微波扫描移相器在电光采样系统中的应用

介绍了一种可用于电光采样系统的微波扫描移相器，其线性度≤１．４％，插入损耗≤４．０５ｄＢ。用此移相器组成的电光采样测试系统测量了高速门电路波形。

微波扫描法检测聚乙烯管道热熔接头缺陷初探

以聚乙烯管道热熔接头为检测对象,使用微波扫描的方法检测热熔接头中不同类型的缺陷。首先对无缺陷的热熔接头进行微波扫描检测,得到的扫描图像作为参考图像。然后对含有裂纹、冷焊等不同缺陷的聚乙烯管道热熔接头进行微波扫描检测,得到具有不同特征的扫描图像。对这些扫描图像进行分析可以判别缺陷的类型。最后,利用拉伸力学测试的结果,初步验证了微波扫描方法对聚乙烯管道热熔接头缺陷检测的有效性。

微波扫描辐射仪

文中论述了微波扫描辐射仪的工作原理、系统设计、子系统设计的基本思路。

环氧复合材料微波扫描修补工艺及力学性能研究

微波加热具有加热速度快、加热均匀等优点,将微波固化技术应用于复合材料的修补,具有巨大的发展前景。针对E51/DDM体系玻璃纤维复合材料的微波扫描快速修补,通过扫描设备对预制缺陷复合材料层合板进行修补,研究了微波扫描修补工艺及修补后试样的力学性能。研究结果表明,300mA输入直流电流所对应的固化工艺具有较高的固化效率,同时固化制品具有良好的力学性能,最终确定此工艺为微波扫描修补工艺;当修补试样未加覆盖外层时,修补后试样的拉伸性能保持率较高,弯曲性能保持率较低,拉伸强度及模量保持率分别为89%和92.7%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别为74.9%和77.5%;添加覆盖外层后,修补试样的拉伸及弯曲性能均得到提高,拉伸强度及模量保持率分别提高为98.7%和95.4%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别提高为96%和94.4%;与热固化修补相比,微波扫描修补能节省70%左右的修补时间,具有更高的修补效率。

中分辨率微波扫描辐射仪

仪器实施的方案为固定视角圆锥扫描双参考温度外部两点式周期定标全功率型。论述了它的工作原理、视向与扫描方式、频段选择和总体构形。同时对天馈技术、微波接收机、定标技术、数据采集与处理、驱动与传输、电源、热控制等技术进行了分析。

悬臂梁式扫描微波探针设计

微波芯片的高度集成化对扫描微波成像技术提出了新的挑战,设计了一种结构简单、辐射效率高和耦合低特性的悬臂梁式扫描微波探针。通过建立探针三维有限元数值模型,在不同微波频率和不同探针结构下分别研究了探针针尖倏逝电场分布。有无屏蔽结构的探针针尖与样品间的电场分布表明,屏蔽层有效降低了悬臂梁下方非针尖部分微波信号的辐射,悬臂梁—样品的寄生电容显著减小,且在多个工作频率段具有高空间分辨与高辐射效率的特性。设计的探针满足微波芯片对高频、高空间分辨扫描微波成像的需求。

海洋二号扫描微波辐射计冷空定标和地球物理参数反演研究

本文研究了海洋二号(HY-2A)扫描微波辐射计冷空定标方法和数据反演算法。针对HY-2A扫描微波辐射计对地观测和定标扫描的设计原理和观测几何,基于微波辐射计的对地观测数据修正进入冷空反射器的地球信号,建立地面观测亮温的冷空反射器权重系数矩阵修正冷空观测信号;基于海面温度、海面风速、水汽含量和云液态含量的微波辐射计辐射传输模型,计算HY-2A扫描微波辐射计不同条件下的各频率极化方式下的理论亮温,建立线性回归模型,拟合不同地球物理参数的反演系数,采用多元线性回归算法反演HY-2A微波扫描辐射计地球物理参数,对比国外成熟微波辐射计数据,得到产品精度。

HY-2卫星扫描微波辐射计多通道分辨率匹配技术研究

星载微波辐射计多通道海洋参数反演需要基于同一位置、同一分辨率的多通道观测值,但由于星载微波辐射计设计的局限性,多通道观测地面像元位置和分辨率均不同,因此运用多通道分辨率匹配技术统一观测面元是扫描微波辐射计数据处理中的关键技术,基于海洋二号(HY-2)卫星扫描微波辐射计的成像原理和天线方向图,模拟各通道天线方向图在地面的投影,用Backus-Gilbert(BG)算法将高频观测亮温重采样到最低的低频6.6 GHz通道的观测位置和像元分辨率。结果表明,BG降低分辨率重采样算法能得到很好的拟合效果,并且不另引入噪声。

针尖-样品距离对近场扫描微波显微镜空间分辨率的影响

根据近场微波测试原理搭建了一套近场扫描微波显微镜系统,在不同针尖-样品距离情况下,测试了宽度分别为260μm和470μm的NiFe薄膜在宽度方向的轮廓,研究结果表明,随着针尖-样品距离的增加,测试的空间分辨率降低.通过对扫描得到的轮廓曲线进行分析,发现测试得到的薄膜线宽随针尖-样品距离的增大而线性增加.结合近场微波领域的基本理论,提出了一种获得薄膜真实线宽的测试方法,为近场扫描微波显微镜的进一步研究奠定了基础.

新型扫描微波显微术

微波是整个电磁频谱非常重要的组成部分,可以与物质发生丰富的相互作用;而原子力显微术(Atomic Force Microscopy,AFM)有超高的空间分辨率,是纳米研究的核心工具。将微波技术与AFM结合将实现一种全新的扫描微波显微术(Scanning Microwave Microscopy,SMM)。该技术可以探测各种样品(包括导体、半导体、绝缘体及其它新型材料)在微纳米尺度的多种电学性质,如载流子类型、介电常数、电导率和导磁系数等;以及实现微纳米尺度下微波探测技术,如NMR、ESR等,具有非常广阔的应用前景。文中综述了SMM的基本原理,仪器组成,并介绍了其在电学性质探测、各种新型材料、生物等方面的前沿应用实例。最后,文章展望了扫描微波显微术的进一步技术发展和应用研究。

微波近场扫描显微镜无损介质层透视探测成像

在分析新型微波近场扫描显微镜同轴谐振腔工作模式的基础上,采用了S参量测量谐振腔多谐振频点S21幅值和相位的工作方式。为满足探测非透明物体内部隐藏结构的需求,利用谐振腔微扰理论和隐失场探测原理,实验测得介质层下金属隐藏结构的扫描微波图像,实现约0.01λ超分辨率的清晰图像。讨论了采用微波近场扫描显微镜方法进行的非透明物体内部无损探测技术,为进一步应用于物体内部无损探测和检验提供了重要的研究基础。

HY-2B扫描微波辐射计海温产品在典型区域的精度验证和分析

“海洋二号B”卫星(HY-2B)于2018年10月25日发射,是我国第二颗海洋动力环境探测卫星,其上搭载有包括扫描微波辐射计(SMR)在内的多个载荷,海表面温度(SST)是SMR的主要产品之一。本文分别利用NOAA提供的i Quam实测海温数据、CORIOLIS卫星WindSat反演的海温遥感产品、NCEP模式海温数据,在两个典型区域,对2020年1月1日至12月31日期间的HY-2B/SMR海温产品进行了验证,其中HY-2B/SMR与iQuam实测海温的Bias为0.004℃,RMSE约为0.65℃,CORR高于0.95。通过进一步分析,由区域A的分析结果总结了HY-2B/SMR海温产品精度随纬度变化的规律及其原因,同时,由区域B的分析结果计算出陆地、岛礁以及RFI对海温总体反演精度的影响约为0.1℃。

AMSR-E微波数据反演裸地地表温度算法研究

利用AMSR-E被动微波数据,以撒哈拉沙漠地区为研究对象,基于搭载在同一颗卫星上的AMSR-E传感器和MODIS传感器同步观测成像的特点,将MODIS数据反演得到的裸地地表温度产品进行尺度上推,作为AMSR-E像元尺度的地表真实温度,在分析AMSR-E不同通道微波探测值所包含的不同信息特点的基础上,选出反演裸地地表温度较为有效的探测通道,利用多元线性回归的方法,建立经尺度上推后对应AMSR-E尺度的MODIS地表温度与AMSR-E各通道亮温之间的对应关系,从而实现利用AMSR-E被动微波数据反演裸地地表温度的算法。经验证,反演计算的裸地地表温度误差在±3K之间。该方法不仅对时间和空间的变化有一定的适应性,而且具有一定的物理意义,反演结果可以较好地反映裸地地表温度的变化情况。

积雪陆表微波观测资料干扰识别方法对比分析

地面无线电干扰对星载微波辐射计资料的影响日益凸显,很大程度上降低了微波反演地表参数的精度。以常年积雪覆盖的南极大陆为研究区域,利用2011年7月1—7日先进微波扫描辐射计(advanced microwave scanning radiometer-earth observing system,AMSR-E)观测资料,采用频谱差法、标准化的主成分分析法(normalized principal component analysis,NPCA)和双主成分分析法(double principal component analysis,DPCA)对研究区域的无线电频率干扰(radio-frequency interference,RFI)进行识别和对比分析。研究发现,对于有积雪覆盖的陆地表面,频谱差法不能准确地检测出RFI信号,NPCA在有冰雪覆盖的海岸线附近会出现误判,而DPCA更适用于所有海冰或积雪覆盖地区的RFI识别,且AMSR-E低频通道较强的RFI信号大多分布在观测站附近。总体而言,水平极化比垂直极化时的RFI信号强,而在部分地区,10. 65 GHz通道的RFI信号在垂直极化方式时较水平极化方式强。

星载微波辐射计反演洋面非降水云区水汽总量的研究

针对AMSR-E的特点,采用物理统计方法,对洋面非降水云区水汽总量(V)的反演进行了模拟研究,并用实测亮温数据对反演算式进行了初步验证。主要结果有:①为了有效解决亮温随V值增加而趋于饱和的问题,采用多元线性回归方法,研究比较了算式中不同亮温函数形式的效果,结果表明,在反演算式中采用ln(T0-TB)形式有更好的回归和反演效果,但这种形式不太适合于V值偏大的情况;②采用逐步回归方法,对各通道不同亮温函数形式的回归因子进行了比较分析,引进了对因变量作用最显著的6个因子,生成了新的反演算式,并且对应于不同V值均有较好的回归和反演效果;③可以根据V值大小的变化分段采用以上两种方法生成的反演算式,实际反演的结果与业务产品基本符合。

沙漠地区土壤质地对不同频点微波地表发射率反演和模拟的影响

首先运用先进微波扫描辐射仪(AMSR-E)资料反演了北非沙漠地区晴空条件下的地表微波发射率。然后根据不同的土壤类型,进一步分析了沙漠地表微波发射率频谱特性,并将增加土壤质地信息前、后的翁(Weng)氏微波地表发射率模型(2001)的模拟结果和反演结果进行了比较。结果表明,沙漠地表发射率与土壤质地密切相关,随土壤颗粒大小的不同变化明显。在沙漠土壤类型中,以大颗粒为主的土壤类型,其水平(垂直)极化的发射率通常随频率提高而增大(减小);而对于以较小粒子为主的沙漠土壤类型,地表发射率几乎为常数,或水平(垂直)极化的发射率随频率提高略有减小(增大)。并且,发射率的季节性特征明显,特别是以小颗粒组成的土壤,其水平极化的发射率比垂直极化的发射率表现出更强的季节性变化。以上这些发射率特征与翁氏模型模拟结果一致。此外,在翁氏模型的输入参数中增加土壤质地信息(土壤组分含量、粒径尺度)改善了翁氏模型在沙漠地区的模拟结果,特别是对于包含大量小粒子的沙漠土壤类型,如黏土和黏质壤土,模拟误差从6%9%降低至4%以下。由于翁氏模型是美国国家环境预报中心(NCEP)全球同化和预报系统的重要组成部分,对翁氏模型的改进将提高沙漠地区卫星资料的利用率并有望改进数值天气预报的准确度。

聚乙烯管道热熔接头冷焊缺陷的微波检测和真密度测试研究

以聚乙烯(PE)管道热熔接头为检测对象,使用微波扫描和真密度测试的方法研究热熔接头中的冷焊缺陷。首先对无缺陷的热熔接头进行微波扫描检测,得到的微波扫描图像作为参考;然后对不同焊接条件下得到的含有冷焊缺陷的热熔接头进行微波扫描检测,得到具有不同特征的扫描图像。对这些扫描图像进行分析,可以判别导致聚乙烯管道热熔接头冷焊缺陷的焊接工艺问题。利用真密度方法对不同热熔接头进行了测试,测试结果验证了微波扫描法对聚乙烯管道热熔接头冷焊缺陷检测的有效性和可靠性。

星载微波成像仪数字仿真技术

星载微波成像仪是卫星遥感技术中获取信息的重要仪器，其性能直接影响整个卫星系统。由于在真实系统上直接试验的风险和代价太大，所以数字仿真技术成为一种行之有效的手段。提出了星载微波成像仪数字仿真的设计思想和目标；详细介绍了数字仿真实现的方法和仿真模型框图；

星载微波辐射计分辨率匹配的平滑参数选择

为了反演获得准确的大气海洋参数,须要将星载微波辐射计分辨率不同的观测亮温进行分辨率统一的重采样处理。结合卫星的相关参数,使用渐削圆形口径和正轴等距投影的方式对星载微波辐射计的天线方向图进行仿真模拟。使用Backus-Gilbert方法对包含地理信息的模拟天线方向图以及AMSR-E真实数据进行观测亮温重采样试验,并分析了调整平滑参数时匹配误差和噪声参数两个关键指标的变化,得出选定的最佳平滑参数是当平滑参数从0向无穷大变化时,首次出现构造天线方向图非负的平滑参数。试验表明,目前常用的固定滤波分辨率匹配方法结果较好且计算效率高,具有一定的应用价值。

基于动态滤波重采样的星载微波辐射计观测亮温方法

研究了星载微波计的亮温观测,针对目前常用的采用重采样的固定滤波方法不考虑观测几何变化的不足,开发了一种采用基于Backus-Gilbert(BG)方法的动态滤波重采样的亮温观测方法,该方法从卫星观测方式入手,考虑了观测几何沿经线方向和沿纬线方向的变化,采用线性插值的方法对滤波模板进行实时更新,实现了动态滤波重采样的目的。对该方法并进行了仿真试验和基于对地观测的先进扫描微波辐射计(AMSR-E)观测资料的真实数据试验,试验结果表明,这种方法的匹配误差小于固定滤波方法且具有较高的计算效率,具有良好的业务化应用潜力。