脉冲雷达透地探测煤岩实验研究

论文摘要

传统的煤岩探测采用瞬变电磁、地震波、超声波和探地雷达等技术,发射和接收1 GHz以下的信号频率,不能兼顾探测深度和探测精度。综采工作面采煤机自动调高要求煤岩分界达到20 mm的检测精度,为此提出采用无线脉冲雷达穿透煤岩层的高精度深度探测技术。设计成单雷达芯片+射频电路的低功耗小型化的超宽带雷达,由脉冲产生器PG（Pulse Generator）发射亚纳秒级的窄脉冲电磁波形,输出中心频率为5. 3～8. 8 GHz、频宽为1. 65～4. 40 GHz和功率为-17. 2～-10. 5 dBm的超宽带UWB（Ultra-Wide Band）信号,输入电路采集从煤岩介质反射回来的峰峰值达54～72 m V的信号电压。超宽带雷达通过双Vivaldi型天线垂直于煤岩层贴近布置,发射天线发出低至-19 dBm的7阶高斯脉冲超宽带波段信号,接收天线以30 Gbps的速率采集512级深度回波信号,利用煤岩存在明显介电常数差异所产生的脉冲反射与发射信号的传播时延,与现场煤岩介电常数标定后计算出的电磁波传播速率相乘,来推算出煤层厚度以精确地确定出煤岩分界位置。根据煤层深度和介电常数的变化建立了煤岩探测的脉冲垂直分辨率、探测深度与信号采样时窗长度关系,确定采样时窗长度为256 ns,测量分辨率达到4 mm。为了直观地分辨出煤岩分界位置,以采集的脉冲信号数据绘制波形灰度图,深黑色和亮白色分别表示信号的波谷和波峰,代表了介电常数有较大差异的煤岩两种介质的分界位置,并通过波谷或波峰到起点的时间差计算出煤层的厚度。在留顶煤开采的综采工作面和巷道现场测试,测量煤层厚度的误差小于20 mm,能够在煤层未开采前检测出工作面顶煤和底煤的厚度,为采煤机自动调高提供精准的位置参考。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张守祥,刘帅

关键词: 煤岩分界,无线脉冲,超宽带,介电常数,透地探测雷达

来源: 煤炭学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 山东工商学院信息与电子工程学院,北京天地玛珂电液控制系统有限公司

基金: 国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804300)

分类号: TD15

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.0768

页码: 340-348

总页数: 9

文件大小: 643K

下载量: 155

相关论文文献

• [1].基于FPGA脉冲雷达信号校准器的设计[J]. 电子设计工程 2020(01)
• [2].基于合建站的脉冲雷达功能拓展研究[J]. 现代雷达 2010(06)
• [3].从测距“凹坑”看脉冲雷达上行链路增益调整[J]. 价值工程 2019(27)
• [4].数字化频率分集的脉冲雷达补盲方法研究与实现[J]. 现代导航 2020(03)
• [5].脉冲雷达精度校飞试验仿真[J]. 大连交通大学学报 2009(03)
• [6].一种低重频脉冲雷达的速度解算方法[J]. 电子科技 2012(05)
• [7].一种低重频脉冲雷达速度模糊解算的新方法[J]. 系统仿真学报 2009(S2)
• [8].脉冲雷达测速方法的改进研究[J]. 现代雷达 2019(10)
• [9].脉冲雷达梳状回波现象机理探究[J]. 信息技术与信息化 2018(06)
• [10].脉冲雷达电磁辐射的选频场强仪测量方法[J]. 中国无线电 2019(08)
• [11].脉冲雷达幅相一致性快速标定方法研究[J]. 电子测试 2015(19)
• [12].脉冲雷达梳状回波现象机理的相关分析[J]. 中国新通信 2019(17)
• [13].捷变频脉冲雷达解速度模糊算法研究[J]. 空军雷达学院学报 2012(06)
• [14].一种正交随机相位编码的新型汽车脉冲雷达（英文）[J]. 雷达学报 2018(03)
• [15].脉冲雷达高度表通用测试设备的设计[J]. 信息与电子工程 2010(03)
• [16].基于事后数据分析的脉冲雷达误差分离方法研究[J]. 装备指挥技术学院学报 2010(06)
• [17].调频步进脉冲雷达目标的运动参数估计[J]. 现代电子技术 2008(23)
• [18].C波段脉冲雷达高度表设计[J]. 信息与电子工程 2008(06)
• [19].C+C合建站中脉冲雷达新工作模式精度分析[J]. 现代雷达 2010(05)
• [20].基于Matlab的脉冲雷达检测仿真[J]. 通信技术 2016(12)
• [21].基于相关系数法对时域脉冲雷达探测深度的研究[J]. 天文研究与技术 2016(03)
• [22].脉冲雷达电磁辐射的宽带场强仪测量方法[J]. 安全与电磁兼容 2017(06)
• [23].EBPSK调制脉冲雷达信号的探测性能[J]. 东南大学学报(自然科学版) 2015(03)
• [24].脉冲雷达自适应步进数字AGC设计与仿真[J]. 制导与引信 2014(02)
• [25].基于压缩感知的频率编码脉冲雷达高分辨距离成像方法[J]. 电子与信息学报 2011(07)
• [26].脉冲雷达目标模拟器的设计与实现[J]. 舰船电子工程 2018(03)
• [27].相参脉冲雷达中频采样条件研究[J]. 数据采集与处理 2009(01)
• [28].脉冲雷达微动特征实时提取可行性研究[J]. 现代雷达 2017(04)
• [29].脉冲雷达径向加速度提取方法研究与应用[J]. 弹箭与制导学报 2014(03)
• [30].一种26GHz脉冲雷达料位计的设计与实现[J]. 电子制作 2015(17)

标签：煤岩分界论文;  无线脉冲论文;  超宽带论文;  介电常数论文;  透地探测雷达论文;