路面雷达电磁波在色散介质的FDTD模拟

描述了色散介质本构模型和色散介质的FDTD基本算法,建立了路面雷达电磁波在色散介质FD TD的模型,并利用该模型对电磁波在色散介质中的传播进行了研究.     

路基下目标体的路面雷达电磁波模拟与分析

为准确分析路基下不同目标体的路面雷达电磁波回波特性,采用二维时域有限差分方法(2D-FDTD),对路基金属及空洞目标体的路面雷达电磁波进行了正演模拟,分析了路基媒质的介电常数、目标体的埋深、形状等对路面雷达反射波的影响.在目标体周围路基介质介电常数为非均匀分布情况下,对该实验正演模拟结果与实测结果进行对比.结果表明,模拟结果与实测结果吻合较好,验证了该正演模拟方法的正确性.     

任意方向运动多层介质中电磁波的传播特征

利用Lorentz变换矩阵和运动各向同性均匀介质中电磁场量间的关系及边界条件,详细推导了,当多层介质沿任意方向运动时,入射波在运动系下,在静止参考系中其多层介质界面上电磁波场量传播特征的矩阵递关系和波矢量的变化关系.     

路面材料介电常数非均匀模型雷达电磁波模拟

针对实际路面材料颗粒的随机分布特点以及离散颗粒对电磁波的散射事实,建立了半空间路面雷达电磁波一维时域有限差分(1D-FDTD)方程,实现了沥青路面材料均匀和非均匀介电常数两种模型的空气耦合天线雷达电磁波正演模拟,并对以上两种模拟波与实测波形进行了对比分析.结果表明:路面材料的非均匀介电常数模型更加符合工程实际,为路面雷达进一步精确检测厚度及其他应用提供了新的方法.     

多频电磁波测井的数值模拟

从麦克斯韦方程及本构关系出发,导出了频率域中的电磁波动方程。采用有限差分方法,对波动方程求数值解。设计的程序可模拟实际的测井过程。程序执行后给出模拟测井曲线。数值模拟试验表明,多电磁波测井对区分油水层是成功和有效的。     

运动多层介质中电磁波传播特征及其场量的变换关系

利用Lorentz变换矩阵和运动各向同性均匀介质电磁场量间的关系,导出多层介质沿任意方向运动时,在静止参考系中其电磁波传播特征,分析多层介质内的电磁场量变换关系,给出传播能流密度,并对推导结果分情况进行了详细讨论.     

空圆形隧道中电磁波的传播特性

给出了空圆形隧道中电磁波传播的衰减率计算公式及波模方程,采用数值分析的方法求解了波模方程,得出的主要结论有：采用传统的金属波导的处理方法在隧道的电导率较高时得到的电磁波衰减率是正确的：频率越高,空圆形隧道中的电磁波的衰减率越小;隧道半径越大,越有利于电磁波的传播;对于IE波模,隧道的介电常数和磁导率的变化对电磁波衰减率变化的影响不大,对于TM波模,隧道的介电常数或磁导率越大,电磁波衰减率越大。     

沿任意方向运动多层介质分界面上电磁波的广义传播特征分析

利用静止和沿任意方向运动坐标系间的Lorentz变换矩阵,以及运动分层介质界面上的边界条件、电磁场的状态方程和本构关系,推导平面波入射下多层介质沿任意方向运动时电磁波的广义传播特征.分析沿某一坐标方向运动多层介质电磁波的矩阵传递关系,并将这种传播关系退化到半空间分层介质界面沿任意方向,或且当多层介质运动速度为零时,其传...     

柱状成层介质中倾斜线圈响应的模拟及其在电磁波传播随钻测量中的应用

基于解析表达方式模拟柱状成层介质中含倾斜线圈电磁波传播随钻测量仪器的响应,并采用递推矩阵算法求解。利用解析式分析金属钻铤、线圈倾角和井眼的影响规律,并对线圈系的径向探测特性进行分析。计算结果表明:无论线圈倾斜与否,金属钻铤对相位差和幅度比的影响均可看作恒定;无论地层电导率是高还是低,当发射线圈倾角为0°时,接收线圈倾角的变化对相位差没有明显影响,当发射线圈倾角不等于0°时,接收线圈倾角的变化对相位差和幅度比产生复杂的影响;井眼对具有不同倾角线圈系响应的影响程度不同,线圈系倾角为0°时影响最小;具有不同倾角线圈系的信号随侵入半径变化的规律存在差别,当发射线圈与接收线圈的倾角相同时接收信号随侵入半径变化的规律最复杂。     

半无限大运动介质界面上电磁波的传播特征

利用Lorentz和电磁场量交换,考虑当一束入射波从静止坐标系向半无限大运动介质界面入射时,观测者位于静止坐标系下,所观测到的运动介质界面上反射和透射波的电磁场量,反射、透射波传播频率,反射角、透射角和时域平均能流密度的传递特征.最后就推导结果分两种情况进行讨论,阐述其物理意义,并验证推导结果的正确性.     

探地雷达的正演模拟及有限差分波动方程偏移处理

利用麦克斯韦方程和有限差分法, 推导出雷达波的二维有限差分正演方程组, 并运用该正演方程对＂V＂字形地电模型和同一斜面上的5个圆的地电模型进行正演合成, 得到其相应的正演合成剖面;把该正演合成的剖面与实际模型相比, 得出正演合成图与实际模型的示意图在形状上有一定的差别, 这是剖面中异常点处的绕射波所致;为了提高雷达资料的解释精度, 对正演合成的雷达剖面进行后处理, 运用雷达上行波反向外推有限差分偏移法, 对2个正演合成的雷达剖面进行偏移处理, 通过对比偏移处理前后的雷达正演剖面, 采用有限差分偏移法能使雷达正演剖面中的反射波归位, 绕射波收敛, 从而大大提高了雷达正演剖面的分辨率, 有利于探地雷达剖面的地质解释和验证偏移方法的有效性.     

探地雷达信号的KL变换处理分析

实测探地雷达记录中存在大量的噪声干扰,有时致使目标信号难以分辨,为提高雷达剖面的信噪比,主要探讨KL变换在消除干扰噪声方面的有效性.在说明KL变换原理的基础上,通过Matlab软件进行编程计算,对时域有限差分法获得的探地雷达模拟剖面和现场实测雷达数据进行处理;再对处理前后的雷达图像进行对比分析.经过处理分析可知,KL变换可压制模拟数据中边界反射信号和棱角点的绕射波、抑制和消除实测雷达剖面中的高频杂波噪声信号,从而突出有效信号,增强有效信号的相对强度,这提高了探地雷达剖面的分辨率和反演解释精度.     

探地雷达在地下顶管脱空检测中的应用效果分析

为了对顶管周围的脱空和密实情况进行探测,结合工程实例,采用探地雷达对水泥顶管和钢制顶管开展实践探测工作和试验性探测研究;同时,从理论上建立了水泥顶管和钢管顶管的脱空模型,开展探地雷达二维有限单元法正演模拟。研究结果表明:探地雷达对水泥顶管周围的脱空情况进行探测时,能取得很好的效果;探地雷达对钢制顶管周围的脱空情况进行探测时,由于雷达天线与管壁之间的多次反射信号强烈,对脱空的探测效果很差。因此,探地雷达对于水泥制的顶管脱空检测是可行的,而对于钢制顶管的脱空检测需要研究新的无损检测方法、研制新的设备,以便取得好的应用效果。     

基于小波变换和K-SVD的探地雷达杂波抑制研究

针对探地雷达原始图像中存在着大量以地表直达波为主的杂波噪声干扰问题,为了有效提取目标信号,提出了一种基于小波变换和K-Means奇异值分解的自适应双边滤波方法.将原始雷达数据进行小波分解,并应用K-SVD算法变换稀疏编码和更新原子,用更新后的稀疏系数和字典重构小块,将小块进行小波逆变换重构图像,然后对重构图像进行自适应...     

时域多分辨率法在探地雷达三维正演模拟中的应用

应用小波伽略金方法,对Maxwell的2个旋度方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件。在此基础上,开发探地雷达MRTD法正演模拟程序。所开发的对三维立方体小空洞体模型进行正演模拟。研究结果表明:采用该程序极大地提高了运算速度,改善了三维探地雷达正演方法;相应的正演合成三维剖视图及切片图指示了立方体小空洞体的雷达波空间的三维响应特征;模拟结果表明,采用时域多分辨率法可提高探地雷达探测的可靠性、准确度。     

应用GPR获取多孔介质水力参数研究进展

获取多孔介质水力参数，精细刻画野外含水层水力特征，描述含水层空间变异性，一直是水文地质学、土壤学、园艺学等研究的热点，传统的诸多方法或耗时费力，或数据量少，难以在不同尺度上监测含水介质特征的时空变化，由于探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)电磁波的传播速度主要决定于多孔介质的介电常数，而影响多孔介质介电常数的主要因素是其孔隙度和含水率，这为电磁波方法确定多孔介质含水率、孔隙度、渗透系数等创造了条件，GPR快速、便捷、无损、多尺度、数据量大，能够精细刻画含水介质水力参数的空间变异性，为此，简要介绍了GPR的工作原理、探测方式及其应用条件，探讨了GPR获取水力参数的物理机制，综述了GPR获取水文地质参数的研究进展。指出了尚未解决的问题，并对用GPR获取水文地质参数方法今后的发展进行了展望。     

应用探地雷达数据提取填土路基含水量的方法

目的为了从地质雷达测量数据中定量提取土路基的含水量。方法根据电磁理论和现代信号处理原理,提出了应用小波反射系数估计和层速度估计定量提取土体相对介电常数的方法,应用该方法对陕西本地的土壤介电常数和含水率进行了详细地研究并与实验测试数据相比较。结果小波反射系数估计法和层速度估计法是定量提取填土路基含水率非常有效且实用的方法。结论利用地质雷达结合土体的物理特性,可以实现公路填土路基土体含水量的无损定量检测。     

基于地质雷达方法确定断层特征参数

断层是地下工程中经常遇到的地质构造，其特征参数的准确判定对地下工程的施工与维护具有一定的意义。采用地质雷达方法可以直接探测到一定浓度范围内断层的集团、走向、倾向和倾角，通过对标志层位置的直接确定，可以间接得到断层落差。工程实例表明，地质雷达方法确定地下工程中断层的特征参数是可行的。