异构并行的高阶散射特征线方法及其在临界实验装置模拟中的应用

在临界实验装置的物理计算中,由于较厚水反射层的存在,中子各向异性散射会对计算结果有重要影响。基于P1各向异性散射特征线方法(MOC),开发了能够处理各向异性散射的特征线输运计算程序,并实现了高阶散射特征线输运计算的高性能异构并行。为确认程序对临界实验装置的物理计算精度,本文选取LCT011临界实验基准进行堆芯物理计算,并与蒙特卡罗程序进行对比验证。各向异性源使得计算量与内存消耗均有显著增加,给异构系统带来较大的显存负担,因此本文进而对高阶散射输运求解器进行性能分析。数值结果表明:在高阶散射计算条件下,程序可达到蒙特卡罗程序的同等精度,且具有较高的计算效率。

船用螺旋桨静态声散射预报方法及特性

针对螺旋桨静态声散射特性预报问题,采用分层介质声传播理论与离散面元厚度信息相结合的板块元算法,建立变厚度曲面薄板目标声散射特性预报方法。基于面元厚度及材料属性信息求解所有面元的反射系数,进而求得目标的总散射声场。为了提高计算效率,通过单片桨叶网格拓扑克隆的方式实现完整螺旋桨的散射声场预报,并通过有限元和静态声散射特性湖上试验对新的预报方法的准确性进行了验证。研究结果表明:螺旋桨目标强度的频响特性、角度-距离谱以及空间指向性预报值与测试值基本一致。研究结果对水下航行器艉向附近的声散射特性预报具有一定的参考价值。

复杂多变地物散射特征区域InSAR融合方法研究

【目的】PS-InSAR和SBAS-InSAR在应对复杂多变地物散射特征沉降区域时均存在解算局限性,有必要通过对比两者技术差异和适用性,开展融合方法研究。【方法】根据不同地物散射特征区域PS点分布的相干系数统计特性,寻找与强地物散射特征区域强关联的PS点数据簇,再根据不同散射特征区域PS点分布的密度差异,采用空间聚类算法识别覆盖城镇用地的数据簇,并采用三角网格法对照全国土地利用现状数据确定监测数据融合的边界,剔除边界外低密度、低质量的PS点数据簇,在边界外采用SBAS-InSAR解算出SDFP点数据,得到最终结果。【结果】数据融合后,弱地物散射区域高质量监测点数据大幅增加,强地物散射区域内高质量、高密度PS点被保留,该部分PS点解算位置精度更高,可在建成区实现小尺度精细化监测,最终实现根据区域内的可变散射特征自动选择匹配的干涉测量数据的结果。【结论】InSAR融合方法在应对复杂多变地物散射特征区域时,可兼顾监测点的数量和质量。

分布式散射体雷达干涉相位信息处理方法研究

时序合成孔径雷达干涉测量(time series interferometric synthetic aperture radar,TSInSAR)技术,凭借其全天时、全天候、高分辨率、广覆盖的优势,在形变监测领域展现出极大的发展潜力。然而,永久性散射体(persistent scatterer,PS)在没有典型地物的山区、荒原等非人工地表区域分布十分稀疏,致使其无法有效获取地表形变信息。针对以上问题,论文开展了基于分布式散射体(distributed scatterer,DS)的TSInSAR技术研究,并对其相位信息处理方法的优化策略展开详细研究,以提高形变场信息反演的丰富度及监测精度。主要研究成果如下。

偏振X射线荧光分析尾矿薄层样品的散射校正方法研究

了解尾矿浆中的重金属元素含量能为矿物浮选提供决策依据,不仅可以提高矿物的利用率,还可减少环境污染。X射线荧光光谱法是一种常用的重金属元素分析技术,对于地质类样品的分析,康普顿散射内标法是一种常用的定量方法。但对于薄层沉积样品,其康普顿散射峰强度会受到支撑滤膜的散射影响。由于样品紧密附着在支撑滤膜上,难以直接获得来自样品本身的康普顿散射强度,不利于直接应用康普顿散射峰强度进行定量分析。以尾矿薄层样品为分析对象,研究了不同聚丙烯滤膜厚度对康普顿散射峰强度的影响,并对薄层样品的康普顿散射强度进行了校正。实验结果表明,在0.34~3.06 mm厚度范围内,康普顿散射峰强度随聚丙烯滤膜厚度的增加线性增加,通过建立探测器获得的总康普顿散射强度与滤膜厚度的线性关系,计算出样品的净康普顿散射峰强度。为验证该修正方法的可靠性,利用蒙特卡洛方法模拟研究了无滤膜的尾矿样品和带有不同厚度滤膜的尾矿样品,结果显示经滤膜厚度影响修正后的净康普顿散射峰强度与无滤膜样品康普顿散射峰强度基本一致,相对偏差为0.41%。同时通过实验和模拟计算了0.34 mm厚聚丙烯滤膜时修正后的净康普顿散射峰强度占总康普顿散射峰的比例,分别为91.31%和89.91%,二者基本一致。最后,利用了上述基于滤膜厚度康普顿散射影响的校正方法,建立了基于康普顿散射内标法的定量校准曲线,对两种尾矿浆中的Cu,Zn和Pb元素的定量分析结果显示,未经滤膜厚度修正的康普顿内标校正相比校正前,部分元素定量结果与ICP-OES结果相比,其相对偏差反而增加3.18%~9.00%。而经滤膜厚度修正的康普顿内标方法的定量结果与ICP-OES结果的相对误差在1.14%~11.15%之间,相比于校正之前,相对偏差减少了0.30%~8.97%。

有限深度海域海面电磁散射的FDTD方法研究

雷达能够探测、遥感有限深度海域的海面及附近目标,针对这一需求,采用改进的文氏海谱和Monte Carlo方法模拟有限深度海域海面,选取Debye模型计算海水介电常数,运用时域有限差分法研究了有限深度海域海面电磁散射,仿真了散射系数的角分布曲线。仿真结果表明:散射系数随散射角振荡变化,在镜反射方向处产生散射增强效应;海水深度虽然对散射系数影响较小,但是仍有规律可循,海水深度越大,散射系数越小;海面风速、入射角、风区范围对散射系数影响较大,风速越大,散射系数越小;入射角越大,散射系数越小;风区范围越大,散射系数越小。

介质粗糙面与组合目标宽带电磁散射特性研究

文中对介质粗糙面和组合目标的宽带复合电磁散射特性进行研究,通过数值计算得到了复合散射系数频率响应曲线。分析结果显示,后向复合散射系数在宽频带范围内随着频率的变化而产生振荡,粗糙面的高度均方根、介电常数、组合目标尺度、目标介电常数等因素对复合散射系数有显著的影响,且影响规律较为复杂。相比之下,粗糙面的相关长度对复合散射系数的影响较为微弱。当目标是理想导体时,频率响应曲线近似呈现出准周期性的振荡形态。

水下航行体分片参数化多亮点声散射预报方法研究

针对现有亮点模型预报水下航行体声散射特性精细程度不高的问题,建立能反映水下航行体真实线型以及精细声散射特征的亮点模型。采用线性插值算法和分割目标方法建立指挥台和艉部的参数化亮点模型,并采用板块元方法对建模结果进行验证。对包含指挥台和艉部在内的Benchmark潜艇模型声散射特性开展建模研究,并与BASIS方法的标准解进行对比。通过开展Benchmark缩比潜艇模型声散射湖上试验,获取Benchmark缩比潜艇模型目标强度测量结果,并与亮点模型方法进行对比。研究结果表明,建立的指挥台和艉部参数化亮点模型是准确的,将各部件的空间相位信息考虑在内,亮点模型能够预报水下航行体的精细声散射特征。研究结果对水下目标声散射快速预报具有一定的参考价值,在快速时域回波预报方面应用前景广阔。

一种复杂地物目标近垂直后向散射系数反演方法

复杂地物目标的近垂直后向散射特征是影响雷达高度表回波波形的重要因素之一。对近垂直后向散射系数的获取主要采用基于参数模型的实测数据拟合方法,但一般只适用于地势平坦且介质相对单一的地海面目标。本文基于机载雷达高度表,针对复杂地物目标的距离-多普勒图像仿真实验数据和实测数据,利用距离-多普勒域和地球空间域的映射关系,提出一种后向散射系数的反演算法,并对得到的后向散射系数进行定量分析。实验验证了提出的反演算法具有一定的适用性和参考性。

混合散射体的分解方法

考虑混合散射体在时谐声波散射下的反散射问题,该散射体是由具有导电传输边界的可穿透非齐次介质和具有阻抗边界的不可穿透障碍物组成。首先利用变分方法证明正问题解的适定性,然后基于远场数据利用分解方法同时反演混合散射体的位置和形状,最后给出数值算例来验证提出的反演算法的有效性。

基于散射通信网络管理软件的测试方法

描述了散射通信网络管理软件的测试方法。网络管理软件是由散射链路规划软件和散射集中监控软件组成。链路规划软件通过链路相关参数模拟链路站点,给出链路通断计算结果,根据计算出的链路通断情况,建立实际链路站点;集中监控软件根据链路规划软件给出的参数信息设置站点参数,完成实际链路布置。

基于贝叶斯方法的非均匀介质内混合障碍反散射问题研究

考虑二维情况下非均匀介质内的声波混合障碍反散射问题。在非均匀介质折射率是二元函数时,提出了一种同时重构裂缝和不可穿透障碍的贝叶斯方法。将混合障碍物的位置信息作为贝叶斯方法的先验信息,使用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)算法重构裂缝和不可穿透障碍的形状参数。数值实验的结果表明,该方法能有效重构非均匀介质内混合障碍的形状。

水凝胶表面增强拉曼散射基底的研究进展

水凝胶作为表面增强拉曼散射(SERS)基底具有检测灵敏度高、均匀性好、重现性好、长期稳定、抗干扰性强、操作便捷等优势;与其他柔性SERS基底相比,水凝胶的分子筛作用可避免复杂样品中的大分子干扰,简化甚至无需样品前处理过程。本文综述了水凝胶SERS基底的研究进展,重点介绍了水凝胶SERS基底的几种常见制备方法,包括原位合成法、包埋/嵌入法、沉积法、吸附法等,以及水凝胶SERS基底在环境监测、食品安全和生物医学等方面的应用现状,为SERS技术的发展和应用提供参考。

极低水平γ射线辐射场散射辐射研究

为了搭建极低水平γ射线辐射场及其量值传递系统,基于中国锦屏地下实验室实验条件,对辐射场中不同机械装置结构带来的散射贡献进行研究。本研究利用蒙特卡罗模拟软件建立照射装置、量值传递探测器和屏蔽箱及内部传动结构的蒙特卡罗模型;对照射装置射线出射角度、探-边距和源-探距三种空间变量引起的散射贡献进行模拟研究,得出较优的装置设计和布局方案。设计20°、30°、40°的辐射出射张角,并且在三种源探距的情况下,分别计算有、无屏蔽箱时探测器灵敏体积中的能量沉积;分析三种照射装置位置改变带来的能量沉积的变化;在更多种源-探距下,模拟计算灵敏区域的能量沉积。结果表明,在辐射出射张角为20°和照射装置远离屏蔽箱的内侧面时,散射辐射对探测器灵敏体积内的能量沉积影响最小。本研究得到和分析了多种照射条件下散射辐射引起的能量沉积,优化了辐射场中装置设计和布局,为极低本底辐射场的建立提供了设计思路,并完成了中国锦屏地下实验室的实地测量。

多晶材料散射模型及识别实验研究

超声波识别在国防、军事、航空航天、核设施等高科技领域具有重要的应用价值.利用超声波可以实现对个体金属材料的识别,但现有研究侧重于识别材料超声信号差异的算法,缺乏识别机理.本文以2A12铝合金为例,利用6个晶粒在尺寸、形状、排布方向以及排列顺序不同时,建立了10个2A12铝合金微结构的初级模型,以此类比多晶金属材料的复杂微观结构.利用Comsol有限元软件仿真计算了金属材料不同微观结构中的超声波时域信号,并将回波信号中的的背向散射信号提取为超声指纹.定义了特征差异Q,量化了具有不同微结构的散射模型间的超声指纹的差异.结果表明,微观结构的细微变化也会导致超声信号出现差异,其中晶粒尺寸的变化对信号的影响更为显著.随后提出了超声识别算法,并对4块形状完全一致的2A12铝合金样品进行了识别实验.识别结果表明,利用超声指纹可以准确识别出目标样品,且各样品间的超声指纹有显著区别.最后对样品进行了扫描电子显微镜实验,所得电子显微镜图片显示了各样品真实微观结构的形貌与差异,证实了所建立的超声散射模型的有效性.

利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法监测矿区地表形变

针对传统时序InSAR技术在测量点选取过程中多采用全局单一阈值,在受时空失相干影响严重和短时间内形变梯度较大的矿区容易出现测量点稀疏且空间采样不足,因而无法获取矿区地面沉降完整信息的问题,以覆盖大同矿区的22景ALOS-1数据为例,利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法(ADSI-CLC)获取该区域长时间序列地表形变信息。ADSI-CLC方法形变测量结果的时空分布模式与StaMPS-SBAS方法具有相似性,且与高分辨率光学遥感影像上的采矿设施保持良好的空间相关性。ADSI-CLC方法可以显著地提高测量点的数量和空间分布密度,在研究区识别出的DS点数量约是StaMPS-SBAS方法的4倍。两种方法的测量结果在无形变和小形变区域吻合程度较高;在大形变区域,StaMPS-SBAS方法无法有效地获取形变结果,而ADSI-CLC方法由于测量点数量的增加,反演得到的形变测量结果基本上符合由采矿活动造成的漏斗状的空间分布特征,间接地验证了该方法在矿区地表形变监测中的可靠性和有效性,证明ADSI-CLC方法能够提供更详细的时空形变细节信息,更好地服务于矿区地表稳定性的监测和预警。

太赫兹波段下切比雪夫粒子散射特性研究

为探究太赫兹波段下沙尘粒子的散射特性,本文采用离散偶极子近似方法对不同切比雪夫模型(Chebyshev)的沙尘粒子散射特性进行研究。分别计算1.5 THz、2.524 THz、3.437 THz频率下的切比雪夫粒子不同物理性质如粒子尺寸、粒子形状,对其散射特性如后向散射截面(C_(bak))、衰减截面(C_(ext))、散射截面(C_(sca))、单次散射反照率(ω)等的影响。结果表明:同一波纹参数下,1.5 THz时粒子尺寸对Cext和Csca的影响较大;2.524 THz时粒子尺寸变化对C_(bak)影响较大;同一频率下,波形参数为2~5的粒子尺寸变化对各光学截面的影响较其他形状有明显不同;三个频率下,各波纹参数的粒子在有效半径大于10μm时单次散射反照率都大于0.95。

时域有限差分方法分析水下目标散射电场分布

水下目标的散射电场分布是水下电磁探测的重点研究方向。通过建立三维海水色散介质中时域有限差分电磁计算模型,对水下目标全空间电场强度的总场和散射场分布进行了系统的研究。结果表明,入射电磁波频率f变化会导致散射电场极值大小及位置发生改变,整体幅值正比于■,且频率越低,散射电场极值位置距离目标越远;在目标电导率0~2 000 S/m区间内散射电场幅值增幅明显,而后变化趋于稳定,散射电场极值正比于ln σ。通过系统分析和计算,分析了水下散射电场幅值变化规律,探讨了频率和目标电导率对水下目标散射电场的影响,可为水下电磁探测应用提供理论参考。

声软无穷曲面反散射问题的Kirsch-Kress方法

该文研究二维空间中声软型无穷曲面的反散射问题.当无穷曲面是平面的局部扰动时,发展了基于近场数据的Kirsch-Kress方法.利用该方法将反散射问题转化为带有Tikhonov正则项的非线性优化问题,当正则化参数趋于零时,证明了此优化问题的收敛性.最后,通过数值实验验证了Kirsch-Kress方法的有效性.

散射系数对空间偏移拉曼探测深度的影响

近些年来,空间偏移拉曼光谱(SORS)能够高效地检测深藏于强散射性干扰介质中的目标物,在各种无损检测领域被广泛应用,同时人们对空间偏移拉曼光谱的性能特征也进行了广泛而深入的研究。然而,迄今为止,还缺乏对SORS检测不同光学特性材料的详细研究。本研究旨在通过构建一个简明的双层模型来填补这一空白。在该模型中,两种不同光学性质的干扰物质被覆盖在目标物质上,通过分析表层干扰物和底层目标材料的拉曼散射信号强度,我们研究了物质散射性质的不同对SORS检测结果的影响。结果表面,相同检测条件下,表层干扰物散射能力越强,需要的检测空间偏移量越大。我们的研究证明了SORS技术在穿透表层结构进行无损检测应用中的巨大潜力,并提供了对各种材料SORS特性的全面了解。