探测水平（精选七篇）
探测水平 篇1
一、调研概况
调研时间为20分钟。调研卷分三部分内容, 即友情提示、表一、表二。友情提示中, 对学生的检测进行有效说明, 明确提示每表必须查6个字 (完成48栏) 才算合格, 提醒学生调研时要两表兼顾;表一着重检测音序检字法, 分为音序、音节、页码、组词四栏, 共20个字, 为本学期刚学及二年级下学期学过的字;表二着重检测部首检字法, 分为部首、剩余几画、页码、组词四栏, 共20个字, 80%为本学期才认识的字, 20%为将要学的字。字的选择及检测的形式, 难易度适中, 旨在了解小学三年级学生查字典技能掌握情况与运用水平。三类学校的调研总体概况如右图所示。
从图中可以看出, 调研的总体情况不理想, 呈现“三低一高”的态势:全区平均正确数比指标数差1.7, 正确率过低, 仅为84%, 个体正确率为100%的不足1.6%;优秀率仅12%;合格率仅43%;低分率却高于优分率, 达13%。且各类学校之间差距明显, 两级分化现象十分严重。同样是20分钟时间, 最低正确数与最高正确数相差121个;同样的时间, 最差的班级比最好的班级少查近11个字;正确率相差20.6;合格率相差81.8, 有2所学校合格人数均为0;优秀率相差34.9, 有6所学校优秀数为0;低分率相差达81.3。
二、原因分析及跟进调查
通过调研中的观察与分析, 发现造成“三低一高”的基本原因有以下几点。
学生运用字典不熟练, 手写与手查配合不协调, 隐性浪费时间, 导致查字典的速度慢;学生态度不端正, 没能按照友情提示中的要求完成习题, 甚至有抛开字典、在页码一栏乱填的现象;不会查, 有的连音序也判别不出, 在部首查字法中, 对于部首的查找错误率非常高, 大多是未正确掌握判断部首的方法, 特别是遇到结构复杂或结构简单的字、独体字、难检字时, 则乱写乱猜。
针对上述的查字典水平检测结果, 全面审视目前小学中年级段学生使用工具书的现状, 我又做了进一步调查, 结果大致相同, 可以用“两缺一无”来概括。
缺少使用意识:在读文章时, 遇到不认识的字就“跳”过去不读或含糊不清地混读, 碰到不理解的字词也置之不理;在写日记或写作文的时候, 遇到写不出的词语, 就干脆用拼音来代替 (即使是写一段简短的话甚至是造句, 都会用拼音来代替) 。种种现状都说明了这样一个事实, 当前小学中年级段小学生使用语文学习工具书的意识相当簿弱。
缺乏使用能力:不知该怎样使用, 查阅的速度也比较慢, 尤其是搜索、选择词意的能力较低。
无良好习惯:什么时候该用工具书, 平时应该怎么使用, 学生对此缺乏一种常规性的行为, 仅仅是凭老师的强调才偶尔地想起使用。
具体情况如上表。
三、思考及建议
“终身学习”的要义不在于知道什么, 而在于学会学习。要学会学习, 最重要的应是掌握学习方法, 而正确使用学习工具能促进更有效地学习。学会使用工具书正是终身学习理念的最确切的体现、最有力的诠释。因此, 从培养学生终身学习的高度去认识小学中年级段学生使用语文工具书能力的培养, 无疑是高瞻远瞩的。
著名语文教育家张志公从教学法的角度阐述自己研究传统语文教育后得出三条经验中的首条经验就是, “中小学各年级都根据教学需要把指导学生使用基础性的语文工具书作为一项重要工作。”可见, 小学中年级段学生正确使用工具书, 并且要有相当的运用水平, 应该被提到一定的高度来加以认识、考虑、操作, 这是值得所有语文教师深思的问题, 更是摆在大家面前亟待解决的问题。因此提出如下建议。
1. 学会筛选
学生手头的语文工具书可谓林林总总, 丰富多样。基本上是家长“一厢情愿”给准备的, 而学生对此却反应冷淡, 多数学生对手头上的工具书的使用率很低, 除了偶尔用《新华字典》之外, 其余只是摆设而已。基于这种现状, 应培养学生对语文工具书的选择能力。可先让学生去思考几种常用工具书的性能, 然后选择一种介绍, 重点对《新华字典》《现代汉语词典》两种工具书特点进行说明, 让他们明白工具书的价值在于实用。对手头的现在还不是经常能用到的工具书, 不纳入目前使用的范围, 而对上述两种工具书, 则应成为平时学习语文的好伙伴、好助手。
2. 经常使用
在看书读报中使用。让学生在每次读课外书刊、报纸的时候, 把一些精美的语句、片段摘录或剪贴下来, 再把不认识或不理解的词语通过各类工具书来解决;尤其应培养学生据词定义的能力, 引导其抓住中心词理解词语意思;还可以每天或每周进行小结, 让学生畅谈一下自己认识的生字、理解的词语以及所用的途径, 及时进行反馈与评比。
在写作日记中使用。针对学生在写作文或写日记时经常用拼音代替字词的弊病, 可先要求学生在写作时一气呵成 (目的是不中断孩子写作的思路) , 遇到写不出的字准许他们用拼音代替, 写完后, 再让学生用工具书把自己文章中的拼音转变成汉字, 或者采用交叉阅读的方式, 互当小老师, 把文中用拼音代替的字想办法补上。对学生这种意识的培养, 不能局限于眼前学习的需要, 要让他们确立起一种长远甚至是终身需要的意识。
在预习课文中使用。在预习中, 引导学生见到“生字词”就要想起工具书这位无声的老师, 逐步做到会读、会写、会解释、会运用, 不等、不靠、不放、不模棱两可。这种策略更主要的是培养查阅课外资料的能力, 教师应及时教会学生如何使用其他一些文献资料的初步知识和方法, 同时, 还要经常让他们去运用。
3. 加强训练
常用的音序、部首、数笔画三种查字法要让学生扎实熟练地掌握, 并要落实于学习实践, 提高速度与正确率。
对几种常规工具书, 还要注意使用的科学性、快捷性、实用性。首先给一定数量的字或词, 考虑该使用哪类工具书后确定使用方法。再让学生在反复练习过程中, 学会正确、熟练地使用《新华字典》《现代汉语词典》等常规性的工具书。最后, 还要让学生知道使用工具书的好处, 我们要善于通过一些相关情境的营造来达到激发使用工具书的欲望, 让使用工具书成为语文学习的切实需要。因此, 语文教师要加强指导、引导, 让学生习得正确使用工具书的方法, 更要进行辅导、诱导, 使学生学有所趣, 学有所得, 在动态的学习过程中, 逐渐建构知识、能力、方法、习惯, 逐步学会用工具书迅速准确地查找相关的信息, 从而为终身学习铺垫坚实的基础。
探测水平 篇2
某煤矿位于准葛尔盆地南缘,矿区分布在七道湾背斜南冀、八道湾向斜北翼,呈向南倾斜的单斜构造。地层走向北东67°,倾向南东157°,倾角40°~51°。全区地面标高平均800 m左右,地表植被稀少。以成因类型划分,主要为构造剥蚀地形。
矿区矿井主要开采42#、43#和45#煤层。煤层之间含矸5~8层,其中大部分单层矸石厚度小于0.3 m;矸石岩性主要为粉砂岩、炭质泥岩以及泥质粉砂岩。43#煤层北巷局部揭露煤层底板泥岩,煤层底板节理、层理较发育,其中的泥质胶结遇水后可能造成巷道底鼓、帮鼓、片帮,影响巷道围岩稳定性,需加强底板处的超前支护,防止底鼓、片帮事故发生。矿井煤层顶底板的地质特征如表1所示。
2 探测目的
由于该巷道出现了顶板下沉、两帮鼓出收敛等问题,地质雷达为揭示43#煤层北采区巷道围岩裂隙的发育程度,以便为该处巷道支护设计提供科学依据,针对巷道围岩地质构造和采掘布局特点,借助地质雷达探测技术在该煤矿北采区+600水平东翼43#煤层北巷进行探测。
3 探测仪器
探测设备采用SIR-20型地质雷达光谱电磁仪。地质雷达(GPR)技术由发射部分、一体化主机、接收部分以及配套软件等组成[1,2],是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术。该技术的原理是通过发射天线以一定角度的波束角向地下发射高频电磁脉冲波。当电磁脉冲波在传播途中遇到分界面时,由于两侧介电常数的差异而产生反射。反射的电磁波被接收天线接收后,经过转换处理为电信号传到主机,再经滤波、增益恢复等处理后,形成可视化的雷达探测图像,如图1所示。
地质雷达探测仪根据反射所形成的电磁波图像剖面的振幅与频率、旅行时间及同相轴形态,可以推断出介质的大小、埋藏深度及形状等特征参数。当发射和接收天线沿介质表面逐点同步移动时,就能不断得到各介质内部的剖面图像。
由于不同的介质具有不同的物理特性,也具有不同的介电常数,所以当雷达发射的电磁脉冲波经过介质界面时,因介质的介电常数不同而发生方向改变,即反射被接收天线所接收[3,4]。公式(1)反映了介电常数与反射系数之间的关系:
式中:Ri为反射系数;ε1、ε2分别为反射界面两侧的相对介电常数。
该探测技术所发射的高频短脉冲电磁波在介质传播中遇到采空区等目标体时,因目标体与周围岩体存在电性差异而产生反射波,并且被接收形成雷达探测图像。通过对图像剖面的同相轴追踪,就可以测定出目标体反射波的旅行时间T,同时可根据电磁波在介质中的传播速度,推算出目标体所在的埋藏深度。电磁脉冲波在地下岩层中的传播速度可近似用代替,则:
式中:h为地层底界面深度,m;c为电磁波在空气中的传播速度,0.3 m/ns;εr为材料的相对介电常数;T为电磁波传播往返的时间,ns。
4 探测巷道目前的支护方案
根据《北采区+600水平东翼43#煤层巷道布置设计图》,+600水平43#煤层东翼北巷为回风巷。巷道断面设计为圆弧拱形,断面净高3 000 mm(掘进高度3 100 mm)、净宽4 000 mm(掘进宽度4 200 mm),净断面积10.6 m2(掘断面积11.13 m2),其断面支护设计方案如图2所示。
具体支护方案:巷道施工采用锚网+钢带+锚索联合支护,锚杆规格为ø20×25 000 mm等强金属锚杆,预紧力为100 N·m。顶部锚杆间排距为800 mm×800 mm,帮部锚杆间排距为700 mm×800 mm,锚固方式为端头锚固。采用120 mm×120 mm×8 mm铁托盘。沿巷道中间布置2排ø17.8×10 000 mm钢绞线锚索,锚索排距为3 m。
巷道设计总长3 192 m,其中吊装硐室长16 m、超前支架硐室长14 m、材料硐室长10 m。吊装硐室采用11#矿用工字钢支架支护,支护设计方案如图3所示。
5 探测结果与分析
5.1 距1#煤门850~900 m断面顶板探测结果
该煤矿北采区+600水平东翼43#煤层北巷距1#煤门850~900 m断面顶板地质雷达探测结果如图4~6所示。
由图4可知,在所探测深度区域内存在明显的地质分层,垂向2.5 m及5.0 m处分别出现了较为明显的分层界面,在垂向测程7.5 m以下部分主要为同种岩层。由图5可知,在2.5 m和5.0 m处反射波发生突跃,且该处波形极性为负,其中反射波从高速转入低速,而相对介电常数则由小逐渐变大并且振幅(能量)较强,预示着该区域内可能存在软弱结构。因此判定该处围岩的松动圈范围为2.5 m,塑性区范围为垂深2.5~5.0 m。由图6可知,在沿走向整个探测区域内垂向0~5.0 m范围内,反射波形出现了几条线性同相轴并且其振幅(能量)偏大,预示着该区域内存在地质结构分层;在垂向5.0~7.5 m范围内岩体相对较为稳定,判定为弹性区;在垂向测程7.5 m以下反射波形没有出现大的波动变化,较为均匀稳定,说明该处岩层结构较完整。
5.2 距1#煤门850~900 m断面南帮探测分析
用同样方法对该段巷道南帮进行地质雷达探测,其结果如图7~9所示。
从图7可知,在垂向2.5 m和4.5 m范围处线扫描图颜色发生变化,反射率相对较强,说明此处存在岩性不同,在所探测深度区域内存在明显的地质分层界面。从图8可知,在2.5 m和4.5 m处反射波发生突跃,且该处波形极性为负。由反射波的频谱特性分析表明,入射波形与反射波形极性正好相反,波速从高速介质进入低速介质,振幅(能量)较强,岩层介电常数则由小向大穿透,推断该处岩层处于整体破碎状态,预示着该处区域内可能存在岩体软弱面。因此判定该处围岩的松动圈范围为2.5 m,塑性区垂深范围为2.5~4.5 m。由图9可知,在垂向4.5~7.5 m区间内,沿走向测程范围内的波形总体分布呈现黑色区域,反射波形很均匀,但振幅(能量)较大,总体平稳,判定该处岩层结构的弹性区范围为垂深4.5~7.5 m。但在走向0~15 m和40~48 m、垂向测程7.5~17.5 m范围呈黑色区域,反射波的密集程度很高,频率较高,且同相轴不连续,振幅(能量)偏移较大,说明此范围内岩体结构比较破碎,存在分层界面。
5.3 距1#煤门850~900 m断面北帮探测分析
该巷道北帮地质雷达探测结果如图10~12所示。
由图10可知,在所探测深度区域内存在明显的地质分层以及岩层结构面,将探测范围内的整个地层划为3层,其中沿垂向1.2 m及4.5 m处分别出现较大的同色反射分层界面,垂向测程8.0 m及以下主要为同种颜色部分,未出现明显变化。由图11可知,在1.2 m和4.5 m处反射波发生突跃且波形极性为负,反射波相对介电常数从小到大,从高速转入低速,振幅(能量)较强,预示着该处区域内存在岩体软弱面。因此判定该处围岩的松动圈范围为1.2 m,塑性区范围为垂深1.2~4.5 m。由图12可知,在沿整个探测区域内垂向8.0 m处反射波波形总体分布呈现出线性同相轴并且波形振幅(能量)较大,预示着该区域内在垂向测程4.5~8.0 m范围为巷道岩体破碎的弹性区。此外,在8.0 m以下部分,反射波形未出现高振幅的瞬时变化点,说明该区域岩层完整。
5.4+600水平东翼43#煤层北巷探测小结
+600水平东翼43#煤层北巷距1#煤门850~900 m断面顶板地质雷达探测结果:顶板松动圈为2.5 m,垂深2.5~5.0 m范围为塑性区,垂深5.0~7.5 m范围为弹性区,7.5 m以下范围为原岩应力区;断面南帮松动圈为2.5 m,垂深2.5~4.5 m范围为塑性区,测深4.5~7.5 m为弹性区,7.5 m以下范围为原岩应力区;断面北帮松动圈为1.2 m,垂深1.2~4.5 m范围为塑性区,4.5~8.0 m范围为巷道岩体破碎弹性区,在8.0 m以下部分原岩应力区。
6 结论
通过对该矿北采区巷道的松动圈测试和地质雷达探测,得出了该巷道的围岩裂隙发育情况和松动范围。从探测结果可知,+600水平东翼43#煤层北巷断面松动圈范围平均值为2.3 m,塑性区范围为2.3~4.5 m,弹性区范围为4.5~8.5 m,8.0 m以下部分为原岩应力区。
综合以上分析认为,在巷道当前承载结构条件下,目前的支护设计方案基本满足该煤矿北采区巷道围岩裂隙发育程度和松动圈分布范围对支护的要求,可以保持巷道的稳定。但由于巷道长度及地质条件的复杂多变,建议对探测出的松动圈范围较大区域加强支护。
摘要：借助松动圈测试仪和地质雷达对某煤矿北采区+600水平东翼43#煤层北巷的扰动范围进行探测,基本确定了巷道围岩松动范围和支护范围,总结出不同巷道中的裂隙发育程度、围岩松动范围和破碎程度,为巷道稳定性评价及支护设计提供了依据。
关键词：地质雷达,围岩扰动探测,巷道稳定性评价,支护设计
参考文献
[1]孟庆彬,门燕青,杨以明,等.巷道围岩松动圈支护理论及测试技术[J].中国矿山工程,2010,39(3):47-51.
[2]宋宏伟,王闯,贾颖绚.用地质雷达测试围岩松动圈的原理与实践[J].中国矿业大学学报,2002,31(4):370-373.
[3]孟庆彬,乔卫国,林登阁,等.地质雷达测试巷道围岩松动圈的原理及应用[J].矿业安全与环保,2011,38(2):37-39.
探测水平 篇3
1.1 施工方法及原理
在主运输石门迎头采用瑞利波探测仪对掘进前方进行物探施工, 瑞利波法的工作过程是在放炮点上产生一个瞬态冲击振动作为震源, 该震源产生一定频率范围的瑞利波, 不同频率的瑞利波叠加在一起, 以脉冲震波的形式沿介质表面传播, 在距震源处的测线上, 采用纵观测系统, 即震源和传感器排列在一条直线上, 且垂直于探测方向, 并保证激震方向、传感器方向与探测方向一致。
在不断总结施工方法和技术的基础上, 确定了瑞利波的最佳接收窗口, 道间距设定为100 cm左右较为合理。为了保证到达近测点瑞利波能充分生成并减少体波等干扰, 一般取偏移距等于道间距, 震源激发点距第一个传感器也布置约100 cm左右。由于采用的是“点状”探测, 探测结果是C&D的中心点, 显然C&D点的探测结果是由A&F (5Δx) 、B&E (3Δx) 、C&D (Δx) 叠加而成。
通过敲击圆形机座产生瞬态冲击振动, 以脉冲震波的形式沿介质表面传播, 最后通过传感器反应给主机。然后将原始数据在井上进行分析处理。
1.2 瑞利波数据处理
在完成井下数据采集后, 就可以进行瑞利波数据处理了: (1) 将数据结果导入到数据处理软件中。 (2) 因探测目标位置与探测点距离较远, 因此选择“深层频散曲线”进行数据处理。 (3) 选取速度, 根据探测区域的探测目的不同, 这次探测选择关注单个测点情况, 选择半自动。 (4) 打印数据处理结果。 (5) 根据收集到的巷道岩层地质情况, 结合三维地震资料和综合地质柱状图分析处理结果, 得出结论。
1.3 瑞利波探测结果
图1中主运输石门迎头前方5 m范围内受炮掘扰动的影响不作为分析范围。从图中可以看出巷道前方8~15 m、40~60 m存在异常。由于煤和矸属于两种不同的介质, 因此传播的速度和震动的频率也是不同的, 根据煤层底板等高线及相关地质资料分析得出探测点前方8~15 m范围内为构造异常区, 探测点前40~60 m附近为煤层。
2 钻探:千米钻机探测
千米钻机在集团公司范围内得到了较好的推广运用, 利用千米钻机具有的定向功能, 能够实现“指哪打哪”的探测目的, 根据物探结果显示的异常区及煤层范围, 能够有的放矢, 减少无效进尺, 提高探测的准确性和成孔率。
2.1 设计
根据巷道开拓布置图及相关地质资料, 在辅助运输石门顶板距煤层7 m线处布置钻场, 在钻场内依据探测、瓦斯抽放的目的, 设计布置了5个千米钻孔, 以解决瓦斯抽放及探测地质异常区及煤层的问题。
2.2 探测结果
5个千米钻孔共有10个见煤点, 根据见煤点情况, 在原有三维地震等高线的基础上参照千米钻机轨迹的3#煤层底板高程对煤层底板等高线进行修正, 得出揭煤区域的探测煤层底板等高线图, 可以看出煤层赋存状态。
3 综合分析
根据物探和钻探结果综合分析, 得出主运输石门揭煤区域的巷道剖面图。根据物探结果结合相关地质资料, 得出物探点前8~15 m范围内发育有一条小型断层、40~60 m范围内为巷道内揭煤区域。
4 物探和钻探技术相结合的工作流程
掘进工作面超前探测:采用瑞利波进行超前探测后, 在工作面迎头或帮部施工钻场, 采用千米钻机进行钻探, 根据经验, 每次钻探钻孔设计长度500~600 m为宜, 利用千米钻机精确定位的功能, 对工作面出现异常区的情况, 进行加密钻探, 确定异常区范围, 及时调整巷道坡度, 指导生产。每次物探、钻探工作结束后, 对掘进工作面进行一次防治水许可评价。
回采工作面超前探测:对形成的回采工作面首先采用无线电波坑道透视探测, 圈定工作面内部异常区;采用瞬变电磁法探测底板的富水性。对物探圈定的异常区范围进行钻探验证, 利用千米钻机可以结合长距离钻孔施工的特点, 选择合适位置, 对异常区进行探测, 探测异常区域的煤层顶底板, 根据钻孔返水及见矸、见煤情况, 结合现有的地质资料, 对异常区进行分析, 得出结论, 完成回采工作面防治水安全许可评价。
5 物探和钻探技术相结合应用应注意的几个问题
1) 高密度直流电法探测技术也有自身的缺点, 由于其采用直流电场的全空间三级超交汇技术, 容易造成异常区的误判, 对异常区的富水性也无法做出准确判别, 物探结果存在多解性, 对实际工作产生影响。
2) 千米钻机机身过大, 考虑到受综掘机影响, 断面小不易钻机的前移, 对倾角较大时钻探不方便施工。因此选择在巷道合适位置, 施工钻场, 利用千米钻机定位准确、钻孔距离长、覆盖面广的特点, 对异常区进行钻探验证。
3) 物探结果存在多解性, 要求技术人员对物探地点选择、工作面的导电体的控制等物理因素严格要求, 在物探前, 切断工作面供电及有可能影响物探结果的物质;钻探过程中要求对岩性跟踪判断, 对飘钻现象等问题进行综合分析。
6 取得的成效
经巷道掘进验证表明, 巷道掘进前方13 m范围内存在一落差3 m的小型正断层, 巷道掘进前方40~80 m范围为揭煤区域, 与探测预计结果相符。今后在物探数据分析方面还要加强观测, 总结经验, 提高物探的精细分析能力, 准确判断构造的类型和落差。可以相信, “物探+钻探”的综合探测手段具有较大的技术优势和前景, 可以为地质构造的判断和煤层赋存情况探查提供较为有效、根本的技术途径。
参考文献
[1]李向银.试论矿井超前物探与超前钻探综合利用技术[J].中国新技术新产品, 2013 (7) .
[2]李萍.煤矿井下综合物探超前探测技术与应用[J].煤田地质与勘探, 2012 (4) .
水声探测技术综述 篇4
水声遥控系统框架、应用情况, 发展情况近年来, 由于军事和海洋开发的要求, 人们开始越来越重视水下通信系统的研究与开发。由于电磁波在水中传播时衰减严重, 而声波是人类迄今为止已知的唯一能在水中远距离传播的能量形式, 所以海洋中检测、通信、定位和导航主要利用声波。
2 声波检测原理
声波 (或超声波) 所测的声学参数是:被检测介质L距离内的声波传播时间T、波幅A及波动的振动频率F。介质内声波的传播, 是质点弹性振动的传递过程, 由弹性理论可知, 在无限介质中不考虑体积压力作用时, 用位移表示的各向同性的理想弹性体的波动方程如下:
式中E为弹性模量, G为剪切模量, 为泊松比, Cl和Ct为纵波及横波传播速度。可见只要测得纵波及横波传播时间, 计算出Cl及Ct, 由 (4) (5) 可算出介质的动弹性力学参数E, G及σ。此外声速还反映介质的密实程度及各种不连续面, 缺陷及结构特征。
3 水声换能器
水声换能器是把声能和电能进行相互转换的器件。在声纳中的地位类似于无线电设备中的天线, 是在海水中发射和接收声波的声学系统。其中把声能转换为电能的换能器叫作接收器或水听器;把电能转换为声能的换能器叫作发射器。有些声纳用同一只换能器来发射和接收声音;另一些则使用分开的发射器和水听器。通常按换能器的机理把水声换能器分为5类。
3.1 动圈换能器
载有信号电流的环形线圈在磁铁的环形缝隙中, 的恒定磁场里运动线圈的运动传到与外壳相连的膜片上向外部介质辐射声波这种换能器被广泛用作水下宽带校准声源。
3.2 静电换能器
当在一个介电媒质分开的表面充以不同电荷时, 将互相吸引而产生力当电荷变化使力改变时, 可以使与它相连的膜片运动从而向外辐射声波静, 电换能器在空气中有广泛应用如电容传声器但在。水声中应用很少。
3.3 可变磁阻换能器
它是静电换能器的磁学类比改变通电线圈中的电流引起磁极面间缝隙中力的变化产生膜片的振动从而幅射声波
3.4 磁致伸缩换能器
它最适合于在声阻抗较高的介质如海水中工作在水声中广泛应用。
3.5 压电换能器
它可以由真正的压电材料如石英也可以是由已极化的电致伸缩材料, 如特种陶瓷目前用的较多的是钦酸钡错钦酸铅。
4 信号处理
随着信号处理技术的迅速发展, 特别是以数字信号处理器及其相关算法为技术支撑的数字滤波技术的出现, 使得信号滤波处理的性能得到了大幅度的提高。在水声信号处理器的研制中, 采用了针对性的自适应滤波模块, 应用现代数字信号处理技术和相应的软件算法对海洋环境条件下的水声信号进行处理, 从而克服了海洋环境噪声、自噪声及干扰信号, 增强了被测信号的有效性, 并顺利实现了海洋复杂环境条件下水声信号处理功能。自适应系统最大的特点是具有时变和自动调整性能。它可以通过自身与外界环境的接触来改善自身对信号处理的性能, 而无需知道信号的结构和信号的实际知识, 假如一个自适应滤波器输入的仅为有用信号, 它可以调整为一个全通滤波器;若输人为有用信号并掺杂噪声, 则可自动调整为一个带通滤波器。海洋环境条件恶劣, 海洋环境噪声和传感器的自噪声, 使得水下声信道的信号变得十分复杂, 在水声传感器使用中, 往往很难获得水声信号的统计特性, 自适应信号处理方法恰好为传感器性能的提高提供了条件。自适应滤波技术在水声信号处理器中的应用, 不仅解决了对已知信号的自动滤波和跟踪, 系统结构也更为简化, 动态性能大为改善, 而且还缩短了信号的处理时间, 使信号实时处理变为了现实。
5 水声探测技术的应用进展
水声探测技术在海洋观测和水下目标探测中占有很重要的地位, 是实现水下目标遥测的主要手段, 但以前偏重于军事应用。随着冷战时代的结束, 大量军事应用水声技术转向民用, 海洋声探测技术将会得到较快的发展。目前, 国际上比较成熟或正在发展的海洋声探测技术是海流剖面测量技术、声成像技术、鱼群探测技术、声层析技术、声学多波束测深技术及声通讯技术。合成孔径声呐是利用接收基阵在拖曳过程中对海洋中目标反射信号的时间采样, 经延时补偿构成目标的空间图像。它以小孔径的基阵获得大孔径基阵才具有的分辨率, 国际上一直到1992年才在技术上有所突破, 并且出现了被动和主动两种工作方式的合成孔径声呐, 1995年完成了实验样机, 作用距离达到400m, 分辫率达到10cm。国外目前的发展趋势是提高分辨率和作用深度。声层析技术是美国人于1979年提出来的概念, 其原理类似于医疗器械CT, 它通过溯量声速传播的时间来计算传播路径上的平均温度, 通过测量声在双声线传播的时间差来测量上升流、通量、涡流等动力参数AT () c计划利用了声层析中的测温方法, 可以监测两点之间万公里级距离内的温度平均变化, 从而监测气候波动与温度渡动之间的相关关系。我国已经参加了ATo C计划。这是目前国际上很热门的一项研究计划和实验技术。水下声多媒体通讯技术在水下声图像、数据及语音通讯中有重要应用价值, 是很有开发前景的高技术, 关键要解决的问题是增加传输距离, 提高图像的分辨率, 降低误码率。国外正在研究100km级的声数据传输技术。目前6km左右的声数据传输技术已成熟, 并已商品化, 波特率为1200, 国内已开展了一些研究, 取得较好的成果。
6 结论与展望
海洋环境要比陆地环境更为复杂、更为恶劣、更为多变。在海洋环境下作业将遇到盐雾、海水、高压、台风、大浪等恶劣环境的干扰, 长时间工作的水下仪器设备还要受到海洋附着生物的污损, 海上试验仪器设备还可能受到渔民的干扰。这些环境条件都为海洋观测技术的发展增加了很多的风险.也增加了很多的困难。一台经室内检测和试验非常优良的仪器设备, 投入海上使用时, 会因细小的水密不良或盐雾对接插件的腐蚀, 使全套仪器功能损失殆尽, 变为"废铜烂铁"或根本不能工作, 而这套仪器有可能投入数百万元的巨资因此发展海洋高技术要有良好的经济支撑能力, 会有较大的风险。另外, 海洋环境的多变性, 也增加了海洋技术发展的难度。如卫星遥感在陆地环境和资源遥感探测中已发挥了重大作用, 地理信息系统 (GIS) 也已获得较为广泛的应用, 但卫星遥感在海洋环境和资源遥感探测中的资料利用率却相当低, 要在海洋上建海洋地理信息系统 (GIS) 也是相当困难的事。因此, 对海洋环境的监测往往要求实时连续监测, 以期能较为真实地反映海洋环境, 这也增加了海洋观测技术发展的难度。
摘要：随着海洋开发的日益深入, 用于水下探测的相关技术越来越受到人们的重视。水声测深技术作为用于水下探测的一种重要技术, 主要用来测量水中物体的位置及形态和对水下地形的描绘。本文简要介绍了水声探测的基本原理, 分析了其中的关键技术, 并对其未来的发展进行了展望。
关键词：水声,探测,技术
参考文献
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新型癌症探测器 篇5
医学研究报告指出, 如果人体内存在癌症, 癌细胞会释出一种特有的气味。此前, 有些国家训练嗅觉发达的狗来识别癌组织的气味, 用于诊断探癌, 且成功率非常高。
Breathotron除了可以“嗅”出人体癌细胞的气味, 还可以嗅出肺炎、肠道感染疾病和超级病菌梭状芽胞杆菌的“味道”。
探测水平 篇6
WeaponWatch狙击手探测系统的红外传感器和超高速数据分析能力使作战人员能够瞬时探测、定位和分类各种武器威胁.该系统的主要功能包括昼夜实时探测武器射击, 其视场范围为120 °, 传感器可以静止固定也可以安装在移动平台上, 可同时对几十种武器射击进行识别.通过将方位、俯仰和距离信息转换成地理坐标信息来定位发动攻击的武器, 该系统与平台武器制导系统综合可以调整速度和方位.利用各种武器数据库发射特征信息对探测到的各种武器诸如小型轻武器、狙击手来复枪、机枪、火箭弹、单兵便携式防空系统、坦克、迫击炮、火炮等进行分类.该系统可以在超出这些武器系统的有效距离外探测到其发射.系统在可瞬时对探测到的武器类型和地理定位做出响应, 向综合传感器、武器系统和其他系统发出提示, 同时向指挥员和控制系统传输探测和响应数据.该系统的用户接口通过人在回路交战控制方式提供详细的视频信息.
通信截获探测技术分析 篇7
本文介绍了截获机的探测性标准、检测技术的实现方法和四种通信截获探测的技术及其实现方法, 并对他们的探测性能进行比较。
1、可探测性标准
截获机的任务是探测是否存在通信以及在某一特定区域内搜寻通信方的位置。通信方信息的传送所占用的时间不是连续的, 只会占用一个时间间隔, 所以截获机就需要一个合适的高探测概率, 在这个概率下, 截获机就可以发现消息的存在, 此时的探测概率PD就被认为约等于1。有时系统设备的噪声会引起虚警, 这是探测方不希望出现的, 所以对于虚警的出现概率应当设置为非常低的水平, 有时可允许每次搜索或每天一次出现, 典型的探测概率PD=0.9, 虚警概率PFA=10-6。
2、检测技术实现方法
截获检测技术的方法是多种多样的, 都归结于两种基本的方法:
第一种方法是采用宽带探测器在带宽上匹配宽带通信, 然后整合整个带宽上的能量进行检测;第二种方法是采用多路窄带的探测器, 使它的滤波器带宽和探测器的积分时间相匹配, 匹配出跳频信号每一跳的带宽和时间。在第二种方法中, 各种可实现的结构之间的最基本的区别在于决策程序, 这里的决策程序是判定跳频脉冲检测数据是否有信号传输。以上两种方法主要有下列几种类型:
3、探测器类型
3.1 宽带能量探测器
目前为止, 最基本的、实现起来最简单的探测器是宽带能量探测器或辐射计, 其组成如图1所示, 宽带探测器由中心频率为f0、带宽为W的带通滤波器、平方律操作后的T秒型的积分器和一个判决器组成。其中, 带宽W等于总跳频扩频带宽Wss, T秒积分器每隔时间T就会重置, 判决器的作用是把积分的结果和门限值进行比较, 最终确定每个T秒间隔内是否有信号收到。T的大小通常有由发出消息的长度TM决定。当消息的时间TM是短暂或不连续时, T通常设置成消息持续时间的最大值。 (如图1)
当TW=TMWss (在前面给定典型的探测概率和虚警概率下, 较大值应当为1000以上) , 信噪比通过下式表示:
这里的Q是高斯概率积分, 对于典型的探测概率PD=0.9和虚警概率PFA=10-6, 可以得到d=6 (7.8dB) 。在给定了扩频带宽和消息长度后就可以进行计算了, 从式3.1.1可知只要通信的最小信噪比S/N0比计算值大, 就可以判定有通信存在。
3.2 最优多通道跳频脉冲匹配探测器
从式3.1.1可以看出, 宽带探测器性能中的信噪比S/N0与扩频总带宽WSS的平方根成正比。实际上, 所有基本的平方律探测器的信噪比都正比于带宽的平方根。因此, 如果能有效的降低带宽, 就能获得较大的信噪比。
唯一的可以有效降低带宽WSS的可行的方法是将总带宽分为K个信道, 划分后的带宽Wk=WSS/K, 这样每个信道就形成了单独的基本的能量探测器, 对于K个信道的输出结果进一步的处理就可以得到总的探测结果。其实现框图见图2:
可以证明, 不考虑跳频频率单位带宽Wh和每跳的时间间隔Th而随意选择K的值, 将导致多通道跳频脉冲匹配探测器的性能不如宽带能量探测器。优化的方法是将每个单独的信道在带宽和时间上匹配每个单独的跳频脉冲, 即WK=Wh, T=Th。
最优的多通道探测器是拥有NT个信道 (NT的数值是在Wss存在的跳频单元的个数) , 并且采用了似然比决策算法, 每个信道组成一个能量探测器, 每一跳结束后在输出端求和, 消息中所有NT跳的和最后相乘, 结果与门限值L相比较, 最后判断探测器的输入端是否有信号。
最优的多通道探测器性能表达式是不存在的, 原因是不能得到一个输出的概率分布函数。但是当Nh较大 (例如大于100) 时, 就可以通过高斯统计的方式得到接近真实值的结果。信噪比S/N0由下式给出:
其中, I0是第一类零阶修正的贝塞尔函数, d已由式 (3.1.2) 给出。
由于:
作为典型的跳频, 可知
所以可以得到:
当代人 (3.2.1) 后, 可得到:
可以证明采用最优多通道探测器比使用宽带探测器的探测性能好。例如, 当WssTM=8×109, NT=106, 最优探测器有11.1dB的优势。如果能够充分实现, 这将使宽带探测器的探测范围增加四倍。很明显, 评价最优探测器的良好的性能是比较复杂的, 这既体现在功能组成上, 也体现在信道数量上。正如上面的例子, 探测器必须有一百万个信道, 这一点受限于规模、功率以及开支上, 即使是在MIC和LSI领域, 最优探测器也是难以实现的。一个更接近现实的方法是, 优化部分波段的滤波器集束组合器。
3.3 滤波器集束组合探测器
与最优多通道跳频脉冲匹配探测器相比, 他们在能量探测器部分是相同的, 但是, 在每条信道的判别部分的门限值已经替换为K。这样, 每条信道就可以在每一跳的时间内探测信号的有无, 各自结果的输出就是逻辑上的1或0, 所有的结果再进行或运算 (例如, 如果所有的单独的信道判定的结果是逻辑上的1, 那么最终与运算的结果为1) , 或运算输出的逻辑值1是消息持续时间内所有跳的累积值。例如, Nh=TM/Th, 最后的结果将会与门限值l进行比较以判定是否有消息被探测到。
滤波器集束组合探测器相比最优多通道探测器最明显的优点是其比较简单的判定结构, 这种简单付出的代价是在同样的探测概率和虚警概率下探测需要较高的信噪比。从获得信噪比所需要的花费来看, 相对于多通道探测器, 滤波器集束组合探测器的复杂度是比较现实的的技术。然而, 即使独立的信道和他们输出组合器是简单的, 就实际来说, 一百万个信道要达到上述性能, 其维护也是难以实现的。
3.4 部分频带滤波器集束组合探测器
部分频带滤波器集束组合探测器是简化的滤波器集束组合探测器, 它减少了最优或最大的信道数量。假定所使用的信道数NT’
一种观点认为部分带宽探测器的性能损失要考虑每一通道探测的探测概率和虚警概率。如果发送信息足够长 (目前, 假定它是无限长或是连续不断的) , 那么, 平均而言, 实际每跳探测概率为PDI’=PDIPhit, 然而, 每一跳的虚警概率没有变化, 因为它总依赖于不命中的情况。现在, 既然PD和PFA是性能的实际标准, 使用关系见下式:
式中反映了每个通道的概率和虚警概率。从而可以得到:
但是, 由于Phit=f, 很容易就看到PD’=PDf和PFA’=PFAf, 即信道减少因子的存在减少了原来的概率。有两种方法可以恢复理想的性能:
(1) 通过提高1/f, 提高每条信道的探测概率和虚警概率, 这需要跟全频带相类似的比较高的信噪比。
(2) 通过提高1/f, 提高Nh, 这意味着信息由于1/f的影响必须长一些, 但是, 由于截获机不能控制信息的持续时间, 提高Nh就不会是一种可行的方法。
可见部分频带滤波器集束组合探测器除了需要较大的信噪比外, 在性能上可以等同于全频段的滤波器集束组合探测器。
4、结语
以上就是对几种类型探测器的探测性能分析, 经过分析、比较, 宽带能量探测器是最实用并且目前应用最广的类型, 最优多通道跳频脉冲匹配探测器在技术上难以实现, 但是在性能方面从理论上滤波器集束组合探测器以及部分频带滤波器集束组合探测器都是多通道跳频脉冲匹配探测器的次优版, 性能虽不及最优多通道跳频脉冲匹配探测器但必将成为日后应用的主流探测方式被广泛应用于低截获通信领域。
摘要：在严峻的无线电侦测和电子干扰环境下, 为了能够更好的得到隐蔽通信的途径, 本文给出了通信截获可探测性的标准、截获探测技术的实现方法, 并对四种类型的探测器进行了一定的研究和探讨。
关键词：隐蔽通信,截获,探测
参考文献
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