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。

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。

频率细化技术在超低频/极低频电磁信号检测中的应用

离散快速傅里叶变换算法在频谱分析中得到了广泛的应用,这种算法得到的计算结果是在整个频段上的频谱信息.在一些应用中,需要了解的仅仅是某一窄带内的频谱精细结构,要求频谱的分辨率较高.而要得到一个较高分辨率的频谱,直接采用快速傅里叶变换计算则会导致参加快速傅里叶变换运算的数据点数的增加,从而引起计算量和存储量的急剧增大,这样,快速傅里叶变换算法就不能满足要求了.本文介绍了基于复调制的频率细化技术的原理及其在超低频/极低频电磁接收机研制中的应用,阐述了采用这种技术如何实现高分辨率频谱的计算,并给出了理论数据和实际观测数据的计算结果.

煤体冲击破坏超低频/极低频电磁异常特征分析

为确定煤体冲击破坏过程中是否产生超低频/极低频电磁信号,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验系统和ZDKT-1型瞬变磁振测试系统,研究不同冲击速度下煤体破裂电磁信号变化规律。通过分析电磁异常信号的Hilbert时频谱特征,确定煤体冲击破坏下的超低频/极低频电磁效应,研究不同冲击速度下电磁信号能量和冲击耗散能之间的关系。结果表明：煤材料在冲击破坏过程中能产生超低频/极低频电磁信号,信号主频在0～30 Hz;电磁信号幅值和冲击速度呈现正线性相关,电磁信号能量和冲击速度为二次多项式关系,冲击耗散能和电磁能增长趋势基本相同,超低频/极低频电磁信号强度可间接反映煤体内部损伤的程度。

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.

离散复镜像法在海水极低频电磁波传播计算中的应用

该文利用并矢格林函数法求解海水中水平电偶极子辐射场的矢量位和标量位格林函数。将在高频领域获得广泛应用的离散复镜像法引入海水里极低频电磁波传播计算中。高频和极低频情况下的波数公式不同导致积分路径发生变化,该文提出了一条新的适用于极低频情况的积分路径。使用广义笔函数束法将被积函数表示成指数和的形式,使用二级离散复镜像法得到空气-海水-海床3层水平分层模型的空间域闭式格林函数。基于混合位积分方程对电场进行了计算。与软件FEKO和WHAM的结果比较说明离散复镜像法在极低频电磁波传播计算中是有效的,并且在远区比WHAM能更好地体现出电场的衰减趋势。

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。

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。

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。

极低频电磁波在海水中的传播特性

电磁波在海水传播过程中,要受到海水和海底介质的影响。海底介质特征对电场和磁场的衰减影响是不一样的。当接收点在海底附近时,磁场衰减要远大于电场;当接收点距离海底较远时,磁场的衰减基本与电场衰减相当。

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。

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。

DEMETER卫星监测的极低频和超低频电磁场数据分析

分析了DEMETER卫星上测量的极低频(ELF,3—30 Hz)和超低频(SLF,30—300Hz)水平磁场.其统计变化规律与地面上实测的此频段大气噪声变化规律一致,并且数值差异也符合电波传播规律,说明卫星上监测的电磁场来源于地面.同时对DEMETER卫星上测量的ELF和SLF归一化波阻抗进行了深入地分析,由电子密度与离子密度计算出的归一化波阻抗与由实测电磁场计算出的归一化波阻抗均有差异.现有观测资料并不完全"自洽",尚有问题需深入研究.

基于超低频电磁波定位的出油管道检测技术

出油管道具有管径小、数量多、总长度长及流量取决于产量等特点,普通的管道检测技术难以满足出油管道管理的需求。管道摩阻增加和有效流通面积变小导致出油管道运行不稳定甚至发生凝管等恶性事故。因此,及时地检测管道和采取有效的流动保障措施,是出油管道管理过程中非常重要的环节。基于超低频电磁波定位的出油管道检测技术包括信号球、定位仪等设备,具有结构简单、操作方便、定位精度高等特点,便于工程实现,为出油管道事故的预防及合理维护提供了依据。

大地-电离层谐振腔中极低频电磁波传播的数值模拟

随着极低频探地技术的发展,极低频电磁波在大地和电离层组成的腔体中的传播成为人们感兴趣的研究课题。基于时域有限差分算法,建立了地-电离层腔体中极低频电磁场的时间步进迭代公式,并分别计算了时谐振荡源和高斯脉冲源所激励的极低频电磁场及其传播特性,给出了可视化的计算结果,演示了球面导波结构对电磁波的汇聚效应以及地-电离层腔体中的舒曼谐振效应。