KJH-D防爆探地雷达

仪器组成

KJH-D防爆探di雷达由KJH-D-Z防爆探di雷达主要、KJH-D-F防爆探di雷达发射机、KJH-D-J防爆探di雷达接收机以及天线等配套组件构成。

技术参数

防爆类型：本质安全型

探测距离：不小于30m

工作频率：100MHz

采样率：100GHz

采样间隔：10ps-200000ps（步长2ps）

数据格式：6位

Lsb：1.5uv

系统特性参数:172db；分离式天线

分辨率：针对救灾复杂环境的探测分辨率可达分米级，针对工程质量检测探测分辨率可达毫米级。

总质量：小于等于20KG

安全标志：MA

防爆类型：矿用本安型

防爆标志：Exib l Mb

发射机

工作频率：100MHz

发射功率：≤4W

工作电压：12V（本安电源）

工作电流：≤1A

接收机

工作频率：100MHz

接收功率：≤4W

工作电压：12V（本安电源）

工作电流：≤1A

雷达主机

工作电压：4.9V（2路本安电源）

工作电压：12.1V（本安电源）

4.9V工作电流：≤2.9A

12.1V工作电流：≤2.1A

探di雷达连续工作时间

工作时间：≥2h

仪器特点

可超前探测30-50m范围内的断层、陷落柱、含水带等地质构造异常体；

工作方法多样灵活，可全方位探测；

仪器轻巧操作方便，实时显示测量剖面；

资料处理软件操作简单，实时显示测量剖面；

资料处理软件操作简单，测量结果直观，易于解释；

完善的售后服务和及时的技术支持培训；

获“煤炭工业协会科技进步二等奖”；

主要用途和适用范围

矿井、隧道断层及含水构造探测

煤层异常变化带

陷落柱及煤层夹矸探测

工程地质勘察（地基、岩溶、滑坡等）

混凝土结构检测

洞体探测、考古工作等

1 概述

1.1 产品特点

KJH-D 防爆探di雷达是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁技术。该技术采用无损探测，无需辅助工程，现场探测快速经济。可超前探测30～50米（根据地质条件不同而不同）范围内的断层，陷落柱，含水带等地质构造。仪器采用一体化主机设计，分离式天线，仪器操作方便，工作方法多样灵活，资料处理软件操作简单，测量结果彩色显示，直观准确易于解释。

1.2主要用途及适用范围

KJH-D 防爆探di雷达主要用于探测煤矿瓦斯地质小构造和异常区，也可用于地面工程勘探常用的范围有：

a）矿井隧道掘进前方超前探测断层及含水等构造异常体；

b）煤层瓦斯突出危险区域探测；

c）煤层异常变化带；

d）陷落柱及煤层夹矸探测；

e）工程地质勘查(地基、岩溶、滑坡等)；

f) 洞体探测、考古工作等；

g) 城市地下管网探测。

1.3 型号的组成及其代表意义

KJH-D 防爆探di雷达型号的编制根据MT/T154.10-1996中的规定，具体含义如下：

K J H-D                 防爆探di雷达

                       探di雷达

矿井监测监控装置

1.4 使用环境条件

a) 工作温度：0℃～40℃；

b) 相对湿度：≤95%；

c) 大气压力：80kPa～110kPa；

d）含有甲烷和煤尘爆炸危险的煤矿井下。

2 工作原理与结构特征

2.1工作原理

KJH-D 防爆探di雷达是一种用于确定地下介质分布的光谱（1MHz～1GHz）电磁技术。探di雷达利用发射天线发射高频宽带电磁波脉冲，接收天线接收来自地下介质的界面的反射波（见图1）。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过的介质的电性性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小。

2.2 结构特征

KJH-D 防爆探di雷达主要采用分部分设计、制造，井下组合使用的模式。下井部分都采用防爆设计，主要由主机、发射机、接收机、天线对、连接光纤、防爆电池、小键盘组成。

3 技术特性

3.1 主要性能

u 探测距离：超前探测距离30～50米。

u 集控制、显示和记录于一体的防水、防尘、背光且坚固的数字记录仪，能进行数据采集、显示、储存，并能通过CF卡，上传电脑进行处理。

u 仪器使用寿命：根据煤矿井下使用环境，仪器使用寿命5~6年。

3.2 主要参数

u 工作频率：选频50或100MHz；

u 工作时间：≥2h；

u 防爆类型：矿用本质安全型；

u 防爆标志：Exib I。

4 尺寸、重量

4.1 外形尺寸：

发射机：250mm×160mm×160mm

接收机：250mm×160mm×160mm

天  线：1000mm×500mm×400mm

主机（含电源箱）：250mm×200mm×160mm

4.2 重量

总重量：16.1kg

发射机：2.8kg

接收机：2.8kg

天  线：6.5kg

主机（含电源箱）：4kg

5 使用、操作

5.1 一般工作流程

始      测点布置       井下实测       地面处理       成果提交      结束    

5.2 使用前的准备和检查

5.2.1 充电

对KJH-D 防爆探di雷达进行充电。

5.2.2 仪器检查

通电检查仪器状况。

5.2.3 其它准备工作

探测工作的目的，探测区域的场地情况及已揭露的地质构造或其他地质条件，在此基础上设置测线的布置，并选择工作方法。

5.3 KJH-D 防爆探di雷达系统装配

5.3.1 发射机和接收机的装配

发射机和接收机的装配是一样的。首先在侧面装上两块电池，扣好盖子；然后在底部装上发射机和接收机。

5.3.2 发射机光纤的连接

连接前先检查光纤是否导通，将一端对准光源检查另一端是否有光通过。

雷达主机和发射机用单芯光纤连接。一端连接在雷达主机侧门面板上的接口上，另一端连接在发射机的接口上。连接时翻开接口保护盖，插入光纤头即可，两端光纤头可以互换。

5.3.3 接收机光纤的连接

连接前先检查光纤是否导通，将一端对准光源检查另一端是否有光通过。

雷达主机和接收机用双芯光纤连接。一端连接在雷达主机侧门面板上的接口上，另一端连接在接收机的接口上。连接时翻开接口保护盖，插入光纤头即可，两端光纤头可以互换。

5.4 雷达软件安装

正常情况?吕状镏骰丫沧昂貌杉砑没粜枰匦掳沧翱砂匆韵虏街璨僮鳎?/span>

1．在dos状态下进入主目录敲入install命令，回车。

2．软件将会被自动安装。

5.5 雷达操作

   在雷达整机系统装配连接好后，打开接收机和发射机电源，再打开主机，进入系统就可以开始采样了。

5.5.1 启动系统

按任意键启动系统，进入采集软件的主菜单。

5.5.2 快速操作指南

正常使用探di雷达采集系统，有一些重要的参数是必须设置的。下面就将一些重要的参数设置介绍一下，以便用户快速了解整个系统的操作情况。

5.5.3 探测方法类型

探di雷达根据工作方法和天线的放置位置不同，可以用不同的方式进行探测。用户可以选择的三种方式是：

反射法：发射和接收天线以一定的间距放置在被探测体的同一表面，利用雷达反射回波来分辨目标的方法。反射法也是最常用的探测方法。

共中点探测或宽角度反射和折射探测：发射和接收天线以一定的间距放置在被探测体的同一表面，保持天线间的中点不变，不断改变天线间距进行反射探测。主要用于确定不同深度地层的雷达波速度等参数。

透射法：将发射和接收天线放置在被探测体相反的两侧，利用雷达的透射回波来探测目标体内的异常。

5.5.4采集操作模式

连续模式：指雷达系统按操作者自己定义的时间间隔自动采集数据，采样过程不需人工操作。这种模式适用于地势平坦，移动天线没有障碍的情况，系统默认每次移动都是沿测线移动一个步距。

人工单步操作：指操作者通过键盘操作控制雷达系统采集数据，操作一次采样一次，采样过程完全靠人工控制。这种模式适用于地势崎岖，天线移动困难或不能保证在均匀固定的时间间隔内完成天线移动的情况。由于探测现场情况的复杂性，这种模式也是我们最常用的模式。

简便模式：与连续模式一样也是按一定的时间间隔自动采集数据，无需人工操作。不同的是系统默认每次移动的测点步距固定在1米，这样采集点与测点位置相对应。

5.5.5 Step Size 天线移动步距

在探测中针对不同的目标体，选择不同的天线移动步距非常重要。如果天线移动步距选择太大可能造成目标体丢失或失真，而选择太小则可能降低探测效率、加大数据量和处理的难度。

该参数只适用于连续和人工单步采样模式。天线移动步距是和天线频率相对应的，下表列出了针对各频率天线参考的天线移动步距。

5.5.6 天线间距

在反射法探测中，保持天线间距不变是极为重要的。而不同频率的天线都有一个最小的天线间距，天线间距过小就可能产生数据失真干扰，过大有可能造成信号太弱。下表列出了不同频率天线对应不同的最小天线间距。

5.5.7 频率设置

由于探测环境的复杂性和被探测目标体的未知性，次探测时准确选择恰当频率的天线进行探测有一定的困难。我们需要把握的基本原则是：天线频率越低，探测深度越深，空间分辨率越低；天线频率越高，探测深度越浅深，空间分辨率越高。因此，在能满足探测深度要求的条件下，尽可能选择频率高的天线；鼓励多频率天线综合探测，保证探测的准确性和精度。

选择不同频率的天线，在雷达主机上应设置相对应的频率参数。注意：当雷达主机上设置的频率参数与实际连接的天线频率不一致时，雷达系统不会报错，所以一定要仔细检查频率设置。

5.5.8 采样时窗

采样时窗是一个重要的参数，它决定采集的雷达数据是否达到探测的目的深度。采样时窗太短，探测深度不够；采样时窗太长，探测深度过深影响探测效率和处理速度。

在实际探测中针对明确的目标层，这里有一个采样时窗设置的经验估算公式：

采样时窗＝1.3×(2×探测深度)／雷达波速度

雷达波速度：雷达波在目标地层中传播的速度，可根据地层介质的介电常数推算（详见原理部分的介绍）。

5.5.9 采样间隔

雷达波形图上采样点间的时间间距也是一个重要的参数。这个参数决定于使用天线的频率，越高频率的天线需要越高的采样率，采样点间距也就越短。

针对不同的频率的天线，我们有一个推荐的采样间隔，如下表所示：

5.5.10 叠加次数

在探测现场，一种提高采样质量的方法是：在每一采样点采集多条波形曲线，然后进行平均从而消除随机噪声，提高采样质量和波形的稳定性。

从理论上讲，叠加次数越高波形质量越好，但由于采样数量和计算量加大，过高的叠加次数会造成系统反应缓慢和不必要的消耗，因此选择正确的叠加次数非常重要。一般来讲，大多数情况下叠加次数设置为16，32和64次是较为合适的。

上述功能参数设置完成后，雷达数据采集就可以开始了。