超宽带散射信号的时域测量及处理

 叙述了在超宽带电磁脉冲照射下良导电散射体散射信号的时域测量技术及数据处理方法。描述了产生散射信号的物理过程,散射信号的时域测量步骤、提取方法以及散射体冲激响应的计算方法。通过对铝金属球体散射信号的测量及处理,说明了上述测量技术和数据处理方法是有效的,基本满足逆散射成像的要求。     

Effects of size and arrangement of virtual transducer on photoacoustic tomography

In this paper, we investigate the effects of the relative size and arrangement of a virtual transducer on the image quality in limited-view photoacoustic tomography. A virtual transducer refers to the acoustic scatterers used to reflect photoacoustic waves and improve the images reconstructed from incomplete PA signal. Size and spatial arrangement determine the performance of the virtual transducer. In this study, the scatterers utilized as virtual transducers are arranged in different manners, such as on a straight line or on an arc line. We find that virtual transducers with a big distributing angle can provide more significant image improvement than with a small distributing angle, which is similar to the true transducers. We also change the size of virtual transducer and study its influence on image quality. It is found that the bigger scatterers provide better images than the smaller ones. Especially, when the size of scatterers is reduced to the wavelength of photoacoustic wave, the image quality observably decreases, owing to the strong diffraction effect. Thus, it is suggested that the size of the acoustical scatterers should be much larger than the photoacoustic wavelength. The simulations are conducted, and the results could be helpful for the application and further study of virtual transducer theory in limited-view photoacoustic tomography.     

探测法重构多个散射体的数值实现

声波障碍体的散射中(obstaucle scattering),由散射波的远场数据{u∞(■,d):■,d∈Sm-1}重构散射体是一个标准的逆散射问题．在单个散射体的情形,已经有了大量的研究工作．然而,如果所讨论的逆散射现象是由多个散射体引起的,则除了重建散射体的边界外,还需要确定不同散射体的边界类型．本文主要考虑用探测法重构两个不同类型散射体边界的数值实现．与以往单个散射体的探测方法相比,需要更为仔细地考虑针的选取和包含多个散射体的非凸性区域的构造．在构造指示函数时所需要的Neumann数据■Ω,是采取边界积分方程法直接求解Helmholtz混合边值问题得到的．     

室内声学中散射研究进展

近20年,界面散射研究在声场预测、定量测量和产品研发等方面取得了重要进展,加深了我 们对散射及其作用的认识。人们可以定量地评估、设计和优化散射产品,用更加丰富的手法进行室内 音质设计。     

质子治疗装置的束流扩展研究

对扩展质子束流的双环双散射体方法进行了探讨, 研究了它的束流分布函数与束利用率和束分布均匀性的关系, 以及照射野形成距离的改变和束偏离对束流分布的影响. 计算了散射体的厚度与照射野的关系, 并提出了用液体散射体代替固体散射体的可能性.     

PS-InSAR技术在北京平原区地面沉降监测中的应用研究

北京市近60年长期超量开采地下水已经引起了严重的地下水水位下降和大范围地面沉降,截止到2009年最大累计沉降量达到1 096 mm,并以30~60 mm·y-1速率扩展,严重威胁城市规划建设和人民交通安全。相对于传统的水准测量、分层标等地面沉降监测手段,永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)可以快速获取高分辨率的地表形变细节信息。利用PS-InSAR技术和2003年12月—2009年3月Envisat卫星29景ASAR影像监测北京平原区地面沉降发展情况,发现北京平原区沉降漏斗已连成一片,沉降梯度变化较大地区主要分布在北京第四系凹陷区,覆盖面涉及朝阳、昌平、顺义、通州等区县,并有东移外扩趋势,平谷县境内出现新的沉降中心。沉降分布受前门—良乡—顺义、黄庄—高丽营、南口—孙河等主要断层控制,地面沉降与地下水水位变化具有明显相关性,呈现季节性下降(3月—6月)与回弹(11月—3月)趋势,并受弱透水层应力应变本构关系(弹性-塑性-黏弹性)影响。     

基于PS-InSAR技术的北京地面沉降特征及成因初探

地下水持续超量开采是导致北京地面沉降快速发展的主要原因。目前已形成南北两大沉降中心,在快速沉降区域,地表仍以每年30～60 mm的速度持续发展,对城市基础设施和人员安全造成危害。文中采用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术获取北京平原区2003年—2009年地面沉降时间序列形变信息;综合气象数据、地下水监测网数据,SAR干涉测量数据和区域基底构造,建立地面沉降综合分析模型,阐明北京地面沉降空间分布特征,并对其成因机制进行初探。研究发现： (1)北京区域地面沉降不均匀性明显,多个沉降漏斗连成一片,沉降量受降雨入渗补给影响较大,表现出季节性波动变化特征;(2)沉降中心与地下水降落漏斗中心并非完全一致,第二承压含水层(底板埋深100～180 m)漏斗区与地面沉降中心在空间展布上较为吻合。(3)地面沉降多发生于粘性土层厚度50～70m地区。(4)地面沉降受区域基底构造控制作用明显,在断裂带两侧形变梯度较大。     

不同形状散射体的二维固/气声子晶体带隙结构

用平面波法计算了截面形状分别为圆、椭圆和正四棱形的铝合金柱体在空气中按正方格子排列形成二维声子晶体的带隙结构.结果表明:截面形状不同的散射体会产生不同的带隙结构;三种体系的声子晶体都只有在填充率F大于一定数值时才会出现完全带隙,并且第一完全带隙宽度都随着F的增大而单调增加,当F达到最大时,增加到极值;在F《0.5时,正四棱柱/空气体系声子晶体最有利于产生宽带隙,而当F》0.5时,圆柱体/空气体系声子晶体带隙最宽.     

用数值模式匹配算法高效仿真轴对称型散射体海洋可控源电磁响应

圆盘、球体以及球冠状体是地球物理研究中非常重要的一类散射类型.在海洋环境中,圆盘可以用于描述玄武岩基岩以及油气圈闭构造等电阻率异常体,而球冠可以近似描述某些基岩隆起或起伏地形等.这类散射体的一个重要特征是其电阻率空间分布具有轴对称性.如果能够针对这类形状的散射体研究建立一套有效的海洋可控源电磁数值模拟方法,对于认识复杂地层条件下海洋电磁响应的变化特征、研究建立相关的资料处理和解释方法具有非常重要的意义.本文根据电导率轴对称分布特征,设法用一个或多个不同半径、不同厚度的水平同心圆盘逼近这类轴对称电导率散射体,并将这些同心圆盘与海洋环境中的空气、海水、沉积层和基岩等背景介质结合,形成一个在水平方向电导率具有轴对称分布、在垂直方向又具有分层特征的水平层状非均质模型.在此基础上,应用数值模式匹配法研究水平电偶极子天线电磁场的数值模拟方法,给出位于对称轴上的水平发射天线电磁场在层状非均质地层中的半解析解,建立海洋可控源电磁响应高效算法.最后通过数值模拟结果对该算法进行检验并考察海洋可控源三维电磁响应特征.     

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.