大气风场和温度对无线电声波探测系统探测高度影响的数值研究

从声波扰动介质中的电波波动方程出发, 使用时域有限差分(FDTD)方法, 结合声波传播的FDTD 模型, 构建了描述声波和电波相互作用的数值模型, 并运用该模型分析风场和温度对无线电声波探测系统的探测高度的影响. 数值模拟结果表明: 温度与风场剖面的存在改变声波和电波散射回波的传播轨迹; 温度梯度剖面主要影响声波的传播速度, 风场剖面导致作为电波散射体的声波波阵面的偏移, 降低电波散射回波的强度并改变回波路径, 使得接收数据减少, 限制无线电声波探测系统的探测高度; 在强风背景下, 若降低声波散射体高度, 电波散射回波“聚束点”的偏移会有较大的改善, 但同时意味着探测高度的降低. 为了改善风场背景下无线电声波探测系统的探测高度, 可以使用双基地雷达或者增大接收天线面积等方法来实现.     

光致声波及其应用

着重讨论了光致声波的四种机理：电致伸缩机理、热膨胀机理、汽化有理和光击穿机理。概略地介绍了光致声波的检测方法和可能应用于材料的无损评价和介质中某些参数的测量以及海洋中的声探测等领域。由于光致声波具有非接触的特点，可应用于一些特殊环境而更具有广阔的发展前景。最后提出了迫切需要研究解决的光声转换效率和检测器件灵敏度的问题。     

分布式光纤声波振动传感系统研发及应用

针对油气田勘探开发需获取微声波信号完整波形的问题，开展了基于双脉冲外差调制与反正切外差解调方案的分布式光纤声波传感（DAS）技术研究与配套系统研发。通过特征参数室内振动模拟实验，新型DAS系统的响应频率范围20 Hz～25 kHz、最大动态范围60 dB、信噪比49 dB，满足微声波信号幅度、频率、相位等信息的探测需求。同时，该系统在新疆油田稠油热采井下蒸汽腔探测方面成功开展了现场应用，实测有效声压强度?195 dB，验证了系统的可靠性，具有良好的应用前景。     

水下声音可冲出表面

简单的声波理论曾预言，任何在水下产生的声音都会在水-气交界面处发生反射，而不会发射到空气中去．因此长期以来科学家们相信在海下产生的声音是不可能被水面上探测到的．但最近美国Colorado环境科学联合研究所（Cooperative Institute for Research in Environmental Science，简称CIRES）的0．Godin博士发现简单的声波理论不能描述在水面附近产生的低频噪声波的行为，他利用最新的声波理论计算得出，当声波波长可与声源与水面的距离相比凝或更长时。声源发出的声波可全部发射到空气中．     

离子与尘埃相互作用对离子声波和尘埃声波的影响

基于流体力学方程和与时间相关的线性微扰理论，分析了尘埃等离子体环境中离子与尘埃粒子的相互作用对离子声波和尘埃声波的影响，结果表明两者间的相互作用使得离子声波变得稳定而使尘埃声波变得不稳定。     

低频声波油井液面检测方法研究

为克服冲击声波法油井液面检测设备寿命短的缺陷,研究了一种低频声波测量油井内液面深度的方法,采用电磁式扬声器产生伪随机码调制的低频声波作为探测信号。通过对回波信号的解码和相关检测处理可以抑制背景噪声的干扰。完成了油井液面检测仪的硬件和软件系统的初样设计,并对不同信噪比下的回波信号作了仿真分析,仿真分析结果表明,该方法在低信噪比情况下,仍具有良好的辨识效果。     

干涉型全光学光声光谱气体传感技术研究进展

光声光谱技术作为一种超高灵敏度的气体检测技术,声波传感器作为核心部件直接影响着系统的体积和检测极限。传统光声光谱技术使用电容式麦克风作为声波探测单元,但该器件的电学特性易受到高温环境和电磁干扰影响。在全光学光声光谱系统中,利用光学声波传感器对光声信号进行探测,避免了电子探测元件的使用,具有环境适应性强、灵敏度高等优点,且系统中全光学的设计可以极大地减小光声传感单元的体积。综述了基于干涉型光学声波传感器的全光学光声光谱气体传感技术的研究进展,并展望了其未来的发展方向。     

低频水下声信号的激光探测

根据表面波声光效应的原理,提出了一种低频水下声信号的激光探测技术,并建立了实验装置。在几十赫兹的低频段,对水下声源所产生的表面声波进行了探测。实验过程中,利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描分析,得到了衍射图样中条纹的像素差。根据波长与条纹间距的解析关系式,得到了低频液体表面声波波长,其大小在毫米量级。利用计算机编程,根据最小二乘法拟合色散关系的回归曲线,测量结果与理论色散关系吻合。该方法具有实时、非接触的特点。     

黄土层内的声波传播衰减

通过对声波在黄土层内传播的实验研究，本文分析了黄土介质中声波传播的强烈衰耗特性，得出了声波的衰减，这可为浅层地下声探设备的研制提供依据，黄土的声学特性依赖于其结构形状等多种因素而有所不同，而我们的实验环境和所获数据有限，因而我们的研究结果只是该问题的一个特例。     

声波远探测测井与地震缝洞精细评价技术研究*

地震勘探探测范围广、空间尺度大,数据采集、处理、解释体系完善,资料运用率高,但纵向分辨率低。声波远探测可实现井周数十米范围内的异常体探测,克服了常规测井方法探测深度浅的局限,具有很高的纵向、周向、径向分辨率,但偶极横波远探测具有180°方位不确定性,径向探测范围不及地震勘探。本研究将两者优势结合,通过对缝洞型地质异常体远探测和地震响应特征进行综合分析,约束远探测方位解释结果,精细刻画地质异常体形态及发育情况,完善远探测测井的横向延伸信息,有效提高远探测解释的精准度,最终形成声波远探测测井与地震一体化缝洞综合评价技术,提升缝洞油气藏钻遇率和开发效率。在塔河等缝洞发育地区进行应用,实现多尺度、全方位和高精度的地质异常体描述与解释,为解决油气勘探过程中由于地震分辨率不足造成的脱靶等现象提供了新的思路。     

光学频率梳非线性传输及其在相位噪声探测中的应用

光纤传递链路中相位噪声探测是基于光纤的精确射频标准传递系统中重要组成部分。为解决光纤链路相位噪声探测中节点反射干扰的问题, 本文基于广义非线性薛定谔方程, 理论上研究了窄带光学频率梳在色散位移光纤中的非线性光学传播特性。在理论分析的基础上, 结合密集波分复用架构, 提出了一种基于锁模光学频率梳进行光纤传递射频信号的相位噪声探测新技术, 克服了节点反射干扰, 给出了初步实验验证。     

预放大数字全息显微系统的特点

为了提高预放大数字全息显微系统的成像质量,采用理论分析与实验验证相结合的方法,分别对采用平面及球面参考光记录的预放大数字全息显微系统进行了研究和比较。结果表明:在通常的实验条件下,系统的横向分辨力主要取决于显微物镜的成像分辨力;记录距离较小时,两种系统的横向分辨力均随着记录距离的增大略有降低;但当记录距离较大时,球面参考光预放大数字全息系统的横向分辨力降低得更为明显,即平面参考光预放大数字全息显微系统较为优越;在记录距离为0的情况下,即像面数字全息成像情况下,两种系统的再现像均具有最高的分辨力,在利用普通工业用传感器条件下,横向分辨力远超过了2.19 m,且像质较好。因此,尽可能减小全息图的记录距离,或者采用像面数字全息系统,可以有效提高数字全息系统的成像分辨力。     

用表面等离子波相位检测法测量液体折射率

表面等离子体波（ＳＰＷ） 检测技术近年来已被应用在生物传感领域。它通过探测介质的折射率变化来探测生物反应。理论分析表明,利用ＳＰＷ 相位检测的方法可以实现高分辨率的液体折射率测量。在优化测量参数的基础上,使用低频差横向塞曼激光器为光源,进行了验证实验,实验结果与理论相符合。     

光纤光栅传感器的调谐滤波检测技术

对光纤光栅传感器的光栅调谐滤波检测系统进行了理论和实验研究,给出了波长测量分辨率的理论表达式,理论计算的系统最佳波长分辨率为0.8pm;基于高性能的光电测量系统,实验测得的滤长分辨率可达2pm,应变分辨率可达1.7με。     

Ultrafast spectroscopy of high-lying excited states via eight-wave mixing

We demonstrate the use of eight-wave mixing (8WM) with femtosecond laser pulses for the detection of the high-lying D state of ethylene (C₂H₄) gas. The D state is reached through three-photon absorption of 427 nm light followed by a delayed single-photon probe interaction with the ionization continuum, resulting in an overall 8WM process. This scheme allows the detection of high-lying states with both spatial and temporal resolution before a thermal grating can form. Alternatively, by using a nanosecond delay between pulses, the induced thermal grating may be studied after the population grating has decayed. We verify the precise 8WM nature of this process and show how to use it to study the excited-state dynamics of ethylene and to measure the profile of an ethylene flow.     

High-resolution GaP Terahertz Spectrometer and Its Application to Detect Defects in Gamma-irradiated Glucose Crystal

We developed high-resolution GaP THz signal generator using Cr:Forsterite lasers with gratings as both a pump and a signal beam for difference-frequency generation. A line width of less than 500 MHz and a wide tunable frequency range (0.6–6.2 THz) provide sufficient resolution for measuring materials with sharp absorption bands using the generator as the light source for a THz spectrometer. This is suitable for materials such as gases or solid samples at low temperatures. We demonstrated the detection of defects in organic materials, as they appear as slight deviations in the absorption frequency in the THz region.     

样品内部非平行界面的反射式terahertz波层析研究

已有的反射式terahertz(THz)波层析研究都是针对平行界面进行，开展了样品内非平行界面的反射式THz波层析成像的数值模拟研究.根据物理模型给出了重构算法，并编制了相应的重构软件，数值计算结果表明非平行界面的重构是可行的.分析表明，重构误差主要来源于计算中的近似处理和累积误差.讨论了曲线轮廓界面的近似处理方法，提出当曲线轮廓各点的曲率半径都比较大时，可以把曲线分割成多段直线处理.最后分析了影响纵向分辨率的因素.结果表明，输入脉冲的脉宽越大则纵向分辨率越低，一般情况下纵向分辨率可达到亚毫米量级. 关键词： terahertz波 反射式层析成像     

Terahertz/Millimeter Wave Characterizations of Soils for Mine Detection: Transmission and Scattering

The detection of anti-personnel mines depends on the soil transmission and scattering at a given wavelength. Transmission spectra were measured over the range 90–4200 GHz for 19 soil samples that span a number of soil orders that have extensive worldwide distribution using a vector network analyzer (90–140 GHz) and a Fourier spectrometer (120–4200 GHz). Transmission drops to nearly zero for wavelengths shorter than the characteristic particle size of the sample as a consequence of scattering. This interpretation is supported by a fit to a standard scattering model with physically reasonable fitting parameters. Transmission spectra were also measured for various liquids (90–600 GHz) for possible index matching. These liquids were mixed with the soil sample and were found to reduce scattering and increase transmission through the soil at higher frequencies. This work is relevant to mine detection using terahertz and millimeter wave radiation for high resolution images through the soil.     

互换式幅度相消定位方案性能分析

用解析模型详细、深入的分析了更接近实际的非理想情况下新的幅度相消定位方案(互换式幅度相消定位)的性能：分析了探测系统的分辨率和灵敏度有限及非完全交换时交换式幅度相消定位方案的定位性能；讨论了非完全交换时系统参量和异质子参量对其定位能力的影响。结果表明：新方法可减小相对幅度和相位及异质子参量对系统的影响，明显地提高定位精度，探测到尺度和吸收系数更小、深度更深的异质子。     

光学系统分辨率自动检测的研究

本文探讨了一种对光学系统分辨率进行自动检测的方法,这种方法利用光电检测技术,将被测光学系统对标准分辨率图案板形成的空间分布的光信号转换成时间序列的电信号,经单片机处理,显示测试结果,从而使光学系统分辨率和测量实现了数字化、自动化,并消除了检测中主观的、人为的误差因素。