超深定向钻孔雷达采控系统设计及测试研究

来源：电子测量技术杂志2022年第6期北京时间：

作者：李涛涛，许献磊，何宇，王鹏杰，白崇文

单位：1. 萍乡学院机械电子工程学院，萍乡 337055; 2. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 10086

摘要：钻孔雷达有效解决了探地雷达探测深度和精度相矛盾的问题。为实现钻孔雷达对异常体的精细化、定向探测，文中对超深定向钻孔雷达的数据采集与控制系统进行设计。首先设计了钻孔雷达定向探测功能模块，由陀螺仪、单片机和步进电机组成闭环控制单元，PID控制算法依据实时角度与设定角度偏差确定电机控制参数，再由电机驱动“双套管”机械结构完成定向；接着围绕STM32F407主控设计了雷达收发脉冲控制电路、雷达反射波信号采集电路等；最后测试分析了系统收发机触发脉冲等关键信号，并利用定向钻孔雷达开展了实地模型和煤矿掌子面探测。结果表明：系统满足定向钻孔雷达功能需求，关键信号实测评价指标与理论值最大偏差仅9.8%；定向钻孔雷达可精确测得目标体的方位、深度等信息，可准确定位煤岩分界面。

关键词：钻孔雷达;超深定向探测;数据采集与控制系统;STM32F407

基金资助：江西省自然科学基金(20212BAB214047)、煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放课题(SKLCRSM20KFA08)、江西省教育厅科学技术研究项目(202710)资助