用于煤层裂隙超前探测的110GHz雷达研究

发布时间：2017-05-23 07:33

  本文关键词：用于煤层裂隙超前探测的110GHz雷达研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿裂隙导致的水害问题日益严重,传统的探测方法已经无法解决此类问题,因此,有必要研究一种高效的探测煤层裂隙的方法,从而保障人们的生命及财产安全。太赫兹技术是在当今发展迅速的学科之一,可以利用太赫兹频段电磁波具有的高穿透性及高分辨率等特性进行煤炭裂隙的探测成像。本文首先简单阐述了煤炭裂隙探测技术以及太赫兹雷达技术的国内外发展现状,然后对电磁波的传播特性及其测试原理进行了研究,并完成了不同种类煤样品的加工及测试系统的搭建,基于矢量网络分析及其扩频模块和基于信号发生器及其扩频模块得到了75GHz~750GHz频率范围内的电磁波发射信号,搭建的系统能够对一定厚度的煤层进行反射系数和透射系数的测试,为煤层裂隙超前探测雷达系统的参数设定和系统设计提供了参考。后续的章节中围绕雷达系统的设计展开了以下几方面的研究工作:首先利用设计的煤层穿透特性测试的仪器设备进行了雷达系统发射频率、发射功率以及工作模式的分析和选定工作。然后介绍了110GHz雷达前端硬件电路设计方案,根据选定的参数进行了发射机、接收机以及数据采集部分的硬件电路的设计工作。进一步地,介绍了发射机、接收机中的关键器件,测试了系统的关键参数。进而配合二维扫描装置进行了不同煤样品裂隙的成像实验并得到110GHz频率下的成像结果。最后对透射式成像结果进行了分析总结并对110GHz成像系统进行了展望。
【关键词】：太赫兹雷达 反射式 透射式 传播特性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 太赫兹无损检测成像技术的研究现状10-11
• 1.3 太赫兹雷达技术的研究现状11-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第二章 太赫兹波在煤层中的传播特性及其测试原理16-32
• 2.1 电磁波的传播特性16-21
• 2.2 太赫兹波对物质的穿透性21-25
• 2.3 煤层在太赫兹波段的穿透特性测试原理25-31
• 2.3.1 煤的分类及样品的制备25-28
• 2.3.2 煤样品衰减特性及反射系数的测试原理28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 110GHz雷达系统设计32-50
• 3.1 系统核心参数设定32-37
• 3.1.1 系统发射频率的选择32-33
• 3.1.2 系统发射功率的选择33-34
• 3.1.3 系统成像模式的选择34-37
• 3.2 110GHz雷达前端硬件电路的设计37-48
• 3.2.1 110GHz雷达前端硬件系统发射机的实现39-44
• 3.2.2 110GHz雷达前端硬件系统接收机的实现44-48
• 3.3 110GHz雷达后端数据采集系统设计48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 110GHz雷达系统的实现与测试50-58
• 4.1 发射机系统的搭建及测试50-53
• 4.2 接收机系统的搭建及测试53-55
• 4.3 110GHz雷达成像系统的搭建及测试55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 结论58-60
• 参考文献60-66
• 作者简介及科研成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：387247