一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线

1.本实用新型涉及煤岩动力灾害电磁辐射监测技术领域，特别涉及一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线。


背景技术：

2.随着煤矿采深不断增加，高地应力、高瓦斯等因素导致煤岩动力灾害事故频发，严重制约着煤炭行业的健康持续发展。目前对煤岩动力灾害的监测预警主要包括传统的静态指标法和新兴的地球物理方法。静态指标法获得的信息量有限且耗时耗力，新兴的地球物理方法监测范围广，能够实现实时、动态、连续监测。电磁辐射是煤岩在变形破坏时所释放的电磁波，电磁辐射法作为一种非接触地球物理方法，近年来已经在煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害监测预警领域得到了广泛应用。
3.目前，对于煤岩破裂电磁辐射信号的采集多为单轴电磁辐射天线，此类天线具有设计简单、体积小等优点，但天线的信号接收局限于一维平面，无法感知电磁信号的空间分布，更无法进行电磁信号的测向与定位，已经制约了煤岩电磁监测领域的发展，对于电磁辐射三轴定向监测天线的研发与应用具有重要意义。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，能够获取电磁信号的空间分布，有利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供如下方案：
6.一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，包括防护装置和三轴环形天线装置；所述防护装置包括防护外壳，所述防护外壳内部中空且顶部安装有指南针和水平仪；所述三轴环形天线装置包括三个环形天线、容纳所述环形天线的中空的支撑架以及固定所述支撑架的底座，三个所述环形天线以三轴笛卡尔坐标系形式两两正交；所述三轴环形天线装置配有接线端口，所述三轴环形天线装置通过所述接线端口与外部采集装置连接。
7.优选地，三个所述环形天线分别是设置在xy平面的xy向圆形环形天线、设置在xz平面的xz向矩形环形天线、设置在yz平面的yz向矩形环形天线；其中，所述xz向矩形环形天线和所述yz向矩形环形天线交界处支撑架由四口卡槽固定，所述xy向圆形环形天线通过四个卡槽固定于所述支撑架的中部位置。
8.优选地，所述防护外壳的顶部设有用于容纳所述指南针及所述水平仪的安装槽，以及与所述安装槽相匹配的透明顶盖，便于观察所述指南针及所述水平仪的界面。
9.优选地，所述防护外壳的底部中心设有螺孔，所述螺孔用于与其他装置进行固定。
10.优选地，所述接线端口采用sma接口形式，置于所述防护外壳底部侧面，并做加固处理。
11.优选地，所述防护外壳的顶部标刻三轴方向正交实线，便于监测人员定向摆放。
12.优选地，所述三轴环形天线装置的测试频带范围为200hz-20khz。
13.优选地，所述防护外壳采用透电磁波材质，满足防水、防尘、防爆设计，符合煤矿安全标准。
14.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
15.本实用新型实施例中，通过三轴环形天线装置可实现对煤岩电磁辐射信号的三维测向与定位，同时天线结构简单、便携，有利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型实施例提供的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线的立体结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例提供的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线的三轴天线装置示意图；
19.图3是本实用新型实施例提供的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线的防护装置示意图；
20.图4是本实用新型实施例提供的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线的防护壳俯视图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
22.本实用新型的实施例提供了一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，如图1所示，所述煤岩破坏电磁辐射定向监测天线包括防护装置1和三轴环形天线装置2；防护装置1包括防护外壳11，防护外壳11内部中空且顶部安装有指南针12和水平仪13；三轴环形天线装置2包括三个环形天线21、容纳环形天线21的中空的支撑架22以及固定支撑架22的底座23，三个环形天线21的信号接收性能完全一致，以三轴笛卡尔坐标系形式两两正交，信号感知点位于三个环形天线21的中心；三轴环形天线装置2配有接线端口24，三轴环形天线装置2通过接线端口24与外部采集装置连接。
23.进一步地，如图2所示，三个环形天线21分别是设置在xy平面的xy向圆形环形天线211，设置在xz平面的xz向矩形环形天线212，设置在yz平面的yz向矩形环形天线213；其中，xz向矩形环形天线212和yz向矩形环形天线213交界处支撑架22由一个四口卡槽221固定，xy向圆形环形天线211通过四个卡槽222固定于支撑架22的中部位置。
24.进一步地，如图3所示，防护外壳11顶部设有用于容纳指南针12及水平仪13的与安装槽111，以及与安装槽111相匹配的透明顶盖112，便于观察指南针12及水平仪13的界面，从而实现方位标定及水平标定。
25.防护外壳11的底部中心设有螺孔113，这里采用m6螺孔，以便于天线固定在工程三脚架等其他装置上。
26.接线端口24采用sma接口，置于防护外壳11底部侧面，并做加固处理，三轴环形天线装置2通过接线端口24与外部采集装置连接。
27.进一步地，如图4所示，防护外壳11的顶部标刻三轴方向正交实线114，便于监测人员定向摆放。
28.作为本发明的一种优选实施方式，防护外壳11采用高性能透电磁波材质，满足防水、防尘、防爆设计，符合煤矿安全标准。三轴环形天线装置2的主要测试频带范围为200hz-20khz，可实时监测煤岩破裂三维空间的电磁辐射信号。
29.本实用新型实施例中，通过三轴环形天线装置2可实现对煤岩电磁辐射信号的三维测向与定位，同时天线结构简单、便携，有利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。
30.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，包括防护装置和三轴环形天线装置；所述防护装置包括防护外壳，所述防护外壳内部中空且顶部安装有指南针和水平仪；所述三轴环形天线装置包括三个环形天线、容纳所述环形天线的中空的支撑架以及固定所述支撑架的底座，三个所述环形天线以三轴笛卡尔坐标系形式两两正交；所述三轴环形天线装置配有接线端口，所述三轴环形天线装置通过所述接线端口与外部采集装置连接。2.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，三个所述环形天线分别是设置在xy平面的xy向圆形环形天线、设置在xz平面的xz向矩形环形天线、设置在yz平面的yz向矩形环形天线；其中，所述xz向矩形环形天线和所述yz向矩形环形天线交界处支撑架由四口卡槽固定，所述xy向圆形环形天线通过四个卡槽固定于所述支撑架的中部位置。3.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述防护外壳的顶部设有用于容纳所述指南针及所述水平仪的安装槽，以及与所述安装槽相匹配的透明顶盖，便于观察所述指南针及所述水平仪的界面。4.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述防护外壳的底部中心设有螺孔，所述螺孔用于与其他装置进行固定。5.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述接线端口采用sma接口形式，置于所述防护外壳底部侧面，并做加固处理。6.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述防护外壳的顶部标刻三轴方向正交实线，便于监测人员定向摆放。7.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述三轴环形天线装置的测试频带范围为200hz-20khz。8.根据权利要求1所述的煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，其特征在于，所述防护外壳采用透电磁波材质，满足防水、防尘、防爆设计，符合煤矿安全标准。

技术总结
本实用新型公开了一种煤岩破坏电磁辐射定向监测天线，包括防护装置和三轴环形天线装置；所述防护装置包括防护外壳，所述防护外壳内部中空且顶部安装有指南针和水平仪；所述三轴环形天线装置包括三个环形天线、容纳所述环形天线的中空的支撑架以及固定所述支撑架的底座，三个所述环形天线以三轴笛卡尔坐标系形式两两正交；所述三轴环形天线装置配有接线端口，所述三轴环形天线装置通过所述接线端口与外部采集装置连接。本实用新型实施例中，通过三轴环形天线装置可实现对煤岩电磁辐射信号的三维测向与定位，同时天线结构简单、便携，有利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。利于煤岩动力灾害电磁辐射定位技术的发展。


技术研发人员：宋大钊 何学秋 殷山 李杰 刘洋
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2021.09.14
技术公布日：2022/1/18