EMD算法在低温超导瞬变电磁噪声抑制中的应用

瞬变电磁信号具有较宽的频谱,为使得超导瞬变电磁信号的接收不产生失真,要求接收信号的超导传感器具有足够高的带宽(100kHz以上),而接收高带宽信号会导致信号的噪声峰峰值变大,传统的滤波(模拟、数字)方法易造成衰减曲线畸变.基于数据驱动的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法能够根据信号本身特性对其进行信号分解和分量选择,具有自适应和不产生波形畸变的特点.本文采用EMD算法分别对数值模拟和野外实测的超导瞬变电磁信号进行EMD滤波处理和分析,结果表明,EMD可以显著压制瞬变电磁信号衰减曲线中的宽频带噪声且波形无畸变.经过EMD滤波的超导瞬变电磁与原始信号相比,信号衰减时间显著延长(从5ms延长至50ms),表明EMD算法能够极大提高瞬变电磁方法对地下深部信息的探测能力.     

煤层气排采动态的被动式超低频频谱分析

煤层气的勘探与开发具有很强的经济意义、环境意义以及社会效益.煤层气排采过程动态监测与准确评估是煤层气高效开发的关键.文章从煤层气排采动态的天然源超低频电磁探测原理出发,采用北京大学超低频电磁探测仪器,通过分析煤层气排采过程中不同时间段的超低频电磁探测频谱,揭示煤层气排采的动态变化.山西沁水盆地实际探测结果表明:被动式超低频电磁探测技术能够简单、有效、尤损伤的探测煤层气排采动态.     

四能级系统中相位控制电磁诱导透明研究

提出了一种利用微波场的相对相位调控电磁诱导透明(EIT)光谱特性的方法. 在外加双微波驱动场的准Λ型四能级原子系统中,通过求解系统的密度矩阵方程得到探测场的吸收谱,分析了电磁诱导透明窗口的位置随微波驱动场相位的变化规律,并借助缀饰态理论给出了准确解释. 结果表明,对于确定的作用场强度,调节微波驱动场的相位可实现电磁诱导透明的频率位置及间隔的准确控制. 关键词： 四能级原子系统 电磁诱导透明(EIT) 相位控制 微波场     

有瞬变电磁法大地电磁测量中高TcSQUID探头与常规探头的比较

本给出了在瞬变电磁法大地电磁测量中，在半空间均匀条件下高ＴｃＳＱＵＩＤ所探测到的二次场Ｂ（ｔ）的解析表达式，将高ＴｃＳＱＵＩＤ与常规感应探头作了对比。结果展示了在长偏移距方法和磁偶级探测深埋层的大体积金属矿体时，高ＴｃＳＱＵＩＤ有明显的优越性。     

在瞬变电磁法大地电磁测量中高T_cSQUID探头与常规探头的比较

本文给出了在瞬变电磁法大地电磁测量中，在半空间均匀条件下高ＴｃＳＱＵＩＤ所探测到的二次场Ｂ（ｔ）的解析表达式，将高ＴｃＳＱＵＩＤ与常规感应探头作了对比．结果展示了在长偏移距（ＬＯＴＥＭ）方法和磁偶极源探测深埋层的大体积金属矿体时，高ＴｃＳＱＵＩＤ有明显的优越性．     

基于极限梯度提升的完美匹配单层智能算法实现航空瞬变电磁问题高效吸收

对于航空瞬变电磁的低频探地问题,除了精度和效率需要考虑,深地探测问题的复杂度也不容忽视,特别是对于低频复杂问题存在异常体与背景间的多尺度效应.为了模拟开域问题,有限厚度区域的完全匹配层被用于截断计算域,然而这也无形中增大了整个模型,造成计算复杂度增加.鉴于此,提出了一种新的基于极限梯度提升(extreme gradient boosting, XGB)的完美匹配单层模型,并将该模型集成到时域有限差分求解器中,以进一步提高时域有限差分仿真的性能.所提出的基于XGB的完美匹配单层模型通过特征注意力集成学习方法可以获得更高的精度,同时占用更少的内存、消耗更少的时间.此外,由于该模型依托于传统机器学习模型,因此它在模型训练的稳定性和轻量级方面具有显著的优势.最后,通过对航空瞬变电磁应用进行三维数值模拟,验证了该方法的有效性和稳定性.该模型不仅在精度、效率和问题复杂性方面具有优势,而且还可以成功地集成到时域有限差分求解器中,解决低频航空瞬变电磁问题.     

铯原子气室中D2线泵浦探测光谱的实验观测

在铯原子气室中采用偏振方向相互垂直且同向传播的线偏泵浦光和探测光，研究了铯原子D2线的泵浦探测光谱。由于在6 S1/2 F=3 – 6 P3/2 F’=2 超精细跃迁中存在多个L型塞曼子能级结构，从而产生了电磁诱导透明导致的吸收减弱；而在6 S1/2 F=4 – 6 P3/2 F’=5 超精细跃迁中则观测到了电磁诱导吸收。通过改变泵浦光的失谐量，在电磁诱导透明形成的吸收减弱凹陷和电磁诱导吸收产生的吸收增强峰内部均观察到了反常的吸收信号反转。     

电磁诱导透明介质中探测场量子噪声特性的实验研究

利用平衡零拍探测测量电磁诱导透明(EIT)介质中探测场的正交振幅和正交相位噪声谱。在平衡零拍探测系统中通过调节压电陶瓷来改变本振光的光程从而改变本振光与探测光的相对相位,进而测量不同相位对应的探测光的噪声分量。实验中电磁诱导透明介质中探测光与耦合光耦合导致探测光噪声的增大,发现在耦合光不同失谐下对探测光不同正交分量引入的额外噪声是不同的,同时得到了探测光噪声与耦合光功率及分析频率的关系。     

欠曝光下光学联合变换相关器位移探测技术的稳健性研究

研究了在低曝光量下光学联合变换相关器位移探测技术的稳健性,为提出的颤震探测系统设计与实现提供可行性论证.通过实际视频,探讨曝光量不足对光学联合变换相关器位移探测的影响.并讨论了不同方差的高斯白噪声对探测的影响.实验结果表明,光学联合变换相关器位移探测技术在欠曝3.5档和存在一定噪声范围内仍能保持良好的运动矢量估计性能,从而说明了光学联合变换相关器像移探测在一定的曝光量范围内仍能准确地得到运动矢量估计,是一种运算速度快、实时性好且稳健性较强的探测技术.     

回音壁微腔光力系统的相干控制与完全相干透射

本文研究了两侧同时输入的回音壁模谐振双微腔光力系统中电磁诱导透明的相干调控.通过改变双微腔两侧探测场的强度比值及相位差,可以有效控制电磁诱导透明窗口的宽度和深度,对探测场的吸收和色散等性质实施显著的影响,并且能够在特殊频率处产生关于探测场的完全相干透射现象.