宽带探地雷达系统研究及在工程检测的应用

宽带探地雷达系统以其高分辨率而受到重视。我们系统地分析、模拟和实验测试了宽带天线，在同络分析仪的基础上研究和开发了宽带的探地雷达系统。对不同模型进行探测，结果表明系统具有很高的分辨率。更重要的是该系统可以在与被探测介质不接触的情况下对介质内部进行探测，具有很高的工作效率。在工程质量检测中将具有巨大应用前景。     

基于多匝环形线圈的核磁共振信号响应计算与试验研究

核磁共振接收信号的质量主要受探测天线的传递特性影响,当传递特性较差时,严重影响测量效果.结合目前国内外核磁共振找水仪天线的研制情况,给出了接收天线传递特性的计算方法,根据数值计算结果讨论了影响传递特性的天线参数.利用吉林大学研制的核磁共振找水仪进行实际测试,结果证明与讨论结果一致.本文得出的传递特性影响因素和接收信号质量评估方法,可以为不同类型核磁共振找水仪天线的设计提供依据,将促使核磁共振方法在复杂地形环境找水及隧道、矿井灾害水源探测等方面得到有效应用.     

KDX-87型甚低频宽带定向接收与微机分析系统

本文介绍了武汉大学哨声组研制的KDX-87型甚低频宽带定向接收与微机分析系统.该系统适用于测量与分析哨声波传播路径出口、偏振和动态谱.此系统具有以下优点:1.设计制造了小型化天线和便携式接收机,便于携带和架设;合理设计了输入耦合与平衡电路,加上有效的标定方法,使接收系统具有良好的频率响应和通道间性能的一致性.2.实现了数字化宽频带定向分析,有利于减小多路径效应误差,并可获得哨声路径出口与波频率之间的关系.3.利用微机进行哨声动态谱分析,采取了有效的抑制干扰处理,所得谱图分辨率优于普通声图仪制作的谱图.该系统在1988年中日联合哨声定向实验中使用,取得了满意的结果.     

超宽带天线矩形口径辐射特性研究

本文利用惠更斯等效原理，从时域和频域两方面研究了超宽带天线矩形口径的瞬态辐射特性，以及能量传播特性的解析解.最后利用二维模拟论证了激励脉冲在自由空间的传播特性与天线口径几何尺寸、形状和主辐射面、辐射波形之间的关系，得出轴线上的辐射波形与口径形状无关，与口径面积大小成正比的模拟结论，为设计超宽带天线口径和为进一步设计超宽带电磁辐射提供了理论依据.     

地震通信中常用短波天线的设计与架设

任何无线电通信设备都是通过天线发射电波来传送信息的,因而,它在无线电通信 中占有极其重要的地位．笔者在本文中结合实际工作中的体会讨论了短波天线的类型和基本 特性,并提出了地震通信中常用短波天线的设计方法和架设要求．     

抗震卫星通信地球固定站的设计与研究

传统卫星通信固定站在偏离卫星后不具有自动重新对准卫星功能,以至于在发生地震时会出现地球站天线偏离卫星,从而导致无法通信。本文主要研究具有抗震特性的天线伺服系统,在遇到地震时可以及时纠正天线姿态以便重新对准卫星,从而达到短时间恢复通信目的。     

井间电磁探测接收的理论考察和实验研究

井间电磁测井技术测量井间地层电磁波传播特性,通过正反演获得井间电阻率分布信息,由此揭示地层油气水的分布信息.井间电磁接收是井间电磁测井技术中一项重要内容,是开展井间电磁成像测井系统研制中必须攻克的难题之一.本文通过对比磁反馈与无磁反馈两种天线接收幅度与相位特性,发现磁反馈接收天线频带平稳无相位跳变点,相比无反馈天线具有明显优势.在磁反馈天线的基础上,本文分析不同天线磁芯、不同天线缠绕方式对天线幅频特性的响应,发现这些参数均对天线幅频特性有不同影响,为天线设计与研制提供参考设计参数.在接收天线研究的基础上,采用噪声匹配放大、1/f滤波、工频压制、数字锁相放大、相敏检波等软硬件处理技术,进一步降低噪声,提高接收精度和灵敏度.为有效开展井间同步发射与接收采集,采用高精度时间同步技术,提高同步与电磁波相位提取的精度.针对接收线路与系统中存在的误差,采用两距离井间电磁刻度方法进行压制.井间电磁接收样机研制完成后,分别在现场进行井下噪声测试、非金属套管井间、金属套管井间等系列井间电磁接收测量实验,研究与实验结果表明:本文所研究的井间电磁接收技术可实现500 m以上大井距和双层金属套管井间测量．     

定向电磁波测井的倾斜天线系结构研究

采用水平层状各向异性介质中的磁流源并矢Green函数数值模拟了倾斜天线系随钻电磁波电阻率测井仪的电磁波传播特性.比较了轴向天线和倾斜天线在地层界面处的电流特性,从理论上揭示了倾斜天线系电磁波传播随钻测量探测地层界面位置及方位的原理.分析了采用倾斜天线系时电压的幅值衰减和相位移,理论上给出天线系倾角的选择方法.详细阐述了发射频率和源距参数的选择方法,给出了不同发射频率适用的源距范围.研究结果与现有两种国外定向随钻电磁波电阻率测井仪的参数一致,为国内定向测井仪器的研发及测井数据解释奠定理论基础.     

集合式数字多普勒声雷达及其在西藏高原试验（TIPEX）中的应用

为了便于野外试验,对多普勒声雷达天线作了重新设计.本文对新设计的集合式数字多普勒声雷达作了介绍,对比试验结果说明新设计的声雷达测量风速和风向的结果与系留气艇测量结果相符很好,其性能与过去国内和国外分离式天线多普勒声雷达的性能相当.在西藏高原试验中,新设计的多普勒声雷达进行了40多天连续探测.声雷达探测结果发现在西藏高原当雄地区存在烟柱式上升运动,其垂直速度可达1m/s左右.     

探地雷达检测桥梁隐蔽病害方法研究

常规桥梁检测方法无法检测梁板内部裂缝及空心板顶板厚度等空心板桥梁的常见隐蔽病害。本文采用电磁波散射叠加原理,分析了垂直裂缝和倾斜裂缝的电磁波响应特征;研究了商用屏蔽型探地雷达天线普遍采用的平面蝶形偶极子天线的极化特性,平面蝶形偶极子天线激发一个电场主要极化方向与天线长轴方向平行的线性极化波,利用平面蝶形偶极子天线的极化特性使电磁波能量按指定方向传播,压制浅部钢筋等强干扰,增强探地雷达检测深部目标的能力,从而查明空心板内空洞的数量、位置及深度变化情况等。试验检测结果表明,探地雷达能快速、准确的检测桥梁裂缝及空心板顶板厚度。检测结果可以为旧桥维修加固提供更全面的技术数据。     

GIMA ground penetrating radar system for monitoring concrete bridge decks

Ground Penetrating Radar (GPR) has been investigated as a non-destructive method for evaluating damage in concrete structures. However, the commercially available techniques are limited to detection of gross quantities of deterioration, due to the limited resolution of the system. The objective of this research is to evaluate a ground penetrating radar system with a novel Good Impedance Match Antenna (GIMA) for concrete structural assessment. This system has the capacity to detect concrete cracks as small as 1 mm thick, while being able to reflect from and detect features at depths of up to 360 mm. Laboratory results of testing of the GIMA antenna by using a step-frequency and a high-frequency impulse system are presented. The experimental results reveal that the GIMA antenna is capable for use in frequency ranges, at least as broad as 500 Mhz to 6 GHz for the step-frequency and 1 to 16 GHz for the high-frequency impulse system.     

中国l地壳运动观测网络首期观测数据处理

介绍了中国地壳运动观测网络的布设、基准站和基本站首期观测情况。利用GAMIT和GLOBK软件对首期观测数据进行了处理，计算结果归算到ITRF97框架上。单天整体解结果表明：基线重复性NS向分量为2.28+0.87×10-9×S，EW向分量为3.67+0.82×10-9×S，高程分量为6.84+1.29×10-9×S(S为GPS站间距离，以mm为单位)。对基准网和基本网的整体平差结果表明：点位精度水平分量为2～3 mm，高程分量为3～5 mm，基准网和基本网首期观测达到了设计要求。     

混凝土轴压柱的抗火可靠指标初探

火灾作用下混凝土构件的承载能力总体不断下降且具有明显随机性,采用抗火可靠指标可较好地评估构件的火灾安全性。本文针对混凝土轴压柱的高温承载能力极限状态,考虑材料强度变异性导致的柱高温极限承栽力的随机性,以及高温下柱荷栽效应组合的随机性,采用JC法计算给出了ISO834标准升温曲线作用下不同受火时间对应的柱抗火可靠指标,讨论了主要参数对该可靠指标的影响规律;并根据我国现行建筑防火规范,通过分析和参照对比,初步提出了混凝土轴压柱抗火可靠指标的目标建议值。研究认为：（1）截面尺寸越小,柱抗火可靠指标随受火时间增加而下降的速率越快;（2）现行规范给出的截面（200×200）mm、（240×240）mm、（300×300）mm 3种柱在各自耐火极限时刻的抗火可靠指标较为接近,但截面（370×370）mm柱的抗火可靠指标却明显偏低;（3）混凝土轴压柱的目标抗火可靠指标建议取为1.6。     

Differences in GPS coordinate time series resulting from the use of individual instead of type-mean antenna phase center calibration model

It is well-known that the phase center of a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna is not a stable point coinciding with a mechanical reference. The phase center position depends on the direction of the received signal, and is antenna-and signaldependent. Phase center corrections (PCC) models of GNSS antennas have been available for several years. The first method to create antenna PCC models was the relative field calibration procedure. Currently only absolute calibration models are generally recommended for use. In this study we investigate the differences between position estimates obtained using individual and type-mean absolute antenna calibrations in order to better understand how receiver antenna calibration models contribute to the Global Positioning System (GPS) positioning error budget. The station positions were estimated with two absolute calibration models: the igs08.atx model, which contains typemean calibration results, and individual antenna calibration models. Continuous GPS observations from selected Polish European Permanent Network (EPN) stations were used for these studies. The position time series were derived from the precise point positioning (PPP) technique using the NAPEOS scientific GNSS software package. The results show that the differences in the calibrations models propagate directly into the position domain, affecting daily as well sub-daily results. In daily solutions, the position offsets, resulting from the use of individual calibrations instead of type-mean igs08.atx calibrations, can reach up to 5 mm in the Up component, while in the horizontal one they generally stay below 1 mm. It was found that increasing the frequency of sub-daily coordinate solutions amplifies the effects of type-mean vs individual PCC-dependent differences, and also gives visible periodic variations in time series of GPS position differences.     

倒置外露灌浆套筒连接的不同轴压比柱脚节点抗震性能试验研究

为了解决传统内置灌浆套筒竖向连接施工过程不可视和灌浆质量可控性差,提出“灌浆后再二次封边”的倒置外露钢筋灌浆套筒连接方法。通过设计制作3个截面尺寸为400 mm×400 mm的足尺试件,采用竖向荷载作用下的低周往复荷载试验,研究了该新型装配柱脚节点在不同轴压比作用下的抗震性能。结果表明:不同轴压比作用下各装配柱脚节点试件灌浆套筒均完好;伴随轴压比增大,柱脚节点区塑性铰上移,柱身开裂高度上升;柱脚节点开裂与极限荷载均随轴压比增大而增大,但延性系数随轴压比的增大而降低（试件S1、S2和S3对应的延性系数分别是3.08、2.77和2.56）并且刚度退化进程缩短;伴随轴压比增大开裂位移角变大和极限位移角变小,最小值分别为1/479、1/35,均大于规范限值,满足抗震设计要求。建议装配柱脚节点应适度延长柱端箍筋加密区范围,深化柱脚节点区受力机制的研究。     

大地测量约束下的阿尔泰山岩石圈流变结构

本文根据大地测量数据得到过去50年左右阿尔泰山富蕴区域形变场，破裂带中段的相对位移最大，平均速率达6mm/a，总体上表现为沿断裂的走滑运动特征．该形变场可以用1931年富蕴8级地震的震后黏弹性松弛模型进行模拟，反演得到下地壳黏滞系数为1.6×10¹⁹～7.9×10¹⁹Pa·s，上地幔黏滞系数为16×1018～63×1019Pa·s，与华北、Nevada等地区利用震后变形资料推算的黏度基本一致．根据该地区最佳黏弹性分层模型，最近五十年由于岩石圈下部应力松弛引起的地震破裂带两侧最大水平速率约为4mm/a． 我们的研究表明：大陆7～8级大震在几十年后仍可能有可观的地表变形，GPS监测得到的现今变形场可能包含震后变形成分．     

Survival trends of Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and Clostridium perfringens in a sandy South Florida beach

The search for alternative indicators of disease-risk from non-enteric pathogens at the beach revealed high densities of targeted bacteria. To explain the high numbers of potential non-enteric pathogens, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, in beach sand, we investigated factors affecting their survival and distribution, as well as those of a potential fecal indicator, Clostridium perfringens. Results indicated greater S. aureus and P. aeruginosa survival and proliferation in sterile beach sand, than seawater, with diminished numbers upon exposure to natural micro-predators. C. perfringens remained relatively consistent with initial numbers. Intermediate sand particles (850 μm-2 mm) constituted the major micro-niche; creating implications for beach classification programs. Colonization of sterile sand boxes at the beach by S. aureus and P. aeruginosa confirmed the filtering action (>100×) of beach sand. The use of these potential pathogens in periodic sanitary evaluation of beach sand quality is indicated, regardless of the factors influencing their abundance.     

Experimental study on strain field evolution around a simulated thrust fault

Earthquakes result from continuous geodynamic processes. A topic of significant interest for the scientific community is to elaborate on the phenomena governing the faulting and fracturing of crustal rocks. Therefore, in this study, uniaxial compressive shear failure experiments were conducted on Fangshan marble rock samples with a prefabricated slot to simulate thrust faulting. The center of each marble plate (105 mm × 80 mm × 5 mm) was engraved with a 30-mm long double-sided nonpenetrating slot (depth: 2 mm, width: 0.5 mm). The deformation and destruction processes of the rock surface were recorded using a high-speed camera. The digital image correlation method was used to calculate the displacement and strain distribution and variation at different loading stages. The accumulative and incremental displacement fields u and v , strain field e_x and e_y, and shear strain e_xy were analyzed. When the loading level reached its ultimate value, the strain field was concentrated around the prefabricated slot. The concentration reached a maximum at the ends of the prefabricated slot. The magnitude of shear strain reached 0.1. This experiment contributes to our understanding of the dynamic process of active faulting.     

球管焦点选择对多排螺旋CT后颅凹成像图像质量的影响

目的：探讨球管大小焦点的选择对多排螺旋CT后颅凹成像图像质量的影响。材料和方法：采用Light Speed VCT（美国GE公司,探测器64×0.625mm,焦点大小0.6mm×0.7mm和0.9mm×0.9mm）多排螺旋CT,在保证其他扫描参数一致基础上,分别使用球管大、小焦点对20例志愿者后颅凹相同层面进行轴位扫描,所得图像调成相同窗宽、窗位后使用Kodak 8700干式激光打印机打印输出。由两位5年以上工作经验放射科医师分别对后颅凹层面的图像质量评价打分。阅片结果采用SPSS 11.5软件包进行组间Kappa检验及组内x^2检验。结果：两位医师对于后颅凹层面的图像质量评价结果具有一致性（Kappa值=0.57）,使用小焦点扫描颅底图像质量优于大焦点扫描（P〈0.05）。结论：多排螺旋CT使用小焦点扫描可以改善图像质量。     

磁共振背景信号抑制弥散加权成像技术在胸部肿瘤性病变诊断中的应用

目的:探讨磁共振背景信号抑制弥散加权成像技术在胸部肿瘤性病变诊断中的应用价值。材料与方法:选择2009年1月～2010年12月在北京煤炭总医院就诊的临床怀疑胸部肿瘤患者102例,共计158处病灶,包括肺癌病灶33例,肺部良性肿瘤性病变18例,恶性淋巴瘤病灶24例,纵隔及腋下淋巴结转移病灶24例,乳腺癌病灶22例,乳腺良性病灶17例,20处正常乳腺组织。全部病例均行磁共振背景信号抑制弥散加权STIR-EPI序列成像,其中33例病灶同时行SE-EPI(SPIR)序列扫描,另有4例行全身大范围采集,包括胸部、腹部及盆腔;DWIBS图像后处理后可获得ADC图,利用ADC图各病变的ADC值,对其进行评价;利用3D MIP重建及黑白翻转技术立体观察病灶。结果:①STIR-EPI的背景抑制效果优于SE-EPI(SPIR)(P<0.05),经过3D MIP重建及黑白翻转技术可以得到类PET图像,从而更加清晰地观察病变。②胸部转移淋巴结ADC值为(1.37±0.41)mm2/s×10-3,而胸部淋巴瘤ADC值约为(0.91±0.12)mm2/s×10-3,差异有统计学意义(P<0.05);肺癌ADC值为(1.61±0.18)mm2/s×10-3,肺部良性肿瘤性病变ADC值为(2.06±0.21)mm2/s×10-3,差异有统计学意义;乳腺癌病灶、乳腺良性病灶和乳腺正常组织ADC值分别为(1.01±0.13)mm2/s×10-3、(1.81±0.18)mm2/s×10-3、(1.91±0.26)mm2/s×10-3,两两比较差异均有统计学意义。③不同类型胸部肿瘤性病变ADC值比较,除正常乳腺组织与乳腺良性病变、恶性淋巴瘤和乳腺癌之间差异无统计学意义外,其余各组之间差异均有统计学意义。④4例患者行大范围扫描(胸部、腹部及盆腔),3例发现远处转移。结论:①磁共振背景信号抑制弥散加权成像是一种安全有效的影像学检查方法;②胸部肿瘤性病变中,恶性病变ADC值低于良性病变,可以帮助判断病变良恶性;③不同类型恶性肿瘤ADC值不同,可用于鉴别诊断;④可用于肿瘤的筛查及疗效评估。