基于逆重复m序列的岩矿石标本电性参数测量方法研究

岩矿石标本电性参数实验中,常使用一个或者多个频率激励的变频法测量电阻率,存在观测效率低、可用信息少、抗干扰能力弱等实际问题.本文将变频法改进为伪随机电流信号法进行观测,提出激励场源使用逆重复m序列伪随机电流信号的观测方法,推导出抑制工频干扰的参数选取条件,进而针对岩矿石标本电性参数实验中激励场源的特殊要求,详细分析了观测系统中信号产生与接收面临的问题,并给出了解决方法:采用高驱动能力设计及阻抗匹配技术解决岩矿石标本电阻率分布跨度大(n×10ⁿ×10⁶Ωm)导致的发送端驱动能力不足以及接收端阻抗不匹配等问题;采用系统频率响应校正技术修正系统存在的观测误差;采用高频微弱信号产生与拾取的相关技术,保证电流密度处于岩矿石标本的线性响应区间,避免非线性效应,实现宽频率分布范围观测(10-3~10⁴kHz).采用所研发的可编码、高精度、小电流(10^-6A)、连续可调输出的精密电流源,使用阻容模型进行实验测试,结果表明:(1)该方法可在10^-3~10⁴Hz频带内产生90个有效测量频点,可满足频带宽、频点密、压制工频干扰的观测要求;(2)实验中恒流源输出稳定,不同负载下直流输出稳定性误差小于0.5%,精度满足实验中对输出电流的要求;(3)标定后测量误差小于0.5%,系统具有较高的观测精度与抗干扰能力;(4)与变频法相比观测效率提高2.3倍.通过该方法开发的观测装置可有效提高工作效率和抗干扰能力,提高观测数据的准确性,适用于各种类型岩矿石标本电性参数观测工作.     

几种固体矿产物理探查新原理的评述

本文根据固体物理的一般原理和矿物物理的一些实验结果,评述了某些固体物理现象在探查固体矿产方面的应用.这些现象包括:1.在某些波段上电磁波或弹性波与岩矿的相互作用;2.岩矿的震磁效应;3.某些矿石的半导体特性;4.磁共振效应.为了作此分析提出了这些现象在用于探矿时可能出现的一些特点和问题。     

储层条件下岩石样品电性参数测定及规律

从理论上探讨了岩矿石的导电机制及岩矿石导电的影响因素。在此基础上，重点介绍了在高温高压条件下，对不同岩性，不同饱和度及不同油水比情况下岩石样品的测量装置与测量技术，并给出电阻率极化率测量结果，最后，对测试的结果进行了分析，得出了某些规律性认识。     

长春地磁台天文方位角测量及精度估计

本文论述了长春地磁台天文方位角的测量方法、原理及测量结果,同时做了测量精度估计,通过计算方位角理论最大误差为3.7″,实际观测最大误差为2.5″,能满足地磁偏角6″的精度要求。     

地震前兆监测中水氡测量方法浅析

从氡的地球物理特性、氡气测量方法的原理,阐述氡气测量技术在地震前兆观测的应用研究现状.通过对下关温泉水样和氡气固体源在不同静置时间下的测值试验,认为水氡观测中静置时间在80-100min的测值,观测结果要比静置时间1h合理,而且测值明显增大.     

地震物理模拟中Q值测量方法（英文）

准确的Q值参数是地震衰减相关研究的基础,而如何准确地获得Q值一直是地震衰减研究中的一个难点。本文针对地震物理模拟屮不同Q值测量方法求取Q值存在较大差异的问题,通过标准样品实验和地震物理模型实验,分析了不同Q值测量方法的影响因素、稳定性和测量精度;并针对脉冲透射法测量精度差的问题提出了改良方法,即选择与测试样品声学特性相近的样品作为参考样品;讨论了各种测量方法应用于Q值定量分析研究的可行性。实验研究发现,利用脉冲透射法求取样品Q值时会受到较强的衍射效应影响,衍射效应引起的误差最高可达50%以上,而改良后的脉冲透射法(有机玻璃为参考样品)测量结果的相对误差保持在10%左右。通过对数据进行理论方法衍射校正及实验方法的改良,能够保障不同测量方法测量结果之间的差异保持在10%以内,从而实现利用地震物理模拟进行Q值定量分析的相关研究。     

便携式岩矿石样本电性测量仪信号发生器研制

对岩矿石样本进行电性测量,能够进一步约束地球物理探测数据的解释结果,进而提升矿产勘探的精度和准确度.为能对极低(10Ω级)还是极高阻抗(10 MΩ级)的岩矿石样本都能进行精确和有效测量,本团队自主设计了CannySIP测量系统.但该系统存在仪器较为笨重、功耗高、且测量过程较为繁琐的问题.为解决这些问题,本文以CannySIP测量系统小型化和便携化为驱动,设计一种小尺寸,低功耗的板卡级信号发生器.该信号发生器支持通过SPI总线发送频率控制字的方式来配置频率的输出,因此频率控制高效简单.本信号发生器设计了恒压和恒流两种工作模式.这两种工作模式都支持频率可任意配置,幅值可五档配置,其中恒压五档为10 V、1 V、100 mV、10 mV和1 mV,恒流五档为10 mA、1 mA、100μA、10μA和1μA.不管是恒压还是恒流,五个档位跨度均较宽,因此能很好地实现对极低或极高阻抗的岩矿石样本进行非失真激励.此外,本信号发生器的尺寸较小,接口标准统一,功耗较低,所以适合便携式岩矿石样本电性测量仪内部集成,以提供激励信号．     

岩芯尺度的宽频介电常数频谱实验室测量设备的误差分析及其在物质测量中的应用(英文)

宽频介电常数频谱测井技术最近被引进石油工业.这种新技术区别于传统介电常数测井技术在于多频率频谱的测定和利用.高频谱端包含介质油水饱和度信息,而低频谱端对介质中孔隙结构和水的分布形态很敏感.这种新技术可以有效地被应用于比如超淡水介质或者超黏度重油等对于常规测井来说是很困难的测量环境,而且受介质水中的含盐度影响很小.随着井下测井仪器的投入使用,相应的实验室岩芯测定设备和方法就变得重要起来.因为实验室环境相对较为稳定和可控,实验室岩芯测量结果是对井下测量的很好地验证和校订.文献中记载了许多非破坏性的实验室介电常数的测量设备,然而这些设备的共同局限性是它们对岩芯尺寸和岩芯样本的要求和限制,一般要求粉末状岩芯或者一厘米左右的小柱状岩芯.在碳酸盐介质中,非均匀性和各项异性非常普遍,小的岩芯样本能否涵盖井下设备测量尺度(1.5英寸)的特性很值得商榷.本文中介绍了一种最新设计的实验室大直径宽频介电常数测量设备.这个设备可以直接测量石油工业传统的1.5英寸岩芯样本,测量是非毁坏性的,也就是测量后的岩芯样本可以直接用于其它实验室测量设备,比如电阻率测量或核磁共振测量等.大量重复性试验测得的介电常数色散频谱的精确度对于低损耗介质在2%以内而对于高损耗介质在对孔隙度和含盐度校正以后精确度在3%.文中详细介绍了测量设备所使用的反演程序的算法模型,以及反演误差的算法.反演最后的误差可以用来做数据质量的评定.该测量装置被用于许多物质的测定.测定物质的数据库中合成石英(fused quartz),Teflon,合成陶瓷以及单晶硅的介电常数值可以在文献中找到.该设备的测量结果与文献参考值相符合,说明了该设备测量结果的可靠性.该设备还测量了矿物晶体碳酸钙,晶体白云石以及晶体硬石膏的介电常数,这是常见的碳酸盐介质的主要成分.这些测量给出了碳酸盐介质的边界成分区域值作为参考.该设备测量的两个单晶硅柱状样本的介电常数频谱特性发现退火会改变晶体的结构提高强度,同时会改变介质介电常数的特性.同时矿物晶体碳酸钙测量值高于粉末状测量结果也说明晶体结构可能会导致介电常数测量的不同.该设备具有1.5英寸的大尺度,因此具有和井下设备相仿的测量范围,因而不受介质水平各项异性的影响.但另一方面,该设备仍可以研究垂直各项异性.垂直各项异性的主要原因可能是化学成分不同,孔隙结构不对称或者温度对水分布的影响等等.在对岩石地面露头采样的研究中,宽频介电常数频谱实验室设备检测出了岩芯垂直各项异性,通过对比核磁共振一维孔隙度剖面结构发现总孔隙度不均衡以及分布不对称为该各项异性的主要来源,并且被CT图像所证实.     

油气资源探测中的物性研究

岩石物性是地质与地球物理研究的纽带,也是地学研究中一个相对薄弱的环节,本文通过我国某油田若干钻井样品的实际测量,分析对比了各种磁化率测量结果之间的异同,总结出岩石磁化率在应用中的几点认识：(1)野外非单位体积的测量结果用于地层结构反演时,是会造成较大误差的;(2)采用多方向、多次测量平均的测量方式,可减小误差;(3)避免使用混合标本;(4)选择适合样品的测量档位.     

新型矿用钻机开孔定向仪的标定及误差补偿技术

为提高煤矿开孔定向的效率和精度,本文首先综述了煤矿井下开孔定向的常用测量方法,并对这些方法的优缺点和发展趋势进行了总结.在此基础上本文提出了 一种基于单轴高精度光纤陀螺寻北系统结合低成本三轴MEMS捷联惯导跟踪系统的新型测量方法.本文介绍了新测量系统的总体结构,重点进行了误差特性分析,确立了确定性误差和随机误差的来源.对于系统确定性误差中的加速度计误差,在常见一次模型的基础上建立了三阶非线性模型,对高阶项进行辨识补偿;同时对确定性误差中的陀螺误差进行建模,对其常值零偏、刻度系数和交叉耦合误差进行辨识补偿.对于系统的随机性误差,对光纤陀螺和MEMS陀螺数据分别进行时间序列分析,基于AIC准则进行模型选择并建立ARMA(2,1)时间序列模型,并采用卡尔曼滤波进行数据处理.设计并进行系统级试验和卡尔曼滤波试验,试验结果表明:所建立的各类误差模型能够有效提高传感器精度和系统级精度,结果满足实际钻孔开孔的需求.     

闪烁法测氡仪α检查源对比实验

检查和选取闪烁法测氡仪的工作高压、阈值电压是保证仪器正常工作的重要环节,α检查源作为确定工作高压和阈值电压的有效工具,可简便、快速地测试测氡仪“高压坪曲线”和“甄别阈值曲线”。使用下关地震台原有和新配的²³⁹Pu标准固体α检查源,对新购置FD-125型室内氡钍分析器进行对比检查实验,结果表明：使用原示值为24 000脉冲/min的固体α检查源进行检查,误差≤ 5%的坪区为210 V,符合相应规范要求,确定工作高压为-663 V、阈值电压为2.0 V;用测值为860脉冲/min的固体α检查源进行检查,误差≤ 5%无坪区,误差≤ 10%的坪区为120 V,误差范围大,坪区不稳定,确定工作高压为-673 V、阈值电压为2.0 V。分析认为：固体α检查源的强度弱,检查结果不稳定,坪区窄、误差大,坪区特点表现不显著,选择²³⁹Pu固体α检查源时需充分考虑其强度对坪区长度的影响。     

HDP—4型四道γ能谱仪

便携式HDP—4 四道γ能谱仪，是核工业北京地质研究院物化探中心近几年开发研制的一种功能全、性能较高的四道γ能谱测量仪器.仪器由探头和操作台两部分组成.操作台采用双单片机结构，分别负责数据处理和数字自动稳谱，其中的自动稳谱技术比以往的能谱仪有了很大的改进；本仪器设置了多种测量方式，用户可根据测量目的进行选择；图形液晶显示器的使用克服了数据循环显示的弊端，可以同时显示铀、钍、钾、总道四个参数；设有微型打印机接口和RS232串口，方便了数据输出.     

地震氡观测计量溯源初步探究

根据氡观测仪的氡室校准和氡气固体源校准两种校准方式的实验结果, 讨论了使用标准仪器校准氡观测仪器的可靠性问题。 用国际公认的计量传递仪器AlphaGUARD P2000Pro或AlphaGUARD P2000F测氡仪作为氡气溯源仪器, 对九江地震台FD-125氡钍分析器的三个闪烁室进行了氡室校准、 氡气固体源校准和仪器校准三种方法实验, 得到标准仪器校准、 氡气固体源校准得出K值相对氡室校准结果偏差均小于6%, 结果表明, 三种方法的校准结果均符合目前氡观测计量溯源技术要求, 能达到与国家氡计量刻度相统一目的。     

用能量法测定柱状样品的衰减Q值

对常用的测试衰减Ｑ值的频谱振幅比法和波形反常进行了分析,认为它们对样品几何开头和大小的严格要求是大多数实验室待测样品所不能满足的。因而,提出用波形的能量来计算衰减Ｑ值的方法,阐述了其原理、计算公式和注意事项,讨论了ＱＰ和ＱＥ之间的关系,并对多种样品进行了实验室测量,将本文方法测得的Ｑ值与其它方法测试值进行了比较。认为本方法的Ｑ值介于ＱＰ和ＱＥ之间。     

一种新型海底沉积物声学原位测量系统的研制及应用

为了能够精确地测量海底表层沉积物的声学参数,自主研制了一种新型海底沉积物声学原位测量系统,与国内外传统的声学原位测量系统相比,该系统能够实时显示声波波形,调整测量参数,其工作方式除了站位式测量之外,还实现了拖行式连续测量,极大地提高了工作效率.根据前期海试情况,对海底仪器结构进行了重新设计,使之可以同时测量海底沉积物及海底海水的声学参数,同时建立了双向数字信道,解决了测量过程中系统信号的干扰问题.该系统的结构分为两部分:甲板控制单元和水下测量单元,整套系统通过主机控制程序进行控制,采用GPS定位系统测定仪器的大地坐标.为了检验系统的稳定性及准确性,分别进行了实验室水槽实验和海上试验.利用水声测量设备对测量系统进行实验室水槽标定分析,实验结果表明系统测量值相对误差仅为0.04%,测量结果具有较高的精度.海上试验在青岛胶州湾和东海海域进行,获得了试验区域海底沉积物声速和声衰减系数的测量数据,将测量数据与他人的研究结果进行对比分析,结果表明测量数据与前人研究结果一致,较为准确.该原位测量系统在站位式测量和拖行式测量中都能够快速准确地测量出沉积物声速和声衰减系数,可以作为海底底质声学测量的调查设备.     

当代钻孔地应力测量的主要问题

近半个世纪以来,钻孔法地应力测量中尚未解决的主要问题是:假定岩石在力学性质上各向同性;没有考虑钻孔效应;忽视了测量的时间效应;简化了岩石力学性质的多变性。由于这些问题的存在,使得主应力测值的误差可达100%,主应力方向的测量误差可达90°,还可以引起主应力性质的正负变换。要进行高水平的地应力测量,必须把测量建立在岩石方学性质各向异性的基础上,减少或避开钻孔效应的影响,考虑或避开测量的时间效应,避开岩石力学性质多变性的影响,分别测量各种地应力成份,进行定点长期连续观测。     

基于姿态变化的航空频率域电磁法仪器偏置实时校正方法研究

磁偶极子的航空频率域电磁法仪器在飞行测量的过程中由于仪器偏置的存在,且仪器偏置会随着外部气压、温度等环境因素以及收发线圈晃动的影响而呈现非线性变化,使得观测数据出现误差,因此需要对仪器偏置进行校正.而传统的在测线飞行前后将仪器抬至高空的"零场值"标定方法具有成本高、受测区环境影响大以及采用线性插值获取测线飞行过程中仪器偏置的精度低等缺点.本文根据仪器偏置与仪器姿态角变化无关的特性,通过测得仪器的姿态角信息,在满足重叠偶极子模型的条件下,实现对仪器偏置的高精度实时校正.模型仿真结果表明,在30m常规飞行高度下,该方法实时测得的仪器偏置精度接近于110m高空测得的精度;校正后仪器偏置的绝对误差与理论二次场的比值即相对误差小于5%,满足反演大地电导率的精度要求.该方法不仅减少了飞行的工作量,降低了飞行成本和飞行难度,而且可更加精确地获得测线飞行过程中仪器偏置的非线性变化值,提高航测数据的观测精度.     

基于高紧支性移动最小二乘法的骨密度能谱探测技术研究

双能X射线骨密度仪系统具有测量精度高、时间短、剂量低等独特优势,是目前X射线骨密度测定技术的“金标准”。本文采用半导体CdZnTe探测器模块搭建半导体光子计数骨密度能谱测量平台,针对CdZnTe半导体探测器信号特点,使用移动最小二乘算法进行不同材料高低能拟合校正。移动最小二乘算法通过权函数改变目标数据点周围节点对其影响程度,可以让数据点的拟合方向更具灵活性。研究分析移动最小二乘算法对双能X射线骨密度测量数值的数据处理流程,完成基于移动最小二乘高低能拟合校正算法的骨密度测量实验。实验结果表明,本文所设计实现的基于移动最小二乘算法的骨密度双能拟合技术在实际应用中能达到较好的拟合误差精度,其中探测器像素单元在高能条件下拟合平均误差为0.032%,低能条件下拟合平均误差为0.036%。进一步数据分析表明,边缘像素单元与中心像素单元在高低能条件下的拟合误差差异仅为0.012%和0.011%。该算法能够有效提高半导体光子计数探测器的骨密度测量精度,降低探测器边缘像素单元信号不均匀性差异带来的误差影响,对目前线阵或面阵光子计数半导体探测器像素差异对骨密度诊断的影响具有良好的改善作用。      

基于STM32和LabVIEW的双频激电信号采集系统设计

本文将LabVIEW与基于32位ARM单片机的数据采集电路结合,研究实现了一种高精度、多功能的双频激电信号采集系统.激电信号被采集系统接收后,经信号调理进入模数转换电路转换为数字信号,由USB接口送入基于LabVIEW软件平台的上位机中.上位机对该信号进行滤波选频、幅值测量、频谱分析、幅频率计算等处理,得到目标参数,同时还具有绘图、保存、查看等功能.本文就双频激电信号采集进行了阻容网络模拟实验,先用公式计算出理论视幅频率值,然后搭建电路进行实测.实验结果表明,该采集系统对双频激电信号采集的视幅频率测量误差小、精度高,具有良好的测量效果.     

地震监测氡观测仪器校准新方法研究

利用国际刻度参考装置AlphaGUARD测氡仪及水氡测量组件, 使用水中溶解氡(或豁免级氡气源), 开展代替目前氡气固体源校准方法实验。 对FD-125测氡仪标配的3个闪烁室(1#、 3#及5#)分别使用水中溶解氡和氡气固体源进行校准实验, 3个闪烁室的校准K值相对误差分别为5.06%, 1.92%及2.76%, 可以达到目前地震监测氡观测技术要求。 实验结果表明, 水中溶解氡代替氡气固体源校准, 可以解决目前氡气固体源校准中存在的运输困难、 维修技术要求高等问题, 是今后氡观测仪器校准技术的发展趋势。