多波束探测分辨率估计模型研究

多波束探测分辨率是衡量多波束探测能力的重要指标,针对如何确定多波束探测分辨率这一问题,通过原理分析,阐述了多波束探测分辨率的含义,在几何空间上推导了纵向、横向和垂向分辨率估计模型,提出了多波束目标探测分辨率模型,并以Reson 8101多波束测深仪为例进行了计算。计算结果表明,该模型能较直接地估计多波束探测分辨率,可作为多波束测量技术设计的重要依据,同时发现多波束探测横向分辨率是多波束目标探测分辨率的主要决定因素。

高分辨率探测器短中波红外滤光片的设计及其光谱特性研究

短中波红外滤光片是航天光学遥感相机上的关键器件之一。高分辨率探测器的光谱响应由滤光片的光谱特性决定,其中短中波红外占有很大比重,传统方式制备的短中波红外滤光片与理论值存在差距,使得短中波红外滤光片发生光谱角漂或温漂等现象,在高分辨率探测器中形成高频和低频光谱混合叠加导致复原光谱失真。本文提出了一种高透过率低漂移高分辨率探测器短中波红外滤光片的设计及研制方法。为了达到短中波红外滤光片特定波长滤光特性的要求(在3.5~4.1μm波段范围内实现98%以上透过率,在2.4~3.35μm、4.25~6.4μm两个波段范围内实现截止),以Si材料为滤光片的基底材料,采用模拟染色体遗传交叉算法以带通滤光高低反射率膜堆结构进行了结构迭代设计,薄膜的高折射率材料采用TiO_(2),低折射率材料采用SiO_(2),该结构设计使得膜层数量大为减少,通过温漂测试、角漂测试、光谱特性分析及面形测试,短中波红外滤光片达到了前后双波段截止、高通带透过率的目标。环境测试试验表明,短中波红外滤光片膜层与基底材料匹配性适宜、膜层稳定性较高,适用于空间严酷的温度变化、高能粒子辐照环境。

水库坝体结构层的地质雷达高分辨率探测

水库坝体结构层形态复杂多变 ,缺陷陷蔽、规模小、探测难度大 .为确保水库坝体安全可靠地运行 ,采用高分辨率的物探方法对其探测是必需的 .本文以某水库体的地质雷达探测为例 ,简要介绍了地质雷达高分辨探测方法及其成果 .

高时间分辨率宽体探测器CT行CT血管造影时自由呼吸对辐射剂量的影响

目的探讨高时间分辨率宽体探测器CT行冠脉CT血管造影(CCTA)时采用自由呼吸扫描对辐射剂量的影响。方法前瞻性研究,将首都医科大学附属北京友谊医院104例行冠脉CTA扫描的患者随机分为两组,A组(n=51)行自由呼吸冠脉CTA,B组(n=53)行屏息的冠脉CTA,记录并对比两组患者的初始心率、测试心率以及扫描辐射剂量。结果 A组患者的初始心率(66.85±9.22 bpm)与测试心率(66.31±8.59 bpm)无显著差异(P>0.05),其中测试心率与初始心率之差>3 bpm的2例,占4%;B组患者的初始心率(65.47±7.76 bpm)与测试心率(64.41±8.63bpm)存在显著差异(P<0.05),其中测试心率与初始心率之差>3 bpm的22例,占B组人数的42%。两组患者辐射剂量(DLP)分别为A组123.44(107.5~190.04)m Gyocm和B组107.80(80.32~189.12)m Gyocm,A组剂量大于B组(P<0.05)。初始HR>75 bpm的A组患者DLP为120.21(115.74~132.47)m Gyocm,B组132.04(122.42~197.51)m Gyocm,A组DLP小于B组(P<0.05);初始HR≤75 bpm的A组患者100.12(98.21~198.07)m Gyocm,B组患者97.01(78.97~159.41)m Gyocm,A组DLP大于B组(P<0.05)。结论高时间分辨率宽体探测器进行CCTA检查时采用自由呼吸的方式会带来扫描辐射剂量的变化。高心率患者自由呼吸扫描的辐射剂量整体低于屏息扫描,中低心率患者自由呼吸扫描的辐射剂量整体高于屏息扫描。

上海近岸海域高分辨率单道地震探测海浪干扰及其压制方法

近年来,由于近岸地质调查及沿岸工程建设的需要,高分辨率单道地震探测以其高分辨率、探测快速便捷的优势正在被越来越多地使用。上海近岸海域海浪情况复杂,常给探测带来大量干扰,特别是海浪引起的同相轴起伏可严重降低探测数据的分辨率。本文通过对上海近岸海域大量高分辨率单道地震探测数据的分析,总结了海浪对该方法的主要干扰类型及压制方法。实践证明,压制以后的地震数据质量得到了显著提高,保证了高分辨率单道地震探测的高分辨能力。

浅海海底浅层微小目标体高精度探测技术研究

浅海海底浅层微小目标体一般体积小、埋深较浅,且由于其材料制作上的特殊性,目前应用水声探测方法达不到较好的探测效果。本文从地声数值模拟角度出发,研究如何通过多道地震这一地声探测手段来实现对海底浅层微小目标体的高精度探测。首先,基于波动理论的高阶交错网格有限差分法实现对于微小目标体的正演模拟,探索不同激发主频、不同海底形态、不同掩埋深度情况下浅海微小目标体的地声传播响应特征,总结微小目标体在不同条件下的地声传播规律;其次,通过成像精度更高的逆时偏移技术,实现对于微小目标体的位置、形态的高精度成像。不同浅海微小目标体模型的试算结果表明,采用多道地震的地声探测手段,能够实现对于浅海微小目标体的高精度探测,探测的微小目标体成像位置准确、形态表征良好。

地铁地下工程中应用地震波CT技术探测孤石的参数选择

目的:地震波CT(计算机辅助层析成像)技术中,采用的不同探测参数(钻孔间距、检波点距、激发点距),对地铁工程中地下孤石探测结果的精确度有直接的影响,需要合理选择探测参数。方法:阐述了地震波CT技术的基本原理,以福州地铁1号线某车站的工程实际为例,在相同的探测条件下采用3种钻孔间距(4.6 m、10.4 m及15.0 m)进行地震波CT探测,并对比分析探测结果。在此基础上,在钻孔间距分别为14.5 m和10.5 m两种工况下,选取了4种检波点距和检波点距的组合方式,对探测结果进行了对比分析。结果及结论:选用较小钻孔间距(取值为4.6 m及10.4 m)时更能精确地反映地下孤石的分布形态及具体分布位置。选用较大钻孔间距(取值为15.0 m)时探测得到的地下孤石分布范围与实际分布情况相比偏大,且形态特征较模糊。与激发点距与检波点距取值较大(二者均取2.0 m)相比,取值较小时(二者均取0.5 m或1.0 m)地下孤石的探测分辨率更高。地震波CT合理的参数取值为:钻孔间距取10.0 m,激发点距和检波点距均取1.0 m。

星载高光谱分辨率激光雷达大气气溶胶和云探测研究

为实现对全球气溶胶光学参数剖面的高精度测量,采用基于碘分子滤波器的高光谱分辨率探测技术。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的大气再分析数据集(ERA5)的温度和压强数据,选取在轨期间途经撒哈拉沙漠和加拿大山火区域的星载高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的观测数据,对沙尘类气溶胶和烟尘类气溶胶的光学特性进行分析,包括气溶胶的后向散射系数、消光系数、退偏振比和雷达比。结果表明:撒哈拉沙漠地区近地面5km以内的气溶胶分布主要以沙尘类气溶胶为主,其退偏振比集中在0.2~0.4,雷达比数值集中在40~60sr;加拿大山火地区的气溶胶主要以烟尘类气溶胶为主,其退偏振比集中在0.02~0.15,雷达比在50~70sr范围。激光雷达特有的高光谱探测技术,在气溶胶和云的精细化探测和分类方面具有重要应用,将在环境监测中发挥重要作用。

矿用聚焦双频激电法电场扫描探测方法

为实现煤矿巷道超前探测,提出了一种基于双频激电法和电场扫描探测理论的矿用聚焦双频激电法超前探测技术。基于共线点电流源的电力线方程理论,推导煤矿巷道探测电场边界电力线方程算法;提出电场扫描探测策略,分析了电场扫描探测的实际分辨率;基于电介质边界条件,根据巷道地质结构模型推导电力线偏移向量求解公式,分析了地质异常体对电力线的影响。理论计算表明:通过连续改变探测仪各通道电流强度,探测电场扫描分辨率理论上可任意设定,实际探测由实际地质工况条件选定;地质异常体的存在会影响电力线分布,板状体的厚度越大或者围岩与板状体之间的电阻率比值越大或者板状体倾角越大,则电力线偏移向量横坐标与纵坐标的绝对值越大;通过电场聚焦和偏转扫描探测,可确定异常体的直径和方位。

隧道超前探测方法技术与应用研究

“隧道超前探测”是工程地球物理工作者所面临的一个难题 ,该问题是矿产资源开采 (特别是煤矿开采 )中的巷道开拓超前预报问题的引伸。因此从原理上讲凡是能进行隧道掌子面勘探的所有的地质、地球物理方法均能用来进行隧道超前探测。我们对隧道超前探测技术进行了多年的理论与应用研究 ,提出了超前探测的地质雷达与超前水平岩芯钻相结合的综合预报法 ,在许多实际工程应用中取得了较好的效果。本文简要介绍了国内外超前探测的方法与应用情况 ,介绍了近年来针对这一方法开展的研究和取得的进展 。

探测器采样频率与光学系统衍射截止频率比值对航空图像质量的影响

以Q值作为参照指标,考虑光学系统分辨率和探测器分辨率,通过图像仿真效果的对比讨论了不同Q值成像系统的成像质量.结果表明:成像系统设计过程中需在光学系统分辨率和探测器分辨率之间进行权衡,Q=2时成像系统的成像质量最好,但实际设计过程中考虑到其他因素(系统信噪比、场景大小、运动模糊等),往往取Q<2可获得高品质图像.因此,Q值可作为参考指标为光电成像系统设计提供一定指导.

煤矿隐蔽致灾地质体地震绕射波探测方法

小尺度断层和陷落柱等隐蔽致灾地质体破坏煤层的连续性,易诱发瓦斯突出和采空区突水等事故,严重威胁煤矿生产安全。传统地震勘探方法以反射波为主,对隐蔽致灾地质体分辨率有限。本文提出基于曲波稀疏变换和平面波分解的多参数稀疏优化绕射波分离方法,能够解决在地震波场相交和相切情况下绕射波分离问题,并且分离的绕射波具有波形一致性和完整性。三维数值模拟测试结果表明,该方法能够有效消除强反射波对弱信号的屏蔽作用,分离出完整的绕射波/散射波,提高断层断点和散射点成像精度,其中极性反转成像特征可用于区分不同类型小尺度地质构造。山西阳泉煤业二矿九采扩区实际数据应用证实,本文提出的方法能够有效去除煤层强反射信息屏蔽作用,叠加剖面中绕射波的双曲形态可以质控绕射波分离可靠性。在利用绕射波成像资料解释时,结合反射波场成像结果提供的宏观地质背景,可更好揭示隐蔽致灾地质体,两者相辅相成。绕射波成像对陷落柱的边界形态和内部结构刻画更为清晰,对小尺度断裂的展布规律描述更准确,是一种高分辨率的地震波成像方法,在隐蔽致灾地质体探测上具有很大潜力,一定程度上为我国煤矿安全高效开采提供技术支撑。

紫金山金-铜矿露天采矿场地下不明空区的地质雷达探测

采用先进的地球物理技术探明露天采矿场地下不明空区的分布情况,准确确定其平面分布范围、顶面埋深及空间高度,对保障露天采矿作业的安全进行、预防突发性事故的发生具有十分重要的意义。运用地质雷达对福建紫金山金铜矿露天采矿场地下不明空区进行探测,在两个不同探测区块共完成18条探测剖面,剖面线总长近4km;经处理后的实测地质雷达剖面具有高清晰度、高分辨率,能准确反映地下各种不同规模的不明采空区的属性、平面位置、顶板埋藏深度、空区大致高度;地质雷达探测共查明较大空区异常55个。采用50MH z天线的地质雷达系统在该露采场的有效探测深度可以达40m以上。在露天采矿场,地质雷达探测受矿区地形条件及环境影响很小,可直接在岩(矿)石表面进行,不受第四系覆盖层对雷达波衰减吸收的影响。因此,地质雷达非常适应露天采矿场地下采空区的探测及定位。

基于碲锌镉探测器的能谱放大器

本文简要介绍了能谱放大器的工作原理,特别是新研制的放大器根据CdZnTe探测器的特点在原有能谱仪的基础上进行的改进和完善,及仪器性能、实际测量结果等。它具有高计数率时比原有放大器分辨率和稳定性都好。本放大器还适用于Si(Li)探测器、正比计数管和闪烁探测器。

人工神经网络在微波探测系统中的应用研究

本文研究了在微波探测系统中 ,利用人工神经网络做谱分析和插值的快速方法。它在实时性和分辨率方面都优于FFT。虽然它也需要训练样本 ,但是训练样本可以用计算机模拟获得。

地质雷达信号分析的双正交小波预测反褶积法

为了降低电磁波衰减、噪声干扰等因素对地质雷达检测效果的影响,提出一种双正交小波预测反褶积法(PDBW法)。在PDBW法中,针对地质雷达检测信号选取具有最小重构误差的双正交小波基,运用该小波基将地质雷达检测信号分解成不同频段的时域子信号,对各频段的时域子信号进行预测反褶积等滤波处理,再对处理后的子信号进行重构变换,得到PDBW法的处理结果。将PDBW法用于实验检测信号处理,并将处理结果与预测反褶积法的处理结果进行比较,结果表明:PDBW法能有效压制多次回波干扰,准确识别深部信号,显著提高深部信号信噪比,从而进一步改善地质雷达探测分辨率和图像分析的准确性。

发射脉冲波形对探地雷达响应的影响

电性参数、系统参数以及处理方法,对探地雷达的探测深度、分辨率以及精度有重要的影响。这里主要讨论发射脉冲波形对探地雷达响应的影响,即首先产生汉宁、高斯、柯西和泊松四种窗函数所对应的发射脉冲波形,然后通过二维时域有限差分正演模拟方法分别获得上述激发波形在钢筋模型和薄层模型的响应,最后在分析响应结果的基础上,总结出不同激发波形对横向和纵向分辨率的影响。从正演模拟结果可以发现,在同一地电模型和相同的发射天线中心频率情况下,发射脉冲波形的宽度越小,其探测分辨率越高,探测深度越浅;柯西脉冲波具有较好的横向分辨率,而高斯脉冲波在横向和纵向上都具有较好的分辨率。所获得的结论对于不同地电模型的正演模拟以及探地雷达数据的解释,具有一定的指导作用。

浅层地震剖面揭示太行山东南缘汤西断裂构造特征

结合高分辨率浅层地震剖面和区域地质资料,对汤西断裂浅部构造特征进行分析和讨论。结果表明,汤西断裂南段由2条走向NE、倾向SE的正断层组成,主断层下降盘汤阴地堑内新近系沉积明显增厚,结合探槽结果认为,汤西断裂南段的最新活动时代为中更新世。