地震波散射理论及应用研究综述

回顾了地震波散射的概念、研究历史及分类.对散射理论及应用研究成果进行了系统评述,特别对前人关于散射波数值模拟和应用研究的不足进行了总结:(1)观测系统设计不合理;(2)对散射波的特征研究缺乏系统性;(3)对复杂散射波场的识别方法没有进行系统研究;(4)适合散射成像的处理软件还有待开发.并介绍了作者关于地震散射波场特征数值模拟研究的初步成果.

基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析

为高效、经济、准确地对微球体颗粒的半径进行测量,基于Mie散射理论设计了一种测量装置。本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得出了散射光分布与入射光波长、微球体颗粒半径以及微球体相对折射率之间的关系。结果表明:入射光波长越小,散射光能量越集中分布在散射角较小的范围内;相对折射率的变化对散射光分布的影响不大;不同半径颗粒的散射光强的分布差异较大,因此通过测量散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径,从理论上证明了该设计方案的可行性。结合理论分析与计算结果设计了一种用于测量微球体颗粒半径的装置,该装置具有结构简单、成本低、效率高等优点,可以用于实际测量,具有一定的实用性。

激光散射理论及其在计量测试中的应用

本文系统地介绍了一门新近发展起来的学科———光散射及其应用技术。文中概述了散射理论的发展历史，详细介绍了瑞利散射定律及米氏理论，分析了散射与粒度、表面轮廓形貌统计特性及晶体内部微缺陷之间的数学关系，给出了激光散射在粒度。

高密度尘埃等离子体的非相干散射理论研究

将带电尘埃粒子的影响引入到非相干散射理论中,建立了包含电子、离子和尘埃组分的尘埃等离子体非相干散射理论模型.对火箭喷焰高密度尘埃等离子体条件下,离子谐振区和尘埃谐振区的非相干散射谱线进行了计算,讨论了尘埃粒径、温度和密度对谱线结构的影响,获得了尘埃颗粒影响非相干散射回波特征的基本物理规律.

多重散射理论对光子晶体量子阱结构光子共振透射的研究

用球面波展开的多重散射理论计算了光子量子阱的透射系数.光子量子阱由两层光子势垒之间夹置一层均匀介质构成,由于光子带隙的失配,类似于电子量子阱,形成所谓光子量子阱.对透射峰位置的计算结果表明某些光子态以量子化的形式存在,满足量子化频率关系.同时证明有限高的光子势垒在不同光子能级中起到不同的限制作用.共振峰的位置和数量可通过改变阱宽而实现人工调控,通过适当选择阱和垒的参数能够实现高质量的多通道滤波.对光子晶体耦合双量子阱的计算表明,当阱间的垒宽度增加时,两个模式的耦合减弱,模式分裂的间距减小.

Mie散射理论测量粒子系复折射率的透射方法

粒子的光学常数并不等同于构成粒子材料的光学常数,而通过粒子光谱复折射率数据,研究粒子及聚集粒子系的辐射特性,不仅对辐射物性的研究具有较高的理论意义,而且具有广泛的实际应用价值。粒子的复折射率不能直接通过实验测量(没有直接测量的仪器),须由实验测定其他量,然后结合相应的理论模型反求,属反问题研究。用简化的Mie散射理论及Kramers-Kronig关系式,利用傅里叶红外光谱仪对Al2O3粒子及煤灰粒子进行透射率实验测量,结合相应的理论模型,反演Al2O3粒子及煤灰粒子的复折射率。并对透射率实验误差对反演结果的影响进行了分析。

基于米氏散射理论的粒度测试算法研究

在光散射法测量微粒体系粒度分布技术中,反演算法的选择及其正确使用是很关键的。介绍了基于米氏散射理论的粒度测试,对其求解方法进行了详细分析,力图通过算法的改进提高激光粒度仪的粒度测试精度。综合采用了直接法NNPT和迭代法LMS的优点,在稳定性和准确性方面得到了一定程度的改进,并对算法进行了验证。

基于散射理论的外源干扰压制法研究

外源干扰在地震道集上表现为符合时距双曲线规律的倒抛物线形状,与震源信号在频谱域内几乎完全重叠,且在其它特征方面无显著差异,因此,常规的噪音压制法无论在时间域或是在频率内都无法实现.本文提出的基于散射理论的外源干扰压制法,是运用观测系统计算和特定点信息,通过外源定位原理,求出外源干扰的位置,通过散射理论模拟任意位置的地震外源干扰信息,运用匹配相减法在地震记录上进行压制.通过在冀东油田新探区浅海地震资料处理中的应用,获取高保真和高信噪比的地震资料,证实该方法的准确可靠性.

基于多重散射理论的消声瓦吸声机理研究

基于多重散射理论研究了含周期球腔消声瓦的吸声机理。分析了球腔大小、位置及组合对消声瓦吸声性能的影响,讨论了消声瓦弯曲振动吸声和径向振动吸声两种吸声机制及其发挥作用时的工况。通过合理搭配球腔的大小和位置,设计了含多层球腔的薄层消声瓦。结果表明,该消声结构在阻尼水平不高的情况下,在全频段上仍具有优良的吸声性能。

用米氏散射理论对光阻法微粒检测原理的诠释

通过对微粒 光束作用的讨论,证明传统的光阻法原理仅适合于对较大粒径的粒子检测做出解释.在悬浮液透射定律的基础上,推导了对光阻法原理的另一种解释,并用Mie散射理论进行了修正,将之命名为消光原理.实验证明,消光原理是对光阻法技术的一种更加合理的解释.

基于Mie散射理论的水滴平均直径测量

冰风洞实验时,为了更精确地模拟实验环境,需要精确测量喷头喷出水滴的直径,为此,开发了一套激光束发射装置并基于Mie散射理论编制了水滴直径计算程序.在水滴流场的环境中,激光束发生散射,间隔Δt的时间反复实验获得多个时刻的散射光强分布图.应用自行开发的计算程序对已获得的多组散射光强分布图进行计算处理,得到同一截面不同时刻的多组水滴平均直径.利用Newton插值法对上述多组水滴平均直径进行插值,拟合出不同时刻水滴直径的连续变化曲线,对该曲线求积分平均值,获得该截面水滴的平均直径.为检验实验装置和计算程序的准确性,对某加湿器喷水系统进行实验测量,测量结果与产品说明中提供的数据吻合良好,表明该测量装置和计算程序可行.

I+HI′(v)→IH(v′)+I′反应几率振荡行为的量子散射理论研究

本文基于振动绝热性分析,用量子散射理论研究I+HI′(v)→IH(V′)+I′反应几率的振荡行为,其中双原子间相互作用势和振动本征态是Morse振子的严格解.在计算反应几率时采用分布高斯基(Distributed Gaussian Basis Sets;DGBS)展开方法,既保持了反应几率的解析表达式,又有效地简化了计算.计算结果明显地揭示了反应几率在低碰能区域的振荡行为.对反应机理也作了探讨.

反散射理论导出He-Ne相互作用势

以He原子束与Ne原子束交叉碰撞实验数据为基础，以反散射方法为手段，理论上导出He－Ne原子相互作用势．所得的势呈显出vanderWaals势的特征，即短程为强排斥，中程为碗形吸引，远程为零．这样的势能给出正确的、符合实验的弹性散射微分截面.

高频渐近散射理论及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用——研究历史与研究现状概述以及若干新进展

为了对高频渐近散射理论及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用有一个提纲挈领的了解,对与之有关的研究历史和研究现状进行了概述,并对近5年内笔者在这个领域中所取得的一些进展做了介绍。针对目前文献中所存在的一些问题,首先,对散射理论中的一些基本概念和基本公式进行了回顾,并对这些概念和公式的数学物理内涵进行了重申和强调;其次,对高频渐近散射理论的研究历史和研究现状及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用成效进行了概述;再次,对近5年内笔者所取得的一些研究进展进行了介绍,其中包括对面积分方程的拟解析近似、广义Beam-Born(Beam-Rytov)型近似以及弱散射近似所引入的误差等等;最后,对高频渐进散射理论的自身发展及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用前景进行了展望。无论是在历史上还是在现阶段,高频渐近散射理论在地球物理场数值模拟与反演成像中一直占有不可替代的地位,尤其是在反射地震偏移成像和全波形反演研究中更是如此。高频渐近散射理论的进一步发展依赖于对高频渐近Green函数的研究。随着相应研究的不断深入,高频渐近散射理论今后将会在地球物理场数值模拟与反演成像领域中发挥更大的作用。

米散射理论在新型导光板中的应用

根据米散射理论,提出了新型导光板的设计思路,计算并分析了对于一定波长的入射光,不同粒径的微粒的散射特性。总结了随着微粒粒径的变化,散射效率、消光效率与背向散射效率的变化规律,分析了散射过程中的偏振度随粒子粒径几散射角变化的情况,同时模拟计算了多个微粒对同一波长的入射光经过多次散射后的概率统计结果。

大延伸非均匀介质中地震波全弹性散射理论Ⅰ——弹性波单次散射理论

所描述的工作聚焦于大延伸非均匀介质中非均匀弹性地震波散射问题的研究.应用Born近似及等效源原理,推出了来自连续横向无界非均匀层的弹性散射波的通解.这一工作是解决大延伸非均匀介质的弹性地震波多次散射问题的基础.在上述通解的基础上,建立了适用于大延伸非均匀介质的全弹性散射理论.该理论可包容小尺度非均匀体、大延伸非均匀介质全弹性波单次弱散射理论及标量波单次弱散射理论,因此可视其为一个更为广义和统一的弱散射理论.

大延伸非均匀介质中地震波全弹性散射理论Ⅱ——弹性波多次散射理论

推出大延伸非均匀连续介质的弹性波能量传输表达式,并以此为基础建立并发展了相应的弹性动力学能量传递理论.构造了一个基于非均匀薄层或非均匀相屏单次散射迭代法的多次散射模型.该模型既适用于弱散射,也适用于强散驰 既适用于普通散射,也适用于转换散射;尽管高频情况下只考虑普通散射及前向散射.应用该模型计算了弹性多次散射的能通量,处理了散射衰减问题。数值实验的结果表明,短周期地震图上的尾波主要来源于S波散射。

地震波的散射理论和散射特征及其应用

介绍了散射波的基本理论,包括基本概念、分类和波场;然后针对金属矿给出3种基本类型散射体(阻抗类型、速度类型和密度类型)及其相应的散射特征;最后论述了散射波在金属矿探测及近地表应用方面的进展,如利用散射波研究与矿体有关的非均匀体,研究散射波的强弱与介质非均质性的关系,研究散射波的波组特征,进行散射成像,以及研究界面起伏引起的散射效应等。散射波是一个新的研究领域,目前利用散射波能提取的地质信息还很少,有待于进一步深入研究。

基于声波散射理论的零井源距VSP波场数值模拟方法

为了精确求解零井源距VSP波场记录,基于体积分方程提出了一种预条件最小二乘的数值计算方法。根据声波散射理论,将频率域一维声波方程通过格林函数表达为Lippman-Schwinger积分方程;在此基础上利用矩形积分公式将第二类Fredholm积分方程的求解问题转化为大型线性方程组的求解,为后续的精确计算奠定了基础;然后,使用最小二乘方法直接求解全波场,而不是通过迭代方法逐步将散射分量加入到全波场中;通过引入预条件算子,使数值计算过程更稳定;最后,以阶梯状模型和用实际测井数据建立的模型为例,利用提出的方法求解VSP波场,并与常用的有限差分方法结果对比,验证了利用所提方法进行零井源距VSP波场模拟的有效性。

基于Mie散射理论的微球体颗粒数值模拟计算和实验研究

应用Mie散射理论,在散射角0～π范围内,模拟微球体颗粒的散射光强度与粒径大小的变化关系,分析了相对折射率的大小对散射光强度的影响;在实验装置条件下,分别模拟了散射光强度与粒径大小的变化关系及2μm、5μm、10μm三种粒子的散射光强度与波长的变化关系。实验验证了数值模拟与实验结果基本一致,也证明实验中粒子散射遵从Mie散射理论模型。