CN206193261U - 一种三角阵的探地雷达天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种三角阵的探地雷达天线装置，本装置包括桶形屏蔽外壳，所述外壳两侧有两个挂钩，所述外壳内有四个喇叭型天线，即天线一、天线二、天线三、天线四，其中位于中间位置的天线三为发射天线，天线一、天线二、天线四均为接收天线，三个天线构成等边三角形，分别位于等边三角形的三个顶点位置，所述发射天线与接收天线天线一的连线在测线方向上，发射天线与其余两个接收天线的夹角为120°，在所述外壳外面有个三角形支架，支架顶端用螺丝固定喇叭型天线，同时用一个杆型支架固定四个桶形天线组装置。通过此装置既可以解决3‑D成像不模糊问题，又可以有3dB的信噪比提升，同时提高垂直测向维度的分辨率和探测范围。

Description

一种三角阵的探地雷达天线装置

技术领域

本实用新型涉及的是探地雷达信号处理技术、合成孔径成像技术、灾害地质调查、考古调查、公路工程质量检测以及地质勘探等领域，特别涉及一种三角阵的探地雷达的天线装置。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)是用来对地下目标或场景进行探测的雷达系统。利用电磁波在地下介质电磁特性不连续之处产生的反射和散射现象，进而对其成像和刻画。探地雷达的分辨率取决于天线频率和传播介质特性。探地雷达可以快速准确地进行近地表调查，并通常以2-D反射面来识别地下埋藏目标体的深度以及位置，但如果要获取地下目标体的形状、大小、空间展布以及相关埋藏环境等信息，就可以利用振幅异常在一定深度上重建地下目标体三维结构。而这通常使用多条2-D雷达测线拼合空间网格实现的。这种方式在垂直测线维度上的分辨率较低，且会存在模糊现象，不过，随着技术的发展，也有越来越多的近地表调查使用阵列式的雷达天线，不过这种天线装置需要大量的天线，且容易受到周围环境的影响，给信号处理过程造成极大地不便，本专利利用三角阵的探地雷达天线，既可以解决3-D成像不模糊问题，又可以有3dB的信噪比提升，同时提高垂直测向维度的分辨率和探测范围。

在探地雷达天线阵列设计方面，专利《一种用于隧道衬砌检测的探地雷达天线支架》主要是提供一种用于隧道衬砌检测的探地雷达天线支架，简化了探地雷达设备的安装流程，专利《探地雷达天线装置车》主要是利用天线装置车在检测病害体中的便利条件，将天线与载车的连接固定，专利《一种可缓冲的探地雷达天线固定装置》利用缓冲装置减少雷达天线随检测车辆的颠簸，使天线能够紧贴衬砌表面，提高检测精度。文献《一种用于混凝土结构探测的探地雷达天线阵列的设计》主要是以变形领结天线为基础，设计了一种双极化、多天线的探地雷达天线阵列，文献《用于探地雷达系统的相控阵天线的研究与设计》主要研究和设计了一种用于探地雷达系统的由新型蝶形天线单元组成的相控阵天线，文献《超宽带时域天线阵列波束合成研究》主要是对超宽带天线阵列的时域/频域特性和波束合成特性进行了详尽的讨论和研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三角阵的探地雷达天线装置，既可以解决3-D成像不模糊问题，又可以有3dB的信噪比提升，同时提高垂直测向维度的分辨率和探测范围。

本实用新型通过下述方案实现：一种三角阵的探地雷达天线装置，包括桶形屏蔽外壳1～4，所述外壳两侧有两个挂钩15、16，便于放在车架上，所述外壳内有四个喇叭型天线，即天线一11、天线二12、天线三13、天线四14，其中位于中间位置的天线三13为发射天线，天线一11、天线二12、天线四14均为接收天线，三个天线构成等边三角形，分别位于等边三角形的三个顶点位置，所述发射天线与接收天线天线一11的连线在测线方向上，发射天线与其余两个接收天线的夹角为120°，在所述外壳外面有个三角形支架17，支架顶端用螺丝固定喇叭型天线，同时用一个杆型支架5固定四个桶形天线组装置，且有校准四个天线组高度的作用，即保证四个天线组在同一高度上。

进一步的，桶形天线组采用4通道数据采集，每个通道之间的距离0.5m。

进一步的，桶形屏蔽外壳外面三角形支架17固定外壳内部四个天线的位置，根据收发天线和测线方向调整三角形支架。

进一步的，位于天线组中间位置的天线三13与三个接收天线的距离相同，通过螺丝固定，调整角度到正三角形。

附图说明

图1本实用新型一种四通道三角阵探地雷达天线装置结构示意图；

图2本实用新型一种单通道三角阵探地雷达天线装置结构示意图；

图3本实用新型一种单通道三角阵探地雷达天线装置结构俯视图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1、图2、图3，一种三角阵的探地雷达天线装置，包括桶形屏蔽外壳1～4，所述外壳两侧有两个挂钩15、16，便于放在车架上，所述外壳内有四个喇叭型天线，即天线一11、天线二12、天线三13、天线四14，其中位于中间位置的天线三13为发射天线，天线一11、天线二12、天线四14均为接收天线，三个天线构成等边三角形，分别位于等边三角形的三个顶点位置，所述发射天线与接收天线天线一11的连线在测线方向上，发射天线与其余两个接收天线的夹角为120°，在所述外壳外面有个三角形支架17，支架顶端用螺丝固定喇叭型天线，同时用一个杆型支架5固定四个桶形天线组装置，且有校准四个天线组高度的作用，即保证四个天线组在同一高度上。

桶形天线组采用4通道数据采集，每个通道之间的距离0.5m，这样便可以遍布2m左右宽的道路，实现宽范围的道路检测。

所述桶形天线组利用杆型支架5连接固定，支架可以校准四个天线组的高度，又可以固定各个天线组之间的距离。

所述桶形屏蔽外壳外面三角形支架17固定外壳内部四个天线的位置，根据收发天线和测线方向调整三角形支架。

所述位于天线组中间位置的天线三13与三个接收天线的距离相同，通过螺丝固定，调整角度到正三角形。

屏蔽外壳内部四个喇叭型天线11～14，其中天线13为发射天线，位于天线组的中间位置，且与三个接收天线的距离相同，通过螺丝固定，调整角度到正三角形。

根据四个天线的位置不同，可以利用延时叠加求和进行三维地下模型反演，既可以提高垂直测线方向的分辨率，又可以在测向方向，通过插值运算和双次测量有3dB信噪比的提升。

接收天线接收到信号通过数据采集，将采集到的数据进行后处理提供成像和检测结果。

每个天线组之间的距离相同，距离大小根据探测深度和波速角大小确定。

每个桶形屏蔽外壳可屏蔽与其他组天线组的互耦影响，因此四个桶形装置中的收发天线可同步进行收发超宽带信号。

以上对本实用新型所提供的一种三角阵的探地雷达天线装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种三角阵的探地雷达天线装置，包括桶形屏蔽外壳(1～4)，所述外壳两侧有两个挂钩(15、16)，所述外壳内有四个喇叭型天线，即天线一(11)、天线二(12)、天线三(13)、天线四(14)，其中位于中间位置的天线三(13)为发射天线，天线一(11)、天线二(12)、天线四(14)均为接收天线，三个天线构成等边三角形，分别位于等边三角形的三个顶点位置，所述发射天线与接收天线天线一(11)的连线在测线方向上，发射天线与其余两个接收天线的夹角为120°，在所述外壳外面有个三角形支架(17)，支架顶端用螺丝固定喇叭型天线，同时用一个杆型支架(5)固定四个桶形天线组装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：桶形天线组采用4通道数据采集，每个通道之间的距离0.5m。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：桶形屏蔽外壳外面三角形支架(17)固定外壳内部四个天线的位置，根据收发天线和测线方向调整三角形支架。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：位于天线组中间位置的天线三(13)与三个接收天线的距离相同，通过螺丝固定，调整角度到正三角形。