半航空频率域电磁探测三分量线圈传感器设计

半航空频率域电磁探测方法(semi-airborne frequency domain electromagnetic method, 简称SAFEM)通常借助水平线圈传感器观测垂直分量磁场信号.然而, 在实际探测过程中, 观测单一分量磁场信号不仅缺失水平分量磁场信息, 并且在磁场响应畸变区域难以校正, 造成视电阻率解释结果精度低、误差大等问题.为此, 本文设计并研制了一种能够用于SAFEM探测的三分量空心线圈传感器, 采用三组相互垂直的接收线圈分别接收三个分量的磁场信号.首先, 为满足旋翼机载重要求, 设计0.5m直径的小尺寸圆形线圈用于接收垂直方向磁场, 两个0.01m边长的方形线圈用于接收水平方向磁场, 并对三组线圈的互耦情况进行分析, 确定了线圈的最佳相对位置.其次, 针对线圈传感器的物理结构特点, 综合线圈的寄生电阻、电感和电容值大小的分析结果, 确定最终的物理结构参数.进一步地, 通过分析不同阻尼状态下的传感器及前置放大电路的频率响应特性, 确定了最佳的阻尼系数调节范围.在此基础上, 设计了带有阻尼状态调节的低噪声差分前置放大器电路作为SAFEM信号调理模块.最后, 开展屏蔽室测试实验和野外探测实验验证三分量线圈传感器的可靠性.屏蔽室内对比测试结果表明, 小尺寸的三分量线圈传感器带宽能够满足探测需求, 能够提供与商用传感器相当的灵敏度和测量准确性.在野外探测实验中, 使用该三分量线圈传感器获得了实验场地的三分量磁场响应信号, 进一步证明了该三分量传感器的有效性.

     

赤道大洋驻波异常及其年际变化的理论分析

本文采用赤道β平面近似下的线性化正压扰动方程组,引入约化重力加速度后,得到了赤道驻波异常的解析解,给出了此解的计算结果,并与实际热带太平洋和印度洋流场异常复EOF分析的模态做了比较,得到以下主要结论：赤道驻波异常的模态1,其流场异常在整个大洋为半波,呈一致的纬向流;流场异常在热带大洋中部最大,并向赤道南北两侧迅速衰减,其被限制在赤道两侧约2º的范围内。赤道驻波的模态2,其流场异常在整个大洋为1波,在大洋东、西部纬向流的流动方向相反,流场异常向赤道南北两侧衰减的程度同模态1。赤道驻波异常分别满足南北走向的东、西海岸边条件。决定赤道驻波异常在赤道两侧衰减程度的系数,其仅与约化重力加速度和上层海水标准深度之乘积的平方根值成反比;当该值取得相同时该衰减程度也相同。赤道驻波异常的振荡频率与模态序号及上述平方根值成正比,与热带大洋宽度成反比;模态序号越低,该宽度越大,则该频率越低,相应振荡周期也越长;模态1的振荡周期最长。当取各参数为典型值,并取模态序号为1,再分别取热带太平洋和印度洋的宽度时,对赤道驻波异常计算的结果表明,其与实际相应海洋上层流场异常复EOF分析中得到的第一模态空间分布和年际变化相一致;这意味着此复EOF分析第一模态的本质是赤道驻波异常,这也表明该驻波异常在实际大洋中确实存在,并推断该驻波异常是ENSO和印度洋偶极子的形成机制之一。     

塔中I号断裂带顺6井上奥陶统取芯段古生物群落演化及其古生态意义

本文研究了塔中I号断裂带西北端顺6井上奥陶统地层第一次取芯段的古生物群落,共划分出5种类型:分别为隐蓝细菌群落、海德菌-疑源类-四分珊瑚群落、四分珊瑚-海得菌群落、四分珊瑚-红藻类稀群落、棘皮类稀群落,各群落的生物组成均不同。确定礁群落有3种:隐蓝细菌群落、海德菌-疑源类-四分珊瑚群落和四分珊瑚-海得菌群落。隐蓝细菌群落发育于台地边缘较深水的灰泥丘,海德菌-疑源类-四分珊瑚和四分珊瑚-海德菌群落发育于台地边缘较浅水的生物礁,红藻类稀群落和棘皮类稀群落发育于台地边缘滩。灰泥丘、四分珊瑚骨架礁和海德菌障积礁地层溶蚀孔洞很发育,但是均被亮晶方解石充填。生屑砂屑滩中的溶孔具有残余孔隙,可能构成油气的储集空间。     

利用滨海地下水系统对双频潮汐的响应识别含水层压力传导系数

含水层的压力传导系数是地下水溶质运移及扩散的重要参数,通常压力传导系数由抽水试验确定,即通过抽水给地下水系统一个扰动,然后监测地下水水位的响应,进而计算压力传导系数.对滨海地区含水层来说,潮汐波动就是天然的抽(注)水试验.潮汐由不同频率的分潮构成,前两项主频潮汐基本可代表潮汐主要特征.利用地下水水位对潮汐的响应,识别含...     

改进湿位涡倾向方程的分解和应用

对改进湿位涡倾向方程做了理论分析和讨论，并通过一次台风过程做了验证，所得主要结论有：该方程可分解为干、湿分量倾向方程。在无摩擦和干绝热情况下，改进湿位涡的干分量具有保守性，该方程即为Ertel位涡倾向方程。在某些中小尺度天气系统中，湿物质梯度项对改进湿位涡的个别变化会有较明显影响，故该倾向方程更适用于该天气系统的诊断分析。利用改进湿位涡分解得到的干、湿位涡倾向方程，可得到显含湿物质梯度项的升级虚位涡方程、升级湿位涡方程，而这使得位涡诊断更加精细。本文对各类位涡倾向方程中凝结加热的作用做了分析，发现Ertel位涡倾向方程存在高估凝结加热的情况，使用改进湿位涡倾向方程对其进行部分凝结潜热扣除，应该有较好的诊断效果。改进湿位涡倾向方程减去经典湿位涡倾向方程后的结果能够合理反映凝结加热的作用，故用于梅雨锋暴雨和热带气旋等以凝结加热为主的天气系会有更佳的诊断效果。     

耦合Lorenz模型的吸引子特性及其可预报性分析

通过改变耦合Lorenz模型中控制快、慢子系统之间耦合强度的参数,本文探究了耦合强度对该系统的混沌吸引子特性及可预报性的影响。结果表明：随着耦合增强,快系统中显示出与慢系统类似的低频变化特征,其吸引子也随之变大;而慢系统高频分量变大,导致其变率增强,吸引子轨道变得更加密集。在此基础上,利用非线性局部Lyapunov指数方法定量分析了耦合强度对耦合Lorenz系统可预报性的影响。具体来说,在耦合之后,耦合系统的对数误差增长曲线包含前后两段不同的误差增长率,分别代表快速和慢速误差增长过程。此外,各子系统的可预报性对耦合强度变化响应并不一致,随着对快系统的耦合强度增加,快/慢两个不同尺度系统的可预报上限均减少。然而,增加对慢系统的耦合强度却只能提高快系统的可预报上限,对慢系统的可预报性改变不大。