一种改进的探地雷达蝶形天线

探地雷达(GPR)系统一般采用宽带短脉冲信号,因而其天线应该是宽带的.为提高天线的辐射效率,有效吸收天线末端的反射波,一种新型结构的蝶型天线被提出.该天线将脉冲激励电路和天线集于一体,同时采用分布电阻加载的方法,以吸收天线末端与激励点处的反射波.通过FDTD方法对天线辐射特性的研究表明,改进后的天线可以有效的吸收来自天线末端的发射波,消除在激励点处由于阻抗不匹配产生的二次反射,使天线具有较好的辐射波形,提高天线辐射效率,满足探地雷达系统的需要.     

用FDTD法分析二维光子晶体带隙

阐述了光子晶体的概念,用时域有限差分法,通过数值计算,模拟分析了准一维光子晶体和二维光子晶体的禁带,讨论一种准一维和二维的混合光子晶体,并对其禁带进行研究。结果表明当一维光子晶体的周期性结构与二维光子晶体的周期性结构混合在一起能形成更宽的光子禁带。     

基于PCI总线的探地雷达数据采集系统

首先介绍探地雷达工作原理和数据采集系统的硬件结构,然后通过WinDriver开发工具来快速实现对探地雷达信号的数据采集,并同时给出了相应的PCI设备驱动程序的开发实例.     

基于PCI总线的探地雷达数据采集系统

首先介绍探地雷达工作原理和数据采集系统的硬件结构,然后通过WinDriver开发工具来快速实现对探地雷达信号的数据采集,并同时给出了相应的PCI设备驱动程序的开发实例.     

四通道二维光子晶体解波分复用系统

利用光子晶体环形腔缺陷模与线缺陷波导之间的共振耦合原理,设计了一种由主波导、环形腔和60°弯波导组成的四通道二维三角晶格光子晶体解波分复用系统。通过平面波展开法计算线缺陷波导的能带结构;利用时域有限差分法(FTDT)计算了不同频率的光波在该系统中的传输特性。最后,分析了影响输出效率和品质因子的因素并对该系统进行了改进。分析表明:改变环形腔内介质柱的半径可调节谐振频率,而在主波导末端增加反射介质柱以及改变耦合区域中介质柱的形状可提高各通道的谐振频率光波的透射率。计算结果显示:该系统较好地实现了4个波长的解波分复用,透射率均达90%以上。另外,该系统结构简单,便于加工制造,且体积小,有利于大规模集成。     

频谱拟合法提高探地雷达垂直分辨率

探地雷达分辨率限制着探地雷达对目标的识别能力。本文通过对探地雷达回波波形分析,提出利用回波频谱信息提高探地雷达垂直分辨率。首先通过构建电磁波在分层媒质中的传输模型,得到探地雷达对四层介质的频谱传输函数;接着通过计算不同目标厚度模型对应的回波频谱,来拟合真实回波频谱,从而根据拟合误差曲线提取目标厚度。此方法避免了传统反褶积法求取反射系数不唯一、误差大的缺陷。通过对仿真数据和实验数据的处理,证实了本文所提方法起到了提高垂直分辨率的效果。     

盾构施工前方的探地雷达探测模拟试验

紧密结合智能信息化盾构施工辅助系统技术研究,将探地雷达这种高科技的无损探测方法应用到盾构开挖面的地质和障碍物情况探测中,在实验室通过模拟简单的地质情况进行障碍物和地质分层试验.并在盾构基地进行了现场试验,有力地证明了利用探地雷达进行盾构施工前方地质情况探测的可行性.     

基于空间相关性分数域的探地雷达回波信号增强方法研究

针对探地雷达回波中去除直达波和噪声干扰而削弱目标信号的问题,提出了一种基于空间相关性分数域的探地雷达回波信号增强方法,利用目标信号在临近测点之间的关联性,采用KL变换获得相关性特征值,根据相关性大的特征值重构目标图像,再将处理后的图像变换到分数域,通过分数阶傅里叶变换抑制直达波与噪声,最终得到目标回波增强的探地雷达图像。实验结果验证了所提方法的有效性。     

二维复杂目标电磁散射特性的计算

利用多层快速多极子算法(MLFMA)计算任意形状二维电大尺寸导体加介质体目标的电磁散射,介质体为镶嵌在电大尺寸金属体上的有耗介质.首先建立金属-介质体的混合积分方程,用共轭梯度法计算散射场;在叠代过程中用MLFMA,大大降低了计算时间.数据结果表明本文方法的准确和高效.     

新型探地雷达内同步接收机设计

针对内同步冲击脉冲探地雷达,提出了一种新的采样方式和相应的内同步提取方式,该采样技术采用1比特并行交替采样和量化累积从而实现模拟信号的数字化。基于该技术思想,利用现场可编程门阵列(FPGA)研制出实用的无集成A/D的宽带探地雷达接收机。该接收机等效采样率达1GHz、模拟带宽达300MHz以上、等效8位转换精度、最小2.3mV量化精度。整机体积小,功耗不超过1.5W,采样效率高。实测结果表明,该接收机能很好地重构输入信号,可满足宽带探地雷达的需要。     

浅表层伪随机编码超宽带探地雷达研制

伪随机编码信号因为有着较大的时间带宽积和良好的自相关特性,在探地雷达设计中有着广阔的应用前景。介绍了一套伪随机编码超宽带探地雷达的原理和具体实现方法。基于数字芯片的超宽带信号产生和采样方法,极大地降低了系统设计复杂程度,易于调试。串并转换技术实现了FPGA和高速DAC的数据速率转换。混合采样技术降低了实时采样率,从而降低了采样芯片成本。现场实验结果表明,伪随机编码超宽带信号可以有效地应用于探地雷达,可以在极低功率下实现对地下目标的探测识别。增加编码长度可以在分辨率不变的情况下增加发射能量,从而提高探测性能。     

探地雷达在盾构施工中的应用原理和实验分析研究

分析探地雷达圆周成像原理和特点,对实验测量数据进行了数字处理以及正演模型,验证探地雷达圆周测量障碍物和土质分层中的可行性和有效性,为盾构应用实时探测研究提供有益的探索.     

一种有效提高仿真效率的FDTD子域合成法

为有效提高FDTD方法应用于较大规模仿真的运算效率,提出FDTD子域合成算法。该法通过直接减小计算面积从而优化建模区域。将之应用于光波导的计算机仿真中,并对弯曲波导进行了数值模拟以验证方法可行性。结果证明子域合成法可以大大节省FDTD仿真运算所占用硬件资源与计算时间,提高仿真效率。     

一种探地雷达蝶形天线及其巴伦的设计

提出了一种用于400MHz探地雷达系统新型蝶形天线及微带巴伦的设计。蝶形天线采用FR4单面印刷电路板制作,尺寸为300mm×150mm×2mm,其辐射臂由两级三角形贴片和一个半圆贴片组合而成。微带巴伦采用双面印刷电路板制作,通过在正反两面腐蚀出宽度线性渐变的金属带,构成双线-微带结构。实验表明:所设计的蝶形天线在310-460MHz频率范围内,回波损耗小于-10dB,其相对带宽分别是传统蝶形天线和相关文献报道的1.86和1.65倍,并具有较好的辐射特性。对于400MHz探地雷达系统,该天线及微带巴伦在性能上已达了要求,是有效可行的设计方案。     

探地雷达在FCB盾构前向探测中的应用

研究将IDS—K2探地雷达应用于FCB盾构前向探测。根据实际需要对盾构刀盘以及其中心回转接头进行了改造,确定探地雷达在刀盘上的安装位置以及刀盘校核,通过现场测绘进行布线,实现信息传输。     

基于相干反斯托克斯拉曼散射的二维温度场扫描测量

开展了基于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)技术的二维温度场扫描测量研究。通过同步扫描测量点及信号接收端的方式,实验测量了甲烷/空气预混火焰水平截面离散点的温度,并插值重建了二维温度场;用同步扫描法调节测量点与火焰的位置,实现了在扫描过程中对火焰同一空间位置的温度测量,排除了火焰空间分布不均匀性对扫描测温结果的附加影响。最后分析了提出的扫描CARS测量系统在实验设定状态下的扫描测温A类不确定度。结果显示:在扫描测量同一空间位置的实验中,测得该点平均温度为2 074K;测温A类不确定度优于21K。本研究量化了扫描CARS温度测量系统的不确定度,提高了扫描温度测量结果的可信度,为后续稳态火焰温度分布高精度测量、计算机流体动力学(CFD)模拟验证及燃烧基本问题研究奠定了实验基础。     

基于共焦成像法的亚表层损伤散射仿真

光学零件的亚表面缺陷直接影响其使用性能和抗激光损伤阈值等重要指标,而造成这些危害的根本原因是由损伤层引入的入射光的散射。采用时域有限差分(FDTD)法,结合共焦层析测量系统进行模拟仿真。首先,针对常见的光学材料,分析了入射光经由亚表层中的微裂纹、气泡等常见缺陷调制后的光场分布,并结合不同形态参数和光学参数建立模型;其次,引入球面波激励源,模拟计算了入射波聚焦点沿固定间隔逐渐偏离缺陷时的散射分布。结果表明:共焦层析测量系统能够实现对亚表层损伤的测量,满足纵向响应函数趋势。     

探地雷达在盾构前向探测应用中工作参数的选择

为了实现利用探地雷达对盾构前向地质做出超前预报,规避盾构施工风险,选取适当的探地雷达中心频率及地质数据采集参数,对提高数据的可靠性和有效性极为重要.结合盾构施工要求,分析了探地雷达天线中心频率选择的主要影响因素,指出天线中心频率的选择既要满足对探测深度和分辨率的要求,又要满足其在盾构机上的安装情况.总结了探地雷达在盾构前向探测超前预报应用中地质数据采集参数设置的一些基本原则与技巧,分析了A/D采样位数、采集点数和扫描速率三者之间的关系.     

基于AutoCAD二维工程图装配的Solidworks三维建模应用

三维模型的建模速度在产品设计周期中占有较大比例.在Solidworks中装配AutoCAD绘制的零件各视角二维工程图,可减去Solidworks的草图绘制的工作量,大大提高Solidworks的三维建模速度,缩短产品设计周期,且可通过装配的零件二维工程图,检查三维模型的正确性.     

细胞弹性光散射计算与检测方法的研究进展

研究细胞光散射特性、掌握细胞光检测技术是光学诊断和光学治疗疾病的重要基础。总结了研究细胞光散射的理论方法,阐述了每种方法的理论结果和表述光散射特性的方式。给出了光散射光谱在细胞检测中的应用技术,并说明了每种方法的实验检测结果及其优点与不足。