基于改进Frequency-Bessel变换法的主动源Love波频散分析

近年来,Love波多道分析技术在浅地表结构探测中受到越来越广泛的应用.与Rayleigh波相比,Love波相速度不受纵波速度影响,其反演参数较少,可使反演过程更加稳定、求解的横波速度模型更加可靠.高分辨率和多模式面波频散分析是面波多道分析技术中至关重要的一环.本文利用改进Frequency-Bessel变换法对主动源Love波进行频散分析.通过改进的0阶Frequency-Bessel变换,将时间-空间域多道Love波记录变换到频率-波数域,获得其频散能量谱.通过公式推导和数值模拟,验证了该方法的有效性.实例测试表明,该方法具有较高的分辨率和多模式分辨能力,为多分量面波勘探提供了一种有效的频散分析手段.

带有旋转的压电半导体层状结构中的广义Love波

研究了半空间上带有旋转压电半导体覆盖层状结构中的广义Love波.以弹性半空间材料为基底,带有厚度为h的压电半导体覆盖层.基于压电半导体材料的本构方程以及考虑旋转效应的控制方程,结合边界条件以及广义Love波函数的试探解,推导出考虑旋转效应的压电半导体层状结构中广义Love波的波速方程,从而为压电半导体材料在工程中的应用提供理论基础.

中国大陆及海域Love波层析成像

收集了研究区域 ( 68°— 1 5 0°E ,5°— 5 5°N)内 33个数字地震台站记录的面波资料 ,利用多重滤波技术提取了 40 0 0余条路径上的Love波群速度频散曲线 .将研究区域划分成1°× 1°网格 ,采取Occam反演方法得到了 7.3— 1 84s共 43个周期的Love波群速度分布图 ;然后对网格结点进行S波速度结构反演 ,得出研究区域内 42 0km深度内的地壳上地幔三维速度结构 .并采用Checkerboard方法对分辨率进行检验 ,得到横向的分辨率约为 3°— 5° .研究结果表明 :中国大陆地壳上地幔结构的横向不均匀性非常明显 ,内部结构与地表特征的相关性可以达到 1 0 0— 1 5 0km深度 .大陆地区东西分带、南北分块 ,块体的边界反映比较清晰 .

基于Love波相速度反演南北地震带地壳上地幔结构

收集了南北地震带区域地震台网中292个地震台站2008年1月至2011年3月期间的地震波形数据,由频时分析方法提取了Love波相速度频散曲线,经过反演得到了研究区内的Love波相速度分布.根据Love波纯路径频散,采用线性反演方法对0.25°×0.25°的网格点进行了一维S波速度结构反演,利用线性插值获取了南北地震带地区的三维S波速度结构.结果显示了松潘—甘孜地体和川滇菱形块体地区的下地壳具有明显的S波低速层分布,该异常分布特征支持解释青藏高原隆升及其地壳物质运移的下地壳流模型.在100至120km深度上,川滇菱形块体西北部呈现较强的S波高速异常,这可能是印度岩石圈板块沿喜马拉雅东构造结下插至该区域所致,该区域下地壳的低速软弱物质与上地幔的高速强硬物质形成了鲜明对比,暗示了地壳和上地幔可能具有不同的构造运动和变形方式,这为该区域的壳幔动力学解耦提供了条件.

Love波传感器及其质量灵敏度测试

为实现流体领域的液相传感,设计并制作了基于36°-YXLiTaO3作为压电衬底、PMMA薄膜作为波导层的Love波传感器;通过微电流电铸实验测量得到Love波传感器的质量灵敏度为-2.281g-1cm2.分析了波导层厚度、器件温度和电铸电极的厚度三个因素对灵敏度的影响,为进一步提高灵敏度提供了参考.

非均匀饱和土中Love波的传播特性

基于 Biot 的横观各向同性饱和孔隙介质模型,考虑孔隙介质的非均匀性,导出了均匀饱和土半空间上非均匀饱和土层中 Love 波的复频散方程,并提出了复方程的迭代解法。以均匀弹性半空间上非均匀饱和土覆层为例,进行了数值计算,讨论了 Love 波的频散和衰减特性。

梯度材料层状结构中的Love波

研究了功能梯度材料层状结构中Love波的传播特性 .对覆盖层中的剪切弹性模量沿厚度方向为指数函数和幂函数变化的两种函数形式 ,利用WKB方法分别求得了波传播问题的近似解析解 ,通过计算分析 ,得到了Love波在功能梯度材料层中传播的一些规律 .

广义Love波的频谱研究

本文分析了在三层弹性介质中,广义Love波的存在条件,研究了在不同材料组合情形下广义Love波的频率特性,并给出了其相速度随频率变化的计算曲线.

青藏高原东部Love波偏振研究

利用布设在云南西部的50个流动观测台站记录的三分量数字面波资料,采用频率域奇异值分解法,分析了中短周期Love波在青藏高原东部传播中的偏振状况.结果显示Love波的传播呈现明显的有规律的偏离大圆路径的异常,地壳-上地幔速度结构显著的横向不均匀性可能是造成这些偏振异常的主要原因.同时利用以前研究中得到的剪切波速度模型计算了Love波到达台站的理论偏离情况,大多数理论计算与实际观测结果的偏离方向基本一致,但理论偏离角通常小于观测值.这样的结果在一定程度上验证了所采用的青藏高原速度结构模型是基本正确的,同时也说明了模型对研究区域复杂的速度结构的反映还不够精细.

东北地区背景噪声的Rayleigh和Love波相速度层析成像

本文利用中国数字地震台网位于东北地区的122个宽频地震台站的18个月记录的三分量连续地震噪声数据,采用互相关方法提取了Rayleigh和Love波经验格林函数,并利用时频自动分析技术获取了相应的相速度频散曲线.通过反演频散曲线,获得了Rayleigh和Love波周期为8-35s的二维相速度分布.结果表明,东北地区相速度的分布存在横向和垂向的不均匀性.短周期的相速度分布同地表地质构造密切相关,松辽盆地及山间沉积盆地呈现低速异常,而大兴安岭、小兴安岭及东部的一些山岭显示高速异常.随着周期的增加,位于中间的松辽盆地变为高低速相间,两侧的造山带呈现低速异常.这种异常的转变,可能是受构造活动或者莫霍面深度的影响.另外,在周期为20-35s频段内,Rayleigh和Love波同一周期的相速度在松辽盆地和位于吉林地区的郯庐断裂带表现不一致,表明可能存在径向各向异性.

非均匀压电层状结构中Love波的传播

讨论材料参数沿厚度方向发生连续缓慢变化时的各向同性弹性基底上有一等厚压电覆盖层时Love波的传播性能。给出了压电层的厚度和基底材料的非均匀性对频散曲线的影响。

梯度半空间梯度覆层中的Love波

对功能梯度弹性半空间上覆盖一层功能梯度材料中的Love波的频散问题进行了研究,给出了Love波频散方程的一般形式.对功能梯度弹性半空间和功能梯度覆层的反平面剪切波的运动控制方程进行了求解,给出了半空间和覆盖层的位移、应力解析解,给出了Love波在该解析解下的频散方程.以覆盖层的剪切弹性模量和质量密度均呈指数函数变化,半空间的剪切弹性模量和质量密度均呈抛物线变化为例,利用迭代方法对频散方程进行了求解,给出了频散曲线.结果显示:在最低阶振型频散曲线中出现截止频率.

基于蛋白A定向固定的Love波免疫传感技术研究

报道了一种基于蛋白A固定技术的新型Love波免疫传感器,可用于检测B型葡萄球菌肠毒素(SEB)。本传感器由压电石英基片、叉指换能器和SiO2声波导层构成。为提高传感器对SEB分子的响应能力和检测灵敏度,设计了抗体分子的蛋白A定向固定路线,通过APTES和戊二醛层交联蛋白A,随即用100mmol/L NaBH4还原蛋白A与戊二醛层之间形成的Schiff′s base结构,实现抗体分子在Love波器件表面高效率的定向固定。该固定化方案使传感器的再生能力和检测灵敏度都得到显著提高,对1·0mg/L SEB进行连续5次检测后,其响应能力没有明显下降;而对SEB的浓度检出限度达到了1·0μg/L。原子力显微镜对传感器表面形态的成像结果表明,与戊二醛共价交联法相比,蛋白A结合法使抗体分子探针在传感器表面拥有更高的覆盖度和活性,对SEB具有更强的结合能力。

饱和土中Love波弥散特性

本文利用有限元法推导了饱和土中Ｌｏｖｅ面波的弥散特性方程，讨论了饱和土中Ｌｏｖｅ面波波速度的弥散特性及位移分布规律，并与相应弹性地基Ｌｏｖｅ面波的波速度弥散曲线进行了比较。

利用Love波特性计算地基动力响应

本文利用Love波弥散特性在频域上对地基出平面振动及扭振问题进行了研究。在计算区域内结构将采用有限单元划分,而在边界上则根据Love 面波特性使用传递边界有限单元。本文同时讨论了不同模态波对结构动力响应的贡献。本文方法也适合于静力分析。

Love波免疫传感器在免疫分析中的研究

Love波免疫传感器是一种以免疫反应为识别方式的新型声表面波传感器。与其它压电声波免疫传感技术相比,水平剪切型表面波、高的压电晶体基频以及声波导层的存在使Love波免疫传感器在可用于气液两相检测的同时具有更高的灵敏度,从而可以成为免疫分析中的一种重要的工具。本文分别从Love波传感器的构造、原理、发展现状和以抗体作为探针在传感器表面的固定化方法两方面综述了Love波免疫传感器的研究进展。

一种Love波器件三维建模及特性研究

为了准确表征Love波器件的质点位移和色散关系,提出了一种Love波器件三维建模方案。在Love波器件的三维建模中,该方案用有限数量单元去逼近实际Love波器件的真实物理结构和叉指换能器、波导层等实际载荷工况。通过一个压电基片材料为128°YX-LiNbO3,金属叉指换能器为Al电极,波导层材料为ZnO薄膜的Love波器件三维模型实验,验证了该Love波器件建模方案的可行性。实验结果表明,在49～51 MHz的频率范围内,Love波模态声波的频率为49.072 MHz、49.295 MHz、49.607 MHz和50.062 MHz。在这4个频率处Love波仅存在X方向质点位移的变化,Y和Z方向的质点位移都为0。器件的色散关系为随着角频率增大,Love波的速度逐渐减小。

塔里木盆地及其邻区Love波层析成像研究

应用背景噪声层析成像方法对塔里木盆地及其邻区进行了研究.利用中国地震局数字地震台网和吉尔吉斯斯坦及哈萨克斯坦台网共74个地震台站记录的2009年1月至9月的连续地震数据,通过对台站对间的数据进行互相关处理获得Love波的经验格林函数,然后通过多次滤波分析和相位匹配处理得到每个台站对的8S到30 S的Love波相速度频散曲线.反演所得的Love波相速度图显示出明显的横向速度不均匀性,与研究区域主要地质结构和构造单元之间具有良好的相关性.由于较厚的沉积层,塔里木和准格尔盆地在周期8～30 S总体都表现为低速的特征,而山地区则表现为相对高速的特征.此外,塔里木盆地的东西和南北也显示出明显的横向速度不均匀性.东部的速度明显低于西部.

Love波在电磁弹性多层结构中的频散特性

在电磁弹性多层结构模型的基础上,通过本构方程和场方程推导出Love波在电磁弹性介质中的波动方程。利用传递矩阵方法,给出了一定边界条件下Love波在该结构中的频散方程。通过对算例进行分析,得出了Love波在电磁弹性多层结构中传播的一些特性。

正交各向异性弹性层/功能梯度压电半空间结构中Love波的传播

研究了功能梯度压电半空间上覆盖一层正交各向异性弹性层结构中Love波的传播特性.覆盖层与基底的界面连接方式分别考虑了理想接触和非理想接触2种模式,功能梯度压电半空间的材料性能沿垂直于界面方向以指数函数形式变化.基于推导的频散方程,结合数值算例分析了材料性能梯度变化、正交各向异性材料的切割角度和非理想界面的连接程度对相速度的影响,其结果对功能梯度压电材料的覆层结构在声波器件中的应用具有重要的参考价值.