七电极电导率传感器结构分析及优化

为了提高七电极电导率传感器的测量性能,本实验对七电极电导池的结构进行了分析及优化.结合电极式电导率传感器的测量原理与热惯性理论,分析影响传感器测量性能的因素以及壳体外形对测量结果带来的影响.通过有限元分析对结构优化前后的性能进行仿真验证.数据结果表明,结构优化后的电导池内最大流速的增量增加了43.66％,灵敏度与结构优...     

土星磁层等离子体径向输运的数值模拟

本文建立了一个包含离心力效应的自洽稳态土星磁层模型,并且用等离子体细丝模型对土星磁层等离子体径向输运进行了数值模拟.模拟结果表明,Dione（土卫四）附近的等离子体可能因为发生离心交换不稳定性（Centrifugal Interchange Instability）而被输运到离土星更远的地方.这种输运现象的发生是由离心力主导的,等离子体的黏滞效应和能量转移对输运过程的影响非常小（几乎可以忽略不计）,但土星电离层电导率对输运过程有重要影响,电导率越低,径向输运过程越快,反之,高电导率在一定程度上会阻碍输运的进行.在土星电离层电导率σ=2 S时,Dione（距离土星6.3R_S, R_S为土星半径）附近的等离子体在5.52个小时中被输运到距离土星10R_S的地方.本文的模拟结果还表明,密度受到扰动的等离子体是不稳定的,如果洛仑兹力和等离子体热压强梯度不能与离心力平衡,径向输运就会发生.密度大的等离子体在向外输运过程中会绝热膨胀而温度降低,密度小的等离子体则在注入磁层过程中因为绝热压缩而温度升高.     

天山东部冰芯pH值和电导率的大气环境空间差异

冰芯电导率是大气环境变化的替代性指标.对我国天山东部三个研究点奎屯哈希勒根48号冰川、乌鲁木齐河源1号冰川以及哈密庙儿沟平顶冰川粒雪芯中pH值和电导率的近期环境记录进行了分析研究.结果显示,三个研究点粒雪芯反映的近期pH值和电导率变化趋势不同:奎屯电导率随冰芯深度增加表现出升高趋势,哈密庙尔沟平顶冰川和乌鲁木齐河源1号冰川随冰芯深度增加表现出一定下降趋势;冰芯电导率平均值在哈密庙儿沟冰川最大,而其他两个点相对较小,这与矿物粉尘浓度和离子浓度的分布一致;雪冰电导率与粉尘及离子相关性分析表明,电导率主要受中亚粉尘活动影响,同时与Ca2+、Mg2+、Na+等相关性很高.通过比较显示,天山东部与我国西部其他研究点以及极地雪冰电导率的差异可以很好地反映大气环境的空间差异.     

MT探测居里面深度的可行性研究

居里面是地球内部铁磁性物质向顺磁性物质转换的界面,在温度略低于居里点时物质磁化率会快速升高,这被称为Hopkinsin峰.对于地球内部而言Hopkinsin峰是只有几百米至几公里厚的薄层,由于其与居里温度的关系,因此其底界面的深度可以作为居里面深度的估计.传统的居里面深度探测方法包括谱分析方法、等层模型方法和温度－深度剖面法.这些方法是人们研究地球内部热结构和居里面深度的重要手段,但是谱分析和等层模型的结果均有一些固有的缺点,如横向分辨率太低等;而地热方程的结果则受地表因素影响十分严重,并且地球内部的热源分布也不是十分清楚,这导致了其结果是不可靠的.本文提出用MT方法探测居里面深度,通过对几种简单一维模型进行的正反演数值试验,论证了该方法的可行性.结果表明,用MT方法研究居里面性质,不但可以得到居里面深度,还可以得到居里面顶部Hopkinsin峰所对应介质的电学和磁学性质,但必须同时反演岩层的电阻率和磁导率,才能获得较为可靠的居里面深度估计.     

亚暴期间极光电集流带的变化

极光活动加剧和极光电集流增强是磁层-电离层能量耦合的两种重要表现形式,它们同为磁层带电粒子向电离层沉降的结果,但是变化规律却非常不同.本文用地基磁场资料,反演极区等效电流体系,研究地磁平静期和扰动期极光电集流带的运动特点.研究表明,Harang间断把极光电集流带分为两段：下午—黄昏段的东向电集流带较弱,而晨侧和子夜—凌晨段的西向电集流带较强.在亚暴膨胀相,随着AE指数增大,整个极光卵向赤道扩展,而极光电集流带却表现出分段差异的特点：下午—黄昏东向电集流带向低纬移动,晨侧西向电集流带也向赤道移动,而子夜—凌晨西向电集流带则向极移动.电动力学分析表明,在不同地方时段,控制电流的主要因素不同,因而,电流及其磁扰有不同的特点：下午—黄昏东向电集流和晨侧西向电集流组成了DP2电流体系,主要受控于磁层对流电场,反映了“驱动过程”的行为;而子夜—凌晨西向电集流是DP1电流体系的基本部分,主要受控于电导率,反映了“卸载过程”的特点.     

矿物纤维粉尘的电化学特性研究及其意义

本文主要测定了６对矿物粉尘的电导率和ｐＨ值,对比分析了形态、粒度、温度、时间对粉尘电化学特征的影响。研究结果表明,矿物在水介质中的ｐＨ值／电导率比值与其粒度细度成正相关关系,电导率对温度的变化较为敏感,其最大值出现在６０℃左右,在８０℃以后所有样品的电导率均出现大幅下降拐点。多数样品的ｐＨ值表现出逐渐上升的趋势,８小时以后所有样品均接近平衡时的稳定值,具阳离子交换性质的矿尘的溶解、电离、导电模式是     

探找热水的有效方法——以EH-4电导率成像系统在西藏尼玛县找热水为例

EH-4电导率成像系统在西藏尼玛县探找热水中得到成功应用,充分体现了该成像仪的诸多优点,同时也反映出所测数据的整理、分析和合理解译是整个测试过程中十分关键的环节;在现场操作中要充分考虑近场源信号干扰、地形修正及线路、电极的导通与接地.在前次采用激电法探测的基础上,利用EH-4电导率成像系统进行了加密、补测,从而对热储进行了圈闭,并对两种测试方法及已经施工的验证钻孔,根据测区内地质体、水及热水具有不同视电阻率的特性,进行了有效的分析、对比,最后综合了两种方法的测试成果,为下一步寻找、开发利用热水资源提供可靠依据.本文就是通过找热水这一实例来揭示EH-4电导率成像系统在实际应用中的作用和意义,同时也为以后开展类似工作积累一点实践经验.     

带地形的大地电磁各向异性二维模拟及实例对比分析

带地形的大地电磁二维正演数值模拟多数基于电性各向同性理论,由于地球内部电性各向异性现象的普遍存在,基于电性各向异性理论研究地形起伏情况下大地电磁二维正演数值模拟就显得非常迫切.本文首先由麦克斯韦方程出发,引入张量电导率,求得一组关于平行走向的电场分量Ex和磁场分量Hx的二阶偏微分方程,使用有限差分法求解出Ex和Hx的近似解,并以此求得其他场分量;其次,引入地形因素,改变变量在网格节点中的排列方式,选择交错排列方式从而给有限差分系数矩阵的最大带宽分配合理的存储空间;最后,使用Weaver的方法解决TM模式下,在地-空分界面垂直于构造走向的一些区域存在不同电导率的问题.通过对带地形的二维电性各向异性结构做正演模拟,研究地形因素对大地电磁响应的影响;以电性各向异性理论为基础,将地形因素引入对实测大地电磁资料的处理中,通过做二维正演拟合和未引入地形因素的结果做对比,说明电性各向异性现象的普遍存在,认识地形因素对观测大地电磁场的影响,为今后分析解释实测大地电磁资料包含地形因素和电性各向异性情况提供理论基础和技术指导.     

干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算

以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象, 将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD FieldSpec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据. 首先, 对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差, 对得到的光谱曲线进行对数、 倒数等15种光谱变换; 其次, 对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析, 并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析, 遴选出一阶微分、 对数倒数一阶微分、 连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式; 最后, 以此变换形式对含盐量和电导率进行建模, 并对二者进行了高光谱估算精度的比较. 结果表明: 渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高, 达到0.9975; 电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量, 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出; 无论是含盐量还是电导率, 多元逐步回归模型均优于一元线性模型, 且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量. 研究表明, 土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感, 同时, 以电导率建模的估算精度比含盐量更高. 因此, 以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、 速度更快的方法, 可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.     

跨孔雷达全波形反演成像方法的研究

跨孔雷达全波形反演是一种使用全波形信息反演两钻孔之间地下信息的层析成像技术.常规的层析成像反演大部分采用射线追踪方法,其中基于初至时的射线追踪方法可以反演出速度剖面（介电常数剖面）,基于最大振幅的层析成像可以反演出衰减剖面（电导率剖面）.常规射线追踪方法有许多不足,究其原因是该方法仅使用了小部分的信号信息.为了进一步提高成像分辨率,本文全面推导了全波形跨孔雷达层析成像反演方法,该方法利用雷达波全幅度相位信息能够反演出地下高分辨率的介电常数和电导率图像.本文通过基于局域网的分布式并行算法,有效地解决了巨量数据正演计算问题.文中首先建立了基于单轴各向异性介质完全匹配层的时间域有限差分二维正演算法,进而通过应用包括时间维度在内的全波场信息与残场逆向传播的全波场信息乘积来计算梯度方向,通过求取以步长为自变量的目标函数的极值确定步长公式,并提出以第一次介电常数反演作为同步反演的初始模型,能够有效提高收敛速度.本文对多组模型进行成像实验,取得了较好的反演效果.