一种新型多调制模式探地雷达系统的设计

文章设计了一种基于调频连续波的多调制模式探地雷达系统,该雷达系统相较于市场上同类产品,制造成本较低,能够以四种不同的调制模式进行探测工作,很好地满足了不同场景的探测需求.该系统通过C语言程序对系统中的微处理器进行编程,从而控制不同调制模式的转换.另外,针对该系统还进行了发射和接收天线的设计,以匹配该系统的探测需求.     

物探在城市地下溶洞探测中的应用

介绍了探地雷达和五极纵轴测深法在九江某综合楼地基溶洞探测中的应用情况.实践证明,高科技的探地雷达技术因受到客观因素的限制,基本上未发挥其作用;而常规的五极纵轴测深法却取得了很好的应用效果.据此,文章分析、论证了城市物探工作中根据现场的施工场地条件、地球物理条件合理选用地球物理方法的重要性.     

正态漏斗附近水沙数值模拟

针对水库淤积问题,设计了一种正态漏斗排沙装置,在水槽中开展水流试验。对正态漏斗附近水流-泥沙进行欧拉两相流模拟,用水流试验数据对数值模型进行验证,进而分析了不同边界条件下流速、涡量和相浓度场。结果表明,漏斗内部流速梯度较大,泥沙相浓度等值线呈V型不对称分布,漏斗前缘、左后侧和右后侧出现大涡量区。与锥形漏斗对比,正态漏斗近壁面流速大,水流阻力小,3种边界条件下平均涡量减小25.8%～27.2%,出口泥沙相浓度增大15.2%～16.5%,具有降低能量耗散、显著提高排沙效率的作用。     

生物柴油/正戊醇混合燃油喷嘴内流动特性模拟

为探究混合燃油理化性质差异对柴油机喷嘴内流动特性的影响,以4种不同掺混比的生物柴油/正戊醇为研究对象,采用混合多相流模型,对柴油机喷嘴内的流动情况进行数值模拟分析。结果表明:4种燃油的压力、速度和空化分布特性基本一致;随着正戊醇掺混比例的增加,混合燃油速度和气相体积分数大小在喷孔同一截面处均表现为增加趋势,向生物柴油中掺混一定比例的正戊醇,可以显著降低生物柴油的密度、黏度和表面张力,提高燃油在喷孔内的流动性、促进燃油的空化生成,提升燃油的雾化效果。      

基于希尔伯特-黄变换的覆土层厚度动态探测

准确揭示动态沉降过程中土层厚度及其变化情况对合理确定覆土层厚度,科学评价复垦土体稳定性具有重要意义。通过野外试验,结合探地雷达数据,基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)进行信号处理,根据希尔伯特谱确定覆土层所在的时域范围;提取由HHT获取的多个固有模态函数(Intrinsic mode function, IMF)的时间-瞬时频率信息,建立IMF2分量与相对介电常数的关系模型,进而获取覆土层厚度;将所建立的关系模型进一步应用于时间序列上的覆土层厚度的探测之中,实现覆土层厚度的动态探测。研究结果表明：覆土层下沉会引起层状介质之间的介电常数差异,进而导致分界面处的振幅变化;瞬时频率平均值与相对介电常数之间存在较高相关性,其利用多项式回归的建模决定系数R²达到0.887 0;综合考虑时域下的振幅与瞬时频率变化的联合时频分析可有效探测覆土层厚度,随覆土层厚度的增加和时间的推移探测精度整体略有下降,探测结果的平均相对误差为3.65%。     

基于探地雷达和深度学习的果树根径预测方法

针对果树根系相较于果树枝干或冠层难以观察和取样的问题,提出一种基于探地雷达和卷积神经网络的果树根系半径和深度预测方法。首先,使用开源软件gprMax构造所需的探地雷达A-Scan数据集;然后,将输入数据导入注意力模块,对特征信息重新分配权重,突出关键特征对模型的影响;最后,通过卷积层提取特征信息,通过全连接层将前面卷积层所学到的局部特征综合为A-Scan数据的全局特征,完成对根系半径和深度的准确预测。为了证明提出方法的可行性与有效性,在仿真数据和实测数据上分别进行实验。结果表明,该方法可以实现对根系半径和深度的有效预测,其中,在仿真数据上对根系半径预测的最大误差为2.9mm,R2为0.990,均方根误差为0.00068m,深度预测最大误差为11.2mm,R2为0.999,均方根误差为0.0020m;在实测数据上对根系半径预测最大误差为1.56mm,深度预测最大误差为9.90mm,总平均相对误差为5.83%,能够实现对根系半径和深度的准确预测。     

雷达信号对膜下滴灌棉田土壤水盐的响应研究

雷达信号是反映介质信息的重要依据,为探究雷达信号对长期膜下滴灌棉田土壤水盐的响应特征.试验采用中心频率为250 MHz的pulse EKKO PRO探地雷达,以未采用过滴灌技术的荒地为对照,探测滴灌应用年限年分别为11年和21年的两个地块,取实测剖面对比探地雷达波谱图像上的分层结果,结合电磁波时域和频域的方法,剖析电磁...     

基于CA-Markov模型的土地利用演化模拟预测研究

为了探究城市发展过程中土地利用变化规律及各类驱动力的影响,以北京市顺义区为例,基于2000、2005、2010年3期遥感影像解译数据,分析研究区域的土地利用类型的动态变化程度,并基于Markov模型定量分析了土地利用的转移方向及转化程度。结合GIS分析功能,探讨多种土地利用驱动力对于土地利用类型转移的影响,并采用模糊计算的方法,将各类影像土地利用转移的因子标准化,并利用GIS中加权线性方法将其整合,结合元胞自动机马尔可夫模型,模拟出2010年的土地利用分布,经验证模拟的精度高达81.41%,Kappa指数为0.776 9,得到了较为理想的结果,证明了方法的可行性及精度的可靠性。并以2010年的土地利用格局为基础,预测2020年的土地利用状况并分析2010—2020年10 a间的土地利用变化。分析结果表明,除草地、林地变化不明显,耕地、水域面积继续保持减少的趋势,但减小的趋势渐缓,建设用地仍在不断增加,但也逐渐趋于饱和的增长趋势。此研究可为当前及未来的土地利用规划、管理和生态恢复提供科学依据。     

砂壤土中目标物的GPR图像解译及土壤含水量反演

通过砂壤土人工土槽试验,对探地雷达技术在土壤剖面特征探测和土壤含水量测定方面的应用展开了研究。结果表明:通过对雷达图像的合理处理和解译,可以很好地获取土壤中异常体的位置特征信息;分析雷达波在土壤中传播速度的变化,明确基于探地雷达的土壤剖面平均含水量测定方法的适用性和准确性。为探地雷达技术在土壤学领域的应用提供了依据。     

基于GMS的地下水流数值模拟及参数敏感性分析

为提高地下水流数值模拟的精度,减小因水文地质参数不确定性而产生的误差,需要对数值模拟模型的水文地质参数进行灵敏度分析.在对老莱河流域某灌区地下水流数值模型识别和验证的基础上,采用因子变换法对渗透系数、给水度、大气降水入渗补给系数值进行敏感性分析.结果表明,地下水位对含水层的渗透系数最敏感,其次是大气降水入渗补给系数,河谷地区因含水层岩性变异度较大导致地下水位对该区参数变化较敏感.通过参数敏感度分析能够筛选出数值模型中的不确定性因素,从而避免模型调参的盲目性,提高区域地下水资源评价的可靠性.     

专用堆型对应的核主泵正反转流动数值模拟

为了研究核主泵在定转速工况下的正反转特性,采用相似换算法,基于SST k-ω 湍流模型与块结构化网格,对缩比系数为0.5 的核主泵模型泵进行数值模拟.定义流量从泵进口流向出口为“+”,反之为“-”.在正转工况下分别对-0.8Q_d到+2.0Q_d流量范围内的16个工况点进行计算、反转工况下对-1.4Q_d到+1.0Q_d流量范围内的14个工况点进行计算,得到其全特性曲线.计算结果表明:在相同流量工况下,核主泵正转时的扬程与转矩总是高于反转时的扬程与转矩,叶轮扬程与泵扬程存在不同的变化趋势;在正转工况下,在 -0.1Q_d到+0.4Q_d流量范围内,叶轮扬程曲线呈现反“N”型变化趋势;在反转工况下,在-0.4Q_d到+0.1Q_d流量范围内,叶轮扬程曲线呈一个明显的“V”型变化趋势;叶轮出口处产生二次流回流现象,这是正转小流量工况下叶轮扬程降低的主要原因,而叶轮与导叶之间过渡段区域内的环形高速带和叶轮流道内的大尺度涡是反转小流量工况下叶轮扬程降低的主要原因.     

多约束条件下复垦土壤水分的微波探测及标定

探地雷达(GPR)是一个采用微波技术对地下目标进行无损探测的技术,试验旨在揭示复垦土壤在多盐分及多重金属污染条件下,不同水分系列对探地雷达的影响程度,试验采用中心频率为400 MHz的天线。GPR探测的体积水分含量与烘干法存在较大的误差,在体积水分含量达到40%左右,二者的测量值非常接近,随着水分含量的降低,误差增大。GPR探测的体积水分含量、复垦土壤电导率、复垦土壤孔隙度密切相关。通过拟合,建立了复垦土壤体积水分含量的数学模型。能够提供实时的大田规模土壤水分数据,解决了复垦田块有效灌溉管理关键技术。     

基于HYDRUS-2D的地下滴灌下水分运移数值模拟研究

利用HYDRUS-2D软件模拟了地下滴灌条件下滴头周围黏壤土的土壤水分动态,并与田间观测进行对比;通过分析不同滴头流量对试验地土壤湿润模式的影响,明确了最佳灌水技术参数。结果表明,HYDRUS-2D软件模拟结果与观测值一致,体积含水率均方根误差为1.2%~4.5%,湿润范围均方根误差变化范围为2.1~3.87cm。     

基于MODFLOW与气候模式的矿区地下水流模拟

为了研究煤炭开采对地下水水位的影响,在分析研究区水文地质特征及地下水水位监测资料的基础上,通过构建研究区的三维地质模型、地下水流数值模型以及未来气候变化情景,对研究区的地下水流进行了模拟和预测,进而来探究煤炭开采过程中潜水水位的变化情况.结果表明:①煤矿在现状条件下开采,研究区的地下水补给总量和排泄总量分别为573.2...     

重力式地下滴灌土壤水分运动规律的模拟研究

基于非饱和土壤水运动理论,建立了重力式地下滴灌条件下土壤水分运动数学模型,用Galerkin有限元法推导了重力式地下滴灌土壤水分运动有限元方程,并通过试验进行了验证,在此基础上模拟分析了中壤土条件下的滴灌管道埋深、出水孔孔径、供水压力对简易重力式地下滴灌土壤湿润特征和滴孔出水量的影响。结果表明所建模型可以分析地下滴灌土壤水分入渗规律,在中壤土条件下,不同供水压力、滴孔孔径虽对重力式地下滴灌的滴孔出流量有较大影响,但对土壤湿润特征影响微弱,地下滴灌管道埋深对土壤水分湿润特征影响较大,这些结论可为重力式地下滴灌合理的设计及运行提供理论依据。     

摩托车可变配气正时发动机的循环仿真与分析

针对国内中小排量摩托车发动机的结构特点,研制了切换凸轮型线VVT系统,探讨了基于循环模拟进行VVT系统与发动机热力循环过程合理匹配的途径。建立了嵌入可切换双进气正时VVT系统的发动机循环仿真模型,通过实验测试对仿真模型进行了验证;分析了VVT控制策略和运行模式,对VVT机构配气正时参数进行了优化。实验表明:通过加装这种切换凸轮型线VVT系统能够有效提高JL156FMI型摩托车发动机的动力性和燃油经济性。     

基于探地雷达杂波抑制与偏移成像的树木根系定位方法

探地雷达在果树和古树名木养护管理领域具有广阔的应用前景。针对探地雷达采集的B-scan图像中杂波影响根系定位精度的问题,提出了基于鲁棒深度自动编码器(RDAE)、直接最小二乘法(DLS)和频率-波数域偏移(FKM)相结合的树木根系定位方法。首先,通过RDAE将零点校正后的B-scan图像分解为表示杂波的低秩分量和表示根系目标回波的稀疏分量,保留稀疏分量完成杂波抑制;然后使用DLS拟合目标回波形成的双曲线估算土壤的相对介电常数;最后,根据土壤的相对介电常数计算得出偏移速度作为频率-波数域偏移的输入进行偏移成像,获取根系的半径和深度信息从而完成根系定位。实验结果表明：RDAE方法在仿真和实测数据上的杂波抑制效果对比均值减法(MS)、奇异值分解(SVD)和鲁棒主成分分析(RPCA)有着更高的信杂比和改善因子,通过DLS估计的土壤相对介电常数均方根相对误差为3.84%,根系定位的最大半径相对误差和最大深度相对误差分别为8.5%、8.7%,能够完成根系位置标定,满足根系无损检测的需求,可为树木健康管理和移植提供决策支持。     

水泥混凝土路面板底脱空的判别方法

板底脱空是水泥混凝土路面首要的安全隐患,会使路面出现很多与之相关的病害,如错台、裂缝、唧泥和破碎板等;严重影响了混凝土路面的耐久性及使用性,甚至可能威胁到行人安全,所以准确的确定出脱空位置和脱空程度至关重要。笔者对目前常见的几种脱空判别法的具体工作原理进行了详细分析,指出了它们优缺点及改进方法,为今后板底脱空判别法的发展提供更多的选择。     

基于小波分析的玉米籽粒图像正形研究

近年来,通过对玉米籽粒的尺寸、外形、色泽等方面的研究,已获得了一些必要的单籽粒的视觉信息。但是,对于粮食作物而言,只有实现了作物籽粒的大规模、快速识别,才有可能在实际生产中得到广泛应用。为此,采用图像标记法,对含有众多的、散放的玉米籽粒图像进行处理,对标记图像中的像素进行逻辑判断,采用多尺度小波分析算法,实现籽粒分割、定位及正形。     

数值模拟在沈阳市地下水源热泵研究中的应用

以沈阳城区为例,通过对研究区水文地质条件概化,建立符合沈阳城区地下水源热泵采能区的水热耦合数学模型。探讨符合研究区水文地质状况的水流参数与热物理参数,确定符合沈阳市区水源热泵系统运行的边界条件,基于限差分法求解地下水流模型。介绍Visual MODFLOW软件在水源热泵系统研究中的应用,提出利用相应软件包求解数学模型的方法,为地下水源热泵系统的合理布局提供有效的数值理论求解方法。