线缆制成；

各所述圆形封闭线框的直径相同，具有相同的圆心，且各所述圆形封闭线框转动连接。

3.根据权利要求2所述的无线电波接收天线，其特征在于：

各所述线缆的线径范围为0.3mm-0.6mm，各所述线缆的每百米的阻值范围为1Ω-4Ω。

4.一种无线电波接收装置，其特征在于，包括：

接收机和权利要求1-3任一所述的接收天线，所述接收机包括多个信号接收通道，其中，所述各信号接收通道与所述接收天线的各信号接收端对应连接，以分别将接收天线中各信号接收端传送的电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置。

5.一种无线电波透视系统，包括发射机和数据解析装置，所述发射机上设置有发射天线，以通过所述发射天线将所述发射机生成的无线电波发射出去，其特征在于，还包括权利要求4所述的接收装置，所述接收装置中接收机的各信号接收通道分别与所述数据解析装置相连。

6.一种采用权利要求5所述的无线电波透视系统对矿井综采工作面进行探测的方法，其特征在于：

将发射机置于综采工作面一侧巷道内的发射点上，通过发射天线将所述发射机生成的无线电波发射出去；

将接收机顺序置于综采工作面另一侧巷道内接收段的各接收点上，通过接收天线中各信号接收端分别从不同方向接收无线电波信号并转换成电信号，以传送给接收机；

接收机中各信号接收通道分别接收各所述电信号，并将接收到的各所述电信号进行放大滤波处理以传送给数据解析装置。

Images