灾后救援生命探测仪的现状和发展趋势

生命探测仪作为灾后及时救援的一种设备,在定位、探索与搜寻生命体方面发挥着不可替代的作用。分析了目前所使用的生命探测仪即雷达生命探测仪、音频生命探测仪、红外生命探测仪及其他种类生命探测仪的工作原理、技术特点、使用场景及优缺点,并结合实际应用指出上述生命探测仪存在的问题:①探测技术单一,综合集成化不高。②探测方式传统、设备智能化程度不足。③探测仪零件未统型,设备维修困难。④部分生命探测仪体积较大,携带不便,影响救援效率。针对现有的不足和问题,提出生命探测仪的发展趋势:①提高生命探测仪的集成程度,设计使用采集信息的多源化融合的生命探测装置,使用多种信息源来进行生命信息的获取探测。②提高生命探测仪的智能化水平,赋予生命探测仪部分自主决策权,降低由于操作人员操作不当导致的生命探测误差。③设计模块化的生命探测仪,并制定相关的标准规程,对同种生命探测仪的零件进行统型,降低生命探测仪的维修和保养难度。④提高生命探测仪的电路板设计精度,充分利用空间构造,在不缩减生命探测仪功能情况下减小体积,提高便携性。

基于文献计量分析的海洋观探测仪器技术发展态势研究

海洋观探测技术是海洋科学和技术的重要组成部分,对预警海洋灾害、开发海洋资源和空间、保护海洋环境、维护海洋权益、加强国防建设非常重要,海洋观探测仪器的研发是海洋观探测技术发展的重要基础和支撑。本文以Web of Science为数据统计源,基于战略咨询智能支持系统(ISS)平台和CiteSpace工具,通过文献计量和可视化分析,从发文量、涉及学科、作者、机构、关键词等方面对1998—2022年海洋观探测仪器技术论文进行了统计分析,总结了当前海洋观探测仪器技术领域的研究态势和研究热点,得出以下结论:(1)近10余年海洋观探测仪器技术研究呈快速增长趋势。虽然中国在该领域起步较晚,但发展迅速,2018年后发文量稳居世界第一,top 10高被引论文作者有3位是中国学者,中国研究学者在该领域具有较高影响力。但是发文量top 10机构多为美国研究机构,top 10高产作者中尚无中国学者,中国在该领域科研机构和研究人员的影响力和竞争力方面还需继续提高。(2)从词云聚类分析结果看,该领域全球研究热点集中在无人机、地磁仪、微波辐射计、海表温度和水色研究上。需要注意的是,ocean sensor关联词多为聚类分析关键词,表明海洋传感器是该领域的研究重点。从研究重点演变上看,中国在该领域研究虽然起步晚,但研究跟踪能力强,主题演变转移较快,有一定的热点引领作用。

便携式气体探测仪在消防救援中的应用

随着社会的进步与科学技术的飞速发展,人们的生活水平显著提升。然而,新能源、精细化工等行业的高速增长也带来了安全挑战,各类灾害事故频发,尤其是火灾、地震、建筑物垮塌等灾害,往往伴随着次生灾害的发生。在储能电站、化工场所及交通事故等场景下,安全事故极易引发易燃、易爆、有毒、有害气体的泄漏,严重威胁社会安全稳定与救援行动的顺利进行。文章分析了便携式气体探测仪在当前应用中的现状,梳理实战应用中存在的问题,并针对具体原因提出相应对策与改进措施,以期为使用便携式气体探测仪有效应对危险气体泄漏事故提供指导与帮助。

基于Android的雷迪管线探测仪蓝牙数据处理软件及实现

本文主要研究了雷迪管线探测仪蓝牙数据获取及实现方法,通过分析雷迪RD8100管线探测仪蓝牙数据格式,设计并实现了一套雷迪管线探测仪蓝牙数据处理软件。软件实现了雷迪管线探测仪蓝牙数据与Android设备之间的传输,该软件在Android设备上能实时显示测量数据曲线,操作人员能实时了解数据情况。采用该软件在水平电磁剖面探测时,既可以通过多次测量数据取平均值降低观测误差,又可以在Android设备上实时进行反演计算,大幅提高了数据反演效率和管探测精度。

地下管线探测仪器的多频率应用研究

随着城市化进程的加快,需要不断提高城市基础设施的稳定性,其中多频率的地下管线探测仪器能够发挥优化发射器、强化接收器抗干扰性、提升数据处理算法精度及引入先进技术等方面作用,进一步客服城市环境的复杂性。本文重点研究了地下管线探测仪器的多频率应用影响,同时提出了相应的改进优化措施,希望可以提高管线探测的精准性和可靠性,从而保障城市基础设施管理质量。

星载多谱段双视场紫外大气探测仪

针对天底和临边综合紫外大气探测的需求,分析了天底和临边双视场观测原理和技术指标,设计和研制了多谱段双视场紫外大气探测仪原理样机。该样机光学系统由前透镜组、环形透镜、中继透镜组和窄带滤光片组成,3个工作谱段的中心波长分别为265nm、295nm和360nm,带宽均小于20nm,天底视场为10°,临边视场为360°（141.8°~146.6°）,焦距为5mm,F数为3.3,通过切换窄带滤光片完成3个谱段的探测。多谱段双视场紫外大气探测仪整机质量约为3kg,体积为Φ90mm×300mm。对样机的静态传递函数和像面照度均匀性进行了测试。测试结果表明,在特征频率38.5lp/mm处,天底视场的静态传递函数为0.24,临边视场的静态传递函数为0.22,像面照度均匀性为94%,均优于设计指标要求。该原理样机体积小、重量轻,满足空间光学遥感仪器小型化和轻量化的要求。

对两种基本金属探测仪的分析

为避免在木材加工中金属物体损坏锯片,以致造成人身伤亡事故,以及其他工艺中检测金属的存在,来对金属探测仪原理做了进一步分析。

四象限探测仪测角新算法

实验结果表明 ,传统的四象限探测仪测角算法具有较大的误差。即使落在各个象限的光斑面积均未到饱和 ,最大误差也在二十角秒以上。本文给出一种新的四象限测角仪测角算法 ,这种算法不仅可用于在线测量 ,而且可使最大测量误差降低到 2 .

风云三号C星微波湿温探测仪的定标和验证

风云三号C星（FY-3C）已经于2013年9月23日发射升空,其上装载的微波湿温探测仪（MWHTS）已于9月30日开机正常工作.MWHTS具有对大气温度和湿度垂直分布进行同步探测的能力.MWHTS为跨轨扫描式微波辐射计,在89-191GHz毫米波段内设置了十五个探测通道,其中包括118.75GHz氧气吸收线附近的8个大气温度探测通道,183.31GHz水汽吸收线附近的5个大气湿度探测通道,以及89GHz和150GHz两个窗区通道.设置在118.75GHz的一组毫米波探测通道是国际上业务卫星首次使用的大气探测通道,这组通道和183.31GHz通道对大气进行联合探测,将获得更加精细的大气温湿度垂直分布数据,为数值预报和气候研究提供丰富信息.为保证MWHTS观测资料的定量应用,对仪器性能和定标精度进行了在轨测试.利用MWHTS在轨正常工作后的三个月数据,对仪器在轨定标的基础数据：冷空和黑体计数值,黑体和仪器温度进行监测分析和质量检验,经过质量检验的在轨定标基础数据,结合发射前真空试验得到的非线性订正项在轨定标生成MWHTS观测亮温数据.评估MWHTS在轨辐射定标结果的精度和偏差特性使用了三种方法：1通过场地定标试验获取大气温湿廓线和地面温度等大气参数信息,结合微波逐线正演辐射传输模式MonoRTM（Monochromatic Radiative Transfer Model）模拟MWHTS的上行微波辐射亮温,与MWHTS实际观测结果进行对比分析;2两个通道特性一致的同类星载被动微波载荷同时观测同一目标,观测亮温的差异主要取决于两个载荷的定标系统偏差.选取美国SNPP上搭载的微波探测仪器ATMS作为MWHTS的参考载荷,基于SNO（simultaneous nadir overpass）技术,对两个仪器的观测亮温进行交叉比对,观测亮温时空匹配及均匀性检验的条件为：观测时间差异小于20min,观测像元中心距离小于3km,观测角度在星下点附近差异小于5°,观测像元周围3×3像元内的亮温标准差小于1K;3基于美国国家环境预测中心的全球数据同化系统GDAS（Global Data Assimilation System）数据,利用快速辐射传输模式CRTM（Community Radiative Transfer Model）对MWHTS各通道亮温进行正演模拟,模拟结果（O）和仪器实际观测的亮温（B）之间的差异记为＂O-B＂,对偏差值＂O-B＂进行统计特征分析.仪器中心频率的变化、正演模式模拟精度和模式输入廓线自身的误差都会对＂O-B＂产生影响.但是对于首次使用的探测频点而言（如118.75GHz通道）,由于国际上没有同类载荷可以进行交叉比对,借助于正演辐射传输模式计算得到＂O-B＂偏差的分析结果可以在一定程度上反映仪器整体定标情况.外场地定标试验结果显示除通道14外,其他14个通道的亮温差都在1.3K以内;与同类载荷ATMS的在轨观测进行直接交叉比对表明通道14与ATMS的亮温偏差最大,但中心频点一致的5个水汽探测通道的标准差都小于1K;将MWHTS观测结果和正演辐射传输模式模拟结果即＂O-B＂进行偏差分析显示,靠近118.75GHz吸收线中心的通道2—6＂O-B＂标准差小于0.5K,其他通道＂O-B＂标准差和ATMS相应通道的结果相当;MWHTS观测和模拟偏差随角度变化的研究表明通道1,7-13和15观测结果对角度有一定依赖性.

月球(火星)中子(水冰)探测仪初步方案研究

中子(水冰)探测仪在月球、火星和太阳系其它天体的水冰存在和含量分布的探测中有重要应用。文章主要介绍了美国、俄罗斯等国在月球、火星水冰探测中的中子探测仪的使用情况和探测结果,以及搭载于奥德赛(Odyssey)火星探测器上的中子谱仪、高能中子探测仪和"月球勘测轨道器"(LRO)上的月球勘测中子探测仪、计划搭载于美国"火星科学实验室"(MSL)上的中子反射动能测量仪的主要原理。最后提出了我国的一种中子探测仪的初步方案设想。

碳卫星高光谱CO_2探测仪发射前光谱定标

为了完成碳卫星高光谱CO_2探测仪的发射前光谱定标,建立了光谱定标系统,并对定标系统设计、所采用的自动化数据采集和数据处理算法等进行了研究。根据CO_2探测仪的探测原理介绍了载荷的光谱性能要求,描述了定标系统的设计与所采用的仪器设备,说明了采用自动化数据采集、旋转积分球、功率校正与暗背景校正等改进的定标方法。最后,介绍了光谱定标的数据处理方法。发射前定标结果表明:载荷三个波段的ILS能量集中度分别大于0.80,0.81和0.78;FWHM分别为0.039 2~0.042 4nm,0.123~0.128nm和0.157~0.168nm;光谱采样率区间分别为2.12~2.95、1.97~2.27和1.92~2.26。对发射后实测太阳夫朗禾费光谱进行了评估,结果表明:中心波长偏差小于0.0013,0.058和0.065nm。CO_2探测仪整体的光谱性能指标能够达到系统设计要求。

风云三号红外高光谱探测仪的光谱定标

风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的光谱定标。首先对干涉图数据进行傅里叶变换获得粗定标结果,再基于仪器参数计算仪器线型函数,进行光谱精校正,开发了风云三号D星HIRAS的光谱定标技术,并用发射前和在轨数据进行了精度验证。光谱定标方法能有效订正由于仪器离轴探元设计引起的光谱位置偏差,基于地面单色激光测量数据验证,长波4个探元20×10^(-6)左右的偏差可订正到0.5×10^(-6)(1和2探元)和7×10^(-6)(3和4探元)以内;中波1四个探元50×10^(-6)左右的偏差可分别订正到6×10^(-6)(1和3探元)、8×10^(-6)(2探元)和13×10^(-6)(4探元)以内;基于在轨数据验证三个波段光谱订正后光谱精度偏差和标准差均可达到5×10^(-6)以内。三个波段光谱定标结果均满足卫星使用技术指标10×10^(-6)的要求,有效保证了辐射精度评估和后端遥感产品开发应用的要求。

碳卫星CO_2探测仪发射前的漫反射板定标

为了提高CO_2探测仪的在轨辐射定标精度,建立了在轨辐射校正原理,并对关键环节漫反射板的制备、BRDF定标和应用进行了系统的研究。根据CO_2探测仪的工作原理与系统组成,介绍了星上定标设备和在轨辐射定标策略,确定了漫反射板的制备方法和优化工艺参数,制定了以标准灯和标准探测器为传递链路的漫反射板BRDF的精确定标方法。对漫反射板基准BRDF、角度修正因子和半球反射率进行了测试,对其实验室定标精度进行了分析,并通过在轨初期的应用结果予以验证。发射前的定标结果表明,漫反射板在760nm、1 610nm和2 060nm 3个波段的定标精度均优于3%。在轨初期的测试结果表明CO_2探测仪1 610nm波段在轨绝对辐射定标精度优于5%。CO_2探测仪漫反射板的定标结果满足仪器辐射定标对漫反射板定标的精度要求。

雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合估算降水量

为了提高区域降水量观测的空间分辨率,提出了雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法。首先,利用粒子激光探测仪观测到的滴谱资料建立实时的Z-I关系,然后,利用变分法对同时有雷达回波和雨量计资料的点的实测校准因子进行校准,获得最优校准因子分析场,最后,对有雨量计的点取雨量计实际观测值,没有雨量计的点利用最优校准因子分析场估算降水。利用此方法对辽宁省2007年5月15日一次天气过程进行降水量估算,结果表明:雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法结合了雨量站观测资料单点精度高和雷达资料时空分辨率高的优点,提高了降水量的估算精度,更好地反映了降水的空间分布。

SYT型物性探测仪探测精度浅析

ＤＴＹ型地电探测仪后来发展改型为ＳＹＴ型物性探测仪。现以河北磁县新兴煤矿探测小构造为例，对该种物探方法从仪器制造的机理方面对其探测精度加以论述。

机载红外探测仪检查搜潜建模与仿真

依据经典的检查搜潜方法,结合实际的搜潜过程,以某型反潜巡逻机为背景,建立了反潜巡逻机执行平行航线搜潜、外旋扩展方形搜潜和内旋扩展方形搜潜时航路规划的数学模型和潜艇运动模型。对3种检查搜潜方法的搜潜效能进行了分析,并对初始距离、搜潜海域面积、潜艇经济航速和海洋大气环境对检查搜潜效能的影响进行了仿真。实验结果表明:初始距离的变化对搜潜效能影响很小,而搜潜海域面积、潜艇经济航速和海洋大气环境的变化对搜潜效能影响较大;相同条件下,使用平行航线搜潜,获得的搜潜效能最高。

FY-3气象卫星紫外臭氧总量探测仪辐亮度在轨定标与反演结果分析

FY-3气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪TOU是我国自主开发研制的首台用于全球臭氧总量定量测量的探测仪,自发射以来已成功在轨运行近两年.由于TOU发射前辐亮度定标存在偏差,为了得到高精度的产品,TOU必须进行在轨定标.本文介绍了基于辐射传输模式计算对TOU辐亮度进行在轨道定标的方法,定标过程中用于模拟辐亮度计算的臭氧总量由与TOU观测时刻相近的国外臭氧总量探测仪器MetOp/GOME-2提供.文章将在轨定标后TOU的反演结果与AURA/OMI以及地基的产品进行比较,结果表明,用辐射传输模式对TOU辐亮度进行在轨定标的方法是可行的,反演结果能够真实地反映臭氧的时空分布特性,在全球部分地基观测站所处的位置上对TOU,OMI以及地基的臭氧总量进行比较的结果表明,TOU与OMI的相对偏差均方根约为2.52%,TOU与地基以及OMI与地基观测结果之间的相对偏差均方根分别为4.45%和3.89%.

阳离子微电流探测仪在腹部肿瘤术中诊断的应用

目的使用一种微电流探测仪来观察腹部恶性肿瘤与Na+微电流的关系,为临床准确快速诊断肿瘤探索一种新方法。方法44例腹部肿瘤病人,男24例,女20例,年龄24～73岁,平均58岁。全部病例为中晚期病人,其中胃癌5例,肝癌8例,乳腺包块4例,腋窝包块2例,颈部包块1例,直肠癌1例,结肠癌5例,肾癌2例,肾上腺癌1例,卵巢癌2例,前列腺癌1例,子宫肌瘤1例,肝门部胆管癌9例,胆总管下端癌2例。采用钠离子微电流探测仪器,手术中检测10例,肿块标本离体后检测34例。检测部位包括正常组织、瘤组织表面和切面、周围淋巴结,比较肿瘤组织和同器官正常组织Na+微电流的变化,并对腹部肿瘤组织进行石蜡切片病理检查,明确其病变性质。结果43例(97.72%)癌组织和正常胆管组织Na+微电流有明显的差异,肿瘤组织Na+微电流均超过30μA,最高者达到60～70μA,正常组织多在20μA左右,没有一例超过30μA。结论利用细胞内阳离子差产生的微电流来诊断肿块的良恶性,快速、简捷、准确,具有很好的应用前景。

FY-3C微波湿温探测仪辐射测量特性

2013年9月发射的FY-3C是我国第2代极轨气象卫星的第3颗星,其上装载的微波湿温探测仪在118 GHz氧气吸收线和183 GHz水汽吸收线设计了两组大气探测通道,在大气窗区设置了89 GHz和150 GHz探测通道。为保证微波湿温探测仪在轨定量应用,卫星发射前完成了地面热真空试验。该文介绍了热真空定标试验原理,并对FY-3C微波湿温探测仪正样产品真空试验数据进行了定量分析。数据分析结果表明:FY-3C微波湿温探测仪正样产品15个探测通道的灵敏度均满足设计指标要求,各通道观测亮温间相对独立,定标准确度优于1.6 K,真空试验过程中微波湿温探测仪定标结果稳定。FY-3C微波湿温探测仪发射前热真空定标特性分析结果为仪器在轨定量应用奠定了基础。

风云三号A星紫外臭氧垂直探测仪反演产品的比较和评估

为了考察和评估我国首次自主研制并由新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS的观测数据和反演产品的精度和稳定性,利用SBUS在轨观测数据开展了臭氧垂直氧廓线反演试验,并将反演产品与NO-AA卫星同类仪器SBUV/2产品数据进行了系统比较。首先使用自主研发的风云三号紫外臭氧垂直廓线反演算法FY_V1.0开展臭氧廓线反演试验,输入数据为SBUS2008年7月17日～8月30日在轨观测数据。然后,采用3种方法,即匹配像元数据直接比较,赤道地区平均反演廓线比较以及反演廓线与先验廓线残差比较,将反演结果与SBUV/2产品进行了比较。最后,基于各种比较结果进行分析和评估。结果显示,与NOAA-16和17卫星SBUV/2反演产品相比,SBUS反演产品多数高度层相对偏差百分率在±10%之间,部分层相对偏差达到±15%;在20°N～20°S比较平均反演臭氧垂直廓线,最大差异为5.4DU,最小差异为0,多数在±0.3DU之间;比较反演廓线与先验廓线的残差表明,较大残差发生的高度以及残差正负性等方面存在明显差异。结论认为,在未对数据做任何订正的条件下,SBUS反演臭氧垂直廓线产品在多数高度层精度尚可,但是,与SBUV/2产品相比,SBUS获取的臭氧垂直廓线存在较大的系统性偏差,需要通过与SBUV/2的交叉定标进行订正。