极地甚低频电磁波跨冰层传播衰减特性分析

甚低频(VLF)电磁波由于其能够穿透海水的特性,成为在极地海洋环境下进行跨介质通信的可靠方法。文中针对极地VLF电磁波在跨冰层传播问题,建立了基于传输矩阵的多层介质传播模型。通过二端口网络等效电路方法,研究了VLF电磁波在空气-冰层-海水中的衰减特性以及入射角度的影响。通过结合仿真和实地实验数据,首次量化了在冰层中的VLF电磁波的场强衰减规律,揭示了每米冰层厚度衰减不足1 dB的重要发现。同时评估了海冰对极地VLF通信的影响,结果表明海冰对VLF电磁波的损耗较小,不是影响VLF通信的主要因素。

返回式航天器动态等离子体低频电磁波信道特性研究

考虑低频电磁波在等离子体鞘套下强穿透能力,低频法被认为是一种缓解黑障影响的可行方法。现有研究建立了低频电磁波在稳态等离子体鞘套下衰减模型,但是忽略了动态等离子体信道对信号的影响,缺乏对该信道特性的深入认识。因此,对动态等离子体低频电磁波信道特性开展研究,以动态等离子体信道响应为基础,结合有色高斯分布时变电子密度模型,建立了动态等离子体信道统计模型,获得了该信道一阶统计特性,幅度概率密度函数P_(r)(r)为幂函数-高斯函数结合分布,相移概率密度函数P_(φ)(φ)为正切函数-高斯函数结合分布,功率谱密度函数S_(Hi)(ω)为有色噪声分布。为验证该信道统计模型有效性,开展多种状态的数值仿真(电子密度10^(18)~10^(19)/m^(3),碰撞频率1~5 GHz,低频电磁波频率1~30 MHz),仿真结果与理论结果高度吻合。随着电子密度从10^(18)/m^(3)增大10^(19)/m^(3),幅度、相移随机波动程度增强,P_(r)(r)均值μ_(r)从1.33增大至34.04,标准差σ_(r)从0.13增大至14.34;P_(φ)(φ)均值μ_(φ)从0.58增大至5.81,标准差σ_(φ)从0.11增大至1.19,功率谱发生衰减和展宽现象。刻画的动态等离子体低频电磁波信道,对低频通信调制算法设计和性能评估具有重要意义。

TE和TM极化模式下极低频电磁波在海水中的衰减特性研究

本文从极低频电磁波的TE和TM模式传播公式出发,利用有限元数值算法,通过构建海水及海底介质模型,研究海水中极低频的衰减特性,最终认为TE和TM模式下极低频电磁波衰减曲线基本一致,频率为0.5 Hz时,磁场衰减速度明显快于电场。

人工源超低频电磁波技术及在首都圈地区的测量研究

超低频 (SLF)电磁波技术利用地球物理和无线电物理相结合的原理 ,由人工产生大功率电磁波信号。在地面很大范围的许多测点同时测量该信号 ,可研究空间电磁场和地下电阻率结构 ,研究地震等引起的电磁场异常变化 ,探测地壳结构和地下资源。在首都圈地区的观测表明 ,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上 ,所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法 ,并有长时间的稳定性。在测量期间距测点约 12 0km发生的迁安 4 .2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性 ,并对产生这些变化的可能的成因机制进行了探讨 ,推测它们是区域应力场和震源区局部构造综合作用的结果。

基于极低频电磁波的管道检测定位技术

针对传统有缆定位方式受电缆重量、信号损耗、管道等因素影响问题,提出一种基于极低频电磁波磁偶极子模型的管道内部检测器定位方法.根据极低频电磁波的特性以及发射线圈实质为螺线管的特点,研究了极低频电磁波发射天线(螺线管模型)磁场在介质中的分布规律,结合工程应用中的要求,建立了极低频电磁波的磁偶极子传输模型.磁偶极子理论计算结果表明,发射天线磁场空间的磁场强度幅值随位置的改变具有对称、双峰分布的规律.

极低频电磁波技术电磁响应建模及电离层影响分析

对极低频电磁波技术的理论进行讨论,首先根据研究对象和问题建立地质模型和相应的数学模型,然后根据电磁场理论选择了相适宜的计算方法,推导出水平长直导线接地源电离层、空气层和层状大地相互耦合频域电磁场响应的一般表达式。这些表达式将电磁响应和电离层的电导率等参数有机联系在一起,为极低频电磁波技术的正演计算以及极低频电磁波技术在资源探测应用中的可行性分析奠定基础。对理论地电模型的计算表明,由于电离层的存在使得电磁波在地面与电离层之间来回多次反射,从而改变了电磁响应曲线的形态。

利用人工源超低频电磁波监测地震的试验与分析

由人工产生大功率超低频 (SLF)电磁波可以在地面很大范围的许多测点同时测量该信号 ,利用它可以研究地下电阻率结构和空间电磁场 ;研究地震等引起的电磁场异常变化 ;探测地壳结构和地下资源 ,具有广阔的应用前景和发展潜力。在北京等地区的观测表明 ,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上 ,所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法 ,并有长时间的稳定性。在试验测量期间距测点约 12 0km发生的迁安 4 2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性 ,对产生这些变化的可能的成因机制进行了分析和探讨。

地震期间的超低频电磁波传播异常研究

主要研究了地震期间可能出现的物理现象对人工电磁信号传播产生的影响。这里采用的仿真方法是基于地形学网格划分的时域FDTD方法，主要关注的频率范围是50～250Hz（超低频）。为了精确地仿真地震期间可能出现的电磁环境，研究过程中主要考虑了震区地下动电效应电流源和电离层异常现象，同时也讨论天然电磁噪声（闪电）的影响。研究表明，在地震的特殊物理环境下，受到不同因素的影响，超低频电磁波的传播出现了不同类型的异常现象，这也证明了观测结果的正确性。最后，总结了地震期间的超低频电磁信号传播异常现象的规律，并指出了采用人工方式来监测和预测地震的可行性。

基于超低频电磁波的非接触式参数设置系统设计

为了实现非接触式参数设置,提出了一种以超低频电磁波为传输媒介,采用FSK为调制解调方式的系统解决方案;该系统以TI公司的MSP430F149为处理器,数字锁相环CD4046为解调芯片;考虑信号能量的传递损耗和噪声影响,加入功率放大、LC谐振选频和带通滤波等电路单元进行硬件设计,配备键盘和液晶能进行人机交互,设置参数可通过串口回传PC机予以保存;通过多次实验表明通信数据稳定、系统能量消耗小且容错能力强,达到了预期的设计要求,并在水下和油田设备中得到了实际应用。

超低频电磁波遥感探测技术在煤田勘探中的应用

在介绍超低频电磁波探测基本原理、解释方法的基础上,使用由北京大学研制的超低频电磁波地下遥感探测仪,在安徽许疃煤矿、河南平顶山十三矿进行了实际探测,结合文中给出的解释方法对照探测结果对其进行了分析与改进。

高能离子束流引起低频电磁波动的特性

理论和数值模拟研究了日冕区高速低密离子束流与等离子体相互作用产生的低频电磁波动特征 .结果表明 ,在线性阶段 ,系统波动主要表现为短波长的非共振模的激发 ;在非线性阶段 ,长波模占优 ,短波长波逐渐衰减 ,此时系统波动表现为具有Alfvn波动特征 ,波的能谱为双幂律谱 .这些结果可用来解释太阳风中的Alfvn湍动现象 .

基于低频电磁波的管道机器人定位技术

针对浅海海底泥面下管道维护要求及管道对普通电磁波的屏蔽特点,给出了基于磁偶极子模型的超低频电磁波磁场分布,提出了基于超低频电磁波的多传感器管道机器人示踪定位模型。根据超低频电磁波磁场对称分布的特点,给出了求解低频电磁波发射源位置参数的DLM离散非线性最小二乘迭代算法,及迭代算法的初值计算方法。实验表明,用该迭代初值进行DLM迭代,能够收敛到期望的局部最小值,能够计算超低频波发射源的位置,实现管道机器人的示踪定位问题。

低频电磁波建筑物内部结构透视技术研究进展

在进入陌生建筑物内部之前获取其内部结构信息,能够为反恐作战、灾害救援等多种应用提供服务,具有重要的现实意义和研究价值。低频电磁波能够穿透常见建筑物材料传播,进而安全、稳定、隐蔽地获取墙后目标信息。利用低频电磁波获取墙后信息因此成为建筑物内部结构透视领域的研究重点。为获知该领域的发展脉络,并预测未来可能的发展趋势,该文对21世纪初以来该领域国内外公开文献进行了归纳总结。相关文献的梳理结果表明,利用低频电磁波进行建筑物内部结构穿透探测的技术目前主要包括3类:基于反射波测量的穿墙雷达成像技术、基于透射波测量的射频层析成像技术、基于多径信号的墙体位置估计技术。这3类技术均已取得一定具有实际意义的研究成果。该文围绕这3类技术所涵盖主要内容的发展历程进行了梳理,主要包括穿墙雷达墙后静止目标成像原理、基于穿墙雷达的建筑物内部结构观测模式、基于穿墙雷达成像的建筑物内部结构重建技术、基于射频层析成像的建筑物内部结构反演技术、基于多径信号的墙体位置估计技术,并以此对该领域的发展趋势进行了探讨。总结近20年以来低频电磁波建筑物内部结构透视技术的发展历程,可以发现建筑物内部结构穿透探测平台已由传统的机载、车载平台转向微型机器人、无人机等新型平台,而对应的建筑物内部结构信息重建方法,则由传统的雷达成像技术,发展成包含图像增强、稀疏重构等在内的多种新型方法。这些结果表明,建筑物内部结构透视技术正朝着系统化、多样化、智能化的方向发展。

甚低频电磁波穿透地层无线通信系统若干问题的探讨

从电磁波的经典理论 Maxwell方程出发 ,根据甚低频电磁波在地层中的传播特点 ,提出实现甚低频电磁波穿透地层无线电通信系统模式 。

低频电磁波磁屏蔽复合涂料研究

研制出一种新型的低频电磁波磁屏蔽材料 ,通过理论分析和试验 ,证明其低频电磁波磁屏蔽性能。

超低频电磁波对小麦种子萌发和幼苗植株草酸氧化酶活性的影响

采用螺线管超低频电磁波处理,对超低频磁场下处理的小麦种子萌发率、幼苗形态、植株草酸氧化酶活性进行了测定。结果表明:6 mT磁感应强度处理后小麦种子的萌发率和幼苗植株草酸氧化酶活性明显提高,2 mT、4 mT磁感应强度处理后小麦幼苗的鲜重明显提高。试验结果将为草酸氧化酶提纯工艺的改善提供一定参考依据。

海水中超低频电磁波传播特性

利用电磁波传播所满足的麦克斯韦方程组,研究了超低频电磁波在海水中、海气界面和内波界面的传播特性,为超低频雷达探测海洋内波引起的电导率的扰动进而判断海洋内波的存在提供了理论依据,并为海洋内波探测效率的研究打下基础。

Grigg-Skjellerup彗星新生离子激发低频电磁波性质

本文运用磁场的最小方差分析法和磁场—电子密度的相关分析法分析了欧洲空间局Giotto飞船对P／Grigg-Skjellerup（简称G-S）彗星弓激波附近磁场和电子能流的部分观测数据．结果表明彗星附近存在大量的频率靠近新生水族离子回旋频率的波动，它们是由彗星新生水族离子环流激发的低频左旋电磁波．波在近似平行于磁场方向传播，斜传播角小于15°．电子数据和磁场数据相关分析表明即使在离彗星很远的地方仍然存在压缩波．

呼和浩特区内活动断层的超低频电磁波探测研究

呼和浩特地区发育多条活动断层,属地震高烈度带。对研究区内的活动断层采用超低频电磁探测方法,通过对探测数据进行高精度处理、图像精细解译,初步厘定呼和浩特市新华广场断裂、小黑河断裂和大黑河断裂3条主要活动断层的位置、断距、性质、活动性,为呼和浩特市城市规划、防震减灾等工作提供重要依据。大黑河断裂最大断距与最小断距相差为110m,小黑河断裂最大断距与最小断距相差为60m,新华广场断裂最大断距与最小断距相差为64m,判定大黑河断裂在新近纪末的活动性最大。