直升机航空瞬变电磁Occam反演及软件实现

直升机航空瞬变电磁系统对于地形复杂、环境恶劣地区的资源勘探具有十分重要的意义.由于航空瞬变电磁系统空间采样密集,数据量很大,在工程实践中普遍采用一维反演进行数据解释.研究了以圆形回线为模型的直升机航空瞬变电磁Occam反演算法,详细推导了圆形回线正演函数的雅克比矩阵的解析解,比用数值差分计算的雅克比矩阵有更高的反演精度.为适用于野外实验,基于直升机航空瞬变电磁系统用C++语言开发了具有自主知识产权的一维Occam反演软件,该软件能实现坐标选取、数据预处理和反演等功能.将该软件应用实测数据的反演中取得了较好的效果.     

基于巨磁阻传感器的无损检测系统研究与设计

针对现代工业与安全检测中对非铁磁性工件的表面及近表面缺陷检测需要,基于涡流无损检测原理,采用灵敏度高、体积小、工作频率范围宽(0Hz到MHz)的GMR传感器,结合基于单片机STM32的直接数字频率合成(DDS)信号产生方法及锁相技术研制了一套涡流无损检测系统。实验结果表明该基于 GMR传感器的无损检测系统能够较好的检测出铝板试件表面及表面下2 mm处缺陷的存在,多道扫描结果可清晰判别出缺陷的位置和大小,该系统可以准确完成对导电材料表面及近表面的无损检测。     

调频连续波太赫兹雷达方案研究及系统验证

太赫兹雷达由于其极高的分辨率而日益受到研究者的重视。该文展示了一种工作在220 GHz频段的线性调频连续波体制太赫兹雷达的设计方案和实验结果。该雷达采用超外差结构,以获得更低的相位噪声和更大的动态范围。在雷达发射机基带部分采用了直接数字波形合成技术以获得稳定、快速的线性调频信号频率源,扫频时间40 μs,扫频带宽14.4 GHz。实验结果表明,解线频调结果与理论分析值相吻合,该雷达非常适合用于高分辨率安检成像和无损检测。     

一种用于准单站配置的步进频探地雷达建模方法

探地雷达是一种被广泛使用的无损检测技术。利用探地雷达对分层媒质进行全波反演时,构建精确的探地雷达正演模型具有十分重要的意义。该文提出一种可用于准单站配置的步进频探地雷达的建模方法。在该模型中,探地雷达系统及其与分层媒质间的相互作用被表示成线性方程,天线对雷达信号的影响被表示为只与频率有关的传输函数。为验证模型准确性,该文在实验室条件下搭建了准单站配置的步进频探地雷达系统,并对已知厚度的石膏板和木板的雷达测量信号进行全波反演。反演结果表明:石膏板和木板的厚度估计误差均不超过0.3 mm,验证了所提出的正演模型具有高准确度。利用石膏板和木板搭建分层模型,该文进一步比较了准单站配置和单站配置步进频探地雷达系统对介电常数差异较小的分层媒质的反演性能。实验结果表明:准单站配置探地雷达能获得更精确的反演参数。通过对分界面反射信号的信噪比估计可知,准单站配置比单站配置探地雷达系统能获得高出约10 dB的信噪比,因此具有更好的反演性能。      

基于相移偏移的分层介质微波成像方法(英文)

传统的频率-波数域成像方法能有效地重建均匀介质中的目标图像,但对于分层介质,不能生成聚焦的图像,而且目标也无法准确定位.考虑到各层介质介电常数的差异和层间的不连续性,该文推导了适用于分层介质的相移偏移成像方法.并由分层介质中点目标的散射传递函数,分析了成像方法所做的假设和数学近似.通过仿真模拟和试验,验证了所提的方法适用于分层介质实时成像.      

用于公路检测的超宽带横向电磁波喇叭天线

针对沥青路面层厚检测需求,设计了一种简单紧凑的超宽带横向电磁波(Transverse Electromagnetic,TEM)喇叭天线.相对于传统TEM喇叭天线的大尺寸设计,通过采用合理的指数渐变结构以及加载吸波材料,有效地减小了天线尺寸,极大地拓展了天线的阻抗带宽.仿真及测量结果表明:设计的TEM喇叭天线在0.83～12.8 GHz带宽内具有小于2的低电压驻波比,良好的辐射特性和较小的振铃,能够满足路用探地雷达系统要求.     

超宽带生命探测雷达研制及应用

超宽带信号有着较强的穿透能力,可用于对障碍物后生命体的探测。介绍了一套单发单收冲激脉冲体制超宽带生命探测雷达的原理和具体实现方法。雷达收发机结构简单,极大地降低了系统功耗和成本。采用FPGA实现能重复配置的时序控制器,可方便对雷达发射和接收时序进行控制。采用Wi-Fi技术在一个PDA和雷达之间传送工作参数和采样数据,可降低操作人员对雷达数据的干扰,也可容易实现雷达组网。实验结果表明,超宽带信号可以有效地应用于生命探测雷达,单台雷达可以实现对障碍物后生命体检测,多台雷达组网可以实现对障碍物后生命体定位。     

一种基于离散实镜像理论的修正物理光学法在金属平行板内嵌电大尺寸结构中的应用

传统的物理光学法(PO)能够方便高效地处理开放空间中电大尺寸结构的电磁散射问题,并且通常能获得较好的精度。然而,对于电大尺寸结构内嵌在金属平行板之间的这种特殊问题,传统的PO方法不再适用,而采用全波分析方法来处理往往需要消耗巨大的计算资源。该文在离散实镜像理论的基础上,提出了一种修正的物理光学法(DRMI-PO),基本思想是先将金属平行板间的激励电磁流展开为傅里叶级数,再对级数的每一项分别应用2维物理光学法求解场,最后把所有求得的场解作线性组合。与多层快速多极子(MLFMA)的全波方法相比,DRMI-PO在解决该类特殊结构的电磁仿真问题时能在保证足够高精度的同时大幅度提高计算效率;作为应用实例,对两种不同极化方式的太赫兹波段扇形波束扫描天线分别进行了DRMI-PO数值仿真与实验测试,结果表明仿真和实验得出的天线方向图吻合较好,从而证实了DRMI-PO方法的有效性。     

基于相位编码体制的电离层垂测仪系统设计

该文介绍了一种电离层垂测仪的设计方法,分析了发射信号的选择要求,给出了实际电路模块。系统利用FPGA的IP核DDS产生正弦载波信号,经巴克码调相后,通过DAC和功放产生发射信号;接收机采用射频开关和直接ADC采样技术采集回波信号,避免了模拟正交解调时相位不平衡产生的问题。通过外场实验验证,表明该设计是切实可行,具有较好的实用价值。     

神经网络识别算法去除核爆电磁脉冲探测闪电干扰

为解决在核爆电磁脉冲(NEMP)探测中经常出现的闪电电磁脉冲(LEMP)干扰问题,提出一种基于广义回归神经网络(GRNN)的识别分类算法。通过对收集到的LEMP与NEMP波形的时域分析,定义9个特征参数用以表征、区分二者波形。通过对GRNN的训练使正地闪、负地闪、云闪、先导四种LEMP波形的识别准确率达到92%以上,LEMP的误报率在万分之二左右,为NEMP探测和闪电检测中的信号分类与识别提供了一种可行的技术途径。