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地球物理学报 2022年第12期65卷 4569-4582页

作者：陈畅王赟郭高源操玉文李帅张东明菅一凡汪超中国地质大学(北京) 地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院 “多波多分量”研究组北京100083 北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京自动化控制设备研究所北京100074 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

光纤旋转地震仪具有宽频带、高灵敏度、便携等优点,在地震旋转运动的观测中有着广阔的应用前景.光学旋转地震仪的性能会受观测环境噪声的影响,因此,在低噪环境下测试仪器的自噪声、验证其对远震信号的分辨能力是非常有意义的.利用淮南... 详细信息

光纤旋转地震仪具有宽频带、高灵敏度、便携等优点,在地震旋转运动的观测中有着广阔的应用前景.光学旋转地震仪的性能会受观测环境噪声的影响,因此,在低噪环境下测试仪器的自噪声、验证其对远震信号的分辨能力是非常有意义的.利用淮南停产的潘一东煤矿-848 m的地下巷道空间,我们开展了深部地下地震联合观测试验,对比了R-2型电化学式旋转地震仪与FOS1、FOS2、FOS3三种光纤旋转地震仪的自噪声水平,及其记录的远震Love波信号垂向旋转分量与切向加速度的相干性.观测与分析结果表明:光纤旋转地震仪的灵敏度高于R-2电化学式;较小的体积使得FOS3型六分量地震计的自噪声较高,而相对大体积的FOS1型单分量与FOS2型双分量光纤旋转地震计具有更低的自噪声和Allan方差,能有效捕获1000 km左右的远震旋转信号,且二者观测地震事件的波形具有较高的一致性.表明深地环境可用于光纤旋转地震仪的自噪声测试和比对,且有助于国内旋转地震仪性能的提高.

关键词：光纤旋转地震仪深部地下自噪声 Allan方差

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视频引导的手持式高速光学相干层析成像系统研究

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中国激光 2024年第9期51卷 207-214页

作者：刘硕朱疆陈旭东王重阳马宗庆孟晓辰樊凡北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京102206 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京102206

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

关键词：医用光学光学相干层析成像手持探头图像配准

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小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

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水力发电学报 2024年第2期43卷 1-14页

作者：祁生文刘方翠徐梦珍王学良薛雷柳金峰陈剑刚黄科翰孙娟娟丁昊中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表重点实验室成都610041 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体... 详细信息

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

关键词：小流域基于自然解决方案能量消减生态-岩土协同减灾

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载波功率稳定的参量阵预处理方法

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哈尔滨工程大学学报 2025年第4期46卷 652-659页

作者：樊博时洁施浩康路正华哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学) 工业和信息化部黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国舰船研究院北京100192

为了解决现有基于Berktay远场解理论对宽带参量阵的预处理方法无法保持载波功率稳定的问题,本文研究了一种载波功率稳定的平方根幅度调制方法。通过调整包络表达式中的直流分量,适应调制系数和线谱数量的变化,达到稳定载波功率不变的目... 详细信息

为了解决现有基于Berktay远场解理论对宽带参量阵的预处理方法无法保持载波功率稳定的问题,本文研究了一种载波功率稳定的平方根幅度调制方法。通过调整包络表达式中的直流分量,适应调制系数和线谱数量的变化,达到稳定载波功率不变的目的。针对与传统单边带幅度调制方法的差频一致性、差频相对功率可控性和其载波功率稳定性等进行分析,设计了相应的水池实验。研究表明:在载波功率稳定的条件下,本文能够定量控制差频相对功率的大小,其中,载波功率的波动范围为-1.5~1.5 dB。本文方法在差频相对功率可控的同时,实现了对载波功率的稳定控制,为后续工作的可靠性提供保证。

关键词：非线性声学水声参量阵 Bertkay远场解参量阵预处理载波功率差频相对功率单边带幅度调制平方根幅度调制

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XCP探头硬件电路及动态数传技术研究

XCP探头硬件电路及动态数传技术研究

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作者：蒋兴远中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

海流是海水在一个相对较大的范围内稳定的流动,是海水的一种常见运动形式,观测海洋情况的方法之一就是通过海水的流动。目前,电磁式海流计、声学式海流计等是常用的海流测量仪器。投弃式海流电场剖面仪(XCP)属于电磁式海流计的一种,它... 详细信息

海流是海水在一个相对较大的范围内稳定的流动,是海水的一种常见运动形式,观测海洋情况的方法之一就是通过海水的流动。目前,电磁式海流计、声学式海流计等是常用的海流测量仪器。投弃式海流电场剖面仪(XCP)属于电磁式海流计的一种,它利用海流与地磁场的相互作用产生的感应电场来快速测量海流。在全球各地海洋的海流剖面测量中,XCP起到了非常重要的作用,自主研制XCP并提升测量速率以及提高传输稳定性有着重要的现实意义和广阔的应用前景。本论文主要研究投弃式海流剖面仪中的探头硬件电路及其数传技术。重点研究了XCP探头数据采集硬件与传输部分,利用LVDS传输速率高、抗干扰能力强等特点,实现了在高噪声背景下对微弱的海流信号进行测量传输。同时由于海洋环境的复杂性以及投弃式海流剖面仪的探头在动态放线过程中所导致漆包线阻抗的动态变化,因此加入了RS编解码技术使其误码率降低。通过深入研究国内外海流探测仪器的研究现状,提出XCP整体研制方案,完成相对应的软硬件设计和实地测试。硬件电路的设计分为探头部分的模拟板和数字板;并简介了浮筒部分的模拟板和数字板。探头模拟板主要实现了对海流电场微弱信号的采集与模数转换,探头数字板基于EP3C10E144C8芯片实现海流剖面仪的程序控制与逻辑控制、LVDS的发送,浮筒模拟板主要实现LVDS信号接收与调理,浮筒数字板基于EP3C10芯片实现数据无线转发功能。为了实现远距离的数据传输,对LVDS接收前端交流耦合电路的偏置电流提供直流回路,因此在变压器的输出端分别加两个接地电阻,使得动态数传的波特率得到显著提升。软件程序设计中采用VHDL程序实现触发信号的产生以及各个计数模块的功能。基于可编程片上系统(SOPC)技术在FPGA中嵌入NIOS II软核,采用C语言编写控制代码,实现对探头采集流程和数据传输的控制,完成电场、线圈、温度等参数的计算和发送的功能。同时利用RS编解码方案以降低数据传输的误码率,提高采集数据的准确性。通过对实验方案的多次仿真与改善后,成功实现了XCP硬件电路以及动态数据传输技术,在通过实验室的多次测试后,采用自主研发的XCP,在南海地区进行了相关海域的海下温度、深度以及洋流信息的实验。结果表明,本文实现了海底纳伏级别信号采集以及基于LVDS和RS编解码技术的动态数据传输设计,显著提升波特率至9600bps。

关键词：投弃式海流剖面仪信号采集 RS编译码 LVDS

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基于光学-微波同步的低噪声微波产生方法

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物理学报 2022年第4期71卷 101-108页

作者：王凯林百科宋有建孟飞林弋戈曹士英胡明列方占军天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 中国计量科学研究院时间频率计量研究所光学频率标准实验室北京100029

低噪声微波在冷原子光钟、光子雷达、大科学装置远程同步等领域具有重要的应用价值.本文介绍了一种基于光学-微波相位探测技术的低噪声微波产生方案,利用光纤环路光学-微波鉴相器,将超稳激光的频率稳定度相干传递至介质振荡器.实验采用... 详细信息

低噪声微波在冷原子光钟、光子雷达、大科学装置远程同步等领域具有重要的应用价值.本文介绍了一种基于光学-微波相位探测技术的低噪声微波产生方案,利用光纤环路光学-微波鉴相器,将超稳激光的频率稳定度相干传递至介质振荡器.实验采用梳齿相位参考至超稳激光的窄线宽掺铒光纤飞秒光学频率梳,结合光纤环路光学-微波鉴相器和精密锁相装置,将7 GHz介质振荡器同步至光频梳重复频率的高次谐波,同步后的光脉冲序列与微波信号的剩余相位噪声为–100 dBc/Hz@1 Hz,定时抖动为8.6 fs[1 Hz—1.5 MHz];通过搭建两套低噪声微波产生系统,测得7 GHz微波的剩余相位噪声为–90 dBc/Hz@1 Hz,对应的频率稳定度为4.8×10^(–15)@1 s.该研究结果对基于光学相干分频的低噪声微波产生提供了一种新思路.

关键词：超稳激光飞秒光学频率梳低噪声微波时间同步

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下地壳填图理论与方法

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地质通报 2024年第10期43卷 1673-1688页

作者：张旗翟明国魏春景焦守涛周李岗黄广宇陈万峰汤军刘睿原杰王振王跃袁方林中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 岩石圈演化国家重点实验室北京100029 北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心北京100055 自然资源部地质信息工程技术创新中心北京100055 兰州大学地质科学与矿产资源学院甘肃省西部矿产资源重点实验室甘肃兰州730000 长江大学地球科学学院湖北武汉430100 山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255000 邢台学院资源与环境学院河北邢台054001 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

一个地区某个时段的下地壳是什么情况,很难了解清楚,究其原因是没有有效的方法手段。最近对花岗岩起源的研究表明,花岗岩来源于下地壳变质岩的部分熔融,与熔融残留相处于平衡,因此,可以根据地表花岗岩的特征反演下地壳变质岩的特征。变... 详细信息

一个地区某个时段的下地壳是什么情况,很难了解清楚,究其原因是没有有效的方法手段。最近对花岗岩起源的研究表明,花岗岩来源于下地壳变质岩的部分熔融,与熔融残留相处于平衡,因此,可以根据地表花岗岩的特征反演下地壳变质岩的特征。变质岩研究的进展表明,可以根据不同温压条件构建不同组成变质岩的视剖面图,据此推测发生部分熔融时形成的熔体性质。这2个方面结合起来,即构成下地壳填图的理论基础,据此了解下地壳底部的情况,下地壳填图方法也由此而来。本文探讨了下地壳填图的方法,讨论目前下地壳地质图可能表达的图面内容,并着重讨论花岗岩可以给出的下地壳信息,提出对待争论问题的处理原则;讨论在没有花岗岩出露的情况下如何填图的问题,以及沉积、地层、古生物、矿产、构造等可能提供的下地壳信息,重点推荐镜质组反射率方法。此外,基于下地壳填图的意义及其局限性,以山西省早白垩世下地壳地质图作为实例,探讨了下地壳填图的作用和意义。

关键词：下地壳地质图填图方法花岗岩镜质组反射率

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海底地震仪数据丢失异常及内部时间校正

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2863-2873页

作者：李子正丘学林张佳政贺恩远王强张浩宇南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院南京211103 中国科学院大学北京100049 福建省厦门地质工程勘察院海洋地质调查研究所福建厦门361008 福建省地质工程勘察院自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福州350002

TS03航次使用国产海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)在马里亚纳海沟南段进行了一系列主动源和被动源地震作业,旨在获取跨越海沟的壳幔结构和地震活动性.但在数据处理过程中,我们发现POBS04台站地震剖面的直达水波到时异常,给接... 详细信息

TS03航次使用国产海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)在马里亚纳海沟南段进行了一系列主动源和被动源地震作业,旨在获取跨越海沟的壳幔结构和地震活动性.但在数据处理过程中,我们发现POBS04台站地震剖面的直达水波到时异常,给接下来的计算模拟工作带来困难.为此,本文计算了直达水波理论到时,对比SAC文件中气枪信号到时,以此进行异常数据的检查分析.结果表明,POBS04台站记录过程中发生了部分数据丢失,从而造成其内部时间存在错误,体现在SAC文件中气枪信号到时提前,以及相邻数据文件之间存在数十秒的时间间隔.因此,本文在SAC软件中将整段气枪信号进行延后,使其可以和直达水波理论到时准确对应;之后再进行裁截、分道排列和SEGY格式转换,最终得到了正常的单台地震剖面.这项研究发现了一种新型数据异常,为后续准确的OBS位置校正和地壳结构计算模拟提供了可靠的数据保障,也为国产仪器的改进及其异常数据修复提供了新的参考.

关键词：海底地震仪(OBS) 数据丢失异常内部时间校正挑战者深渊

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22 W,240 fs高功率中红外飞秒光学频率梳

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中国激光 2024年第5期51卷 128-134页

作者：蔡宇田昊晨曹士英秦冠仕胡明列天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室&光电信息技术教育部重点实验室天津300072 中国计量科学研究院时间频率计量研究所北京100029 国家市场监管重点实验室(时间频率与重力计量基准) 北京100029 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统,该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基... 详细信息

中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统,该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基于透射式衍射光栅对的压缩器四部分构成。掺铒光纤光学频率梳输出平均功率为350 mW、中心波长为1565 nm、重复频率为198 MHz、脉冲宽度为55 fs的飞秒激光,并将其注入到一段正色散高非线性光纤中,产生1100~2200 nm超连续光谱。超连续光通过由掺铥光纤构成的自泵浦放大器,产生中心波长为1925 nm、平均功率为50 mW的飞秒脉冲。将此脉冲作为双包层掺铥光纤放大器的种子源,功率被放大到36.07 W,压缩后得到平均功率为22.72 W、脉冲宽度为240 fs的飞秒激光脉冲输出。

关键词：非线性光学光学频率梳飞秒激光啁啾脉冲放大中红外波段

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缅甸中部印缅山脉-中央盆地的孕震构造环境

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地球物理学报 2024年第9期67卷 3412-3423页

作者：龚萱杨顺任长风 Chit Thet Mon 何玉梅姜明明艾印双陈棋福中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 广东省地震局中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广州510070 缅甸地质学会缅甸仰光11051

缅甸作为全球受地震灾害影响甚为严重的国家之一,因缺乏区域地震观测资料,对其孕震构造环境的详细分析研究十分不足.本文利用中缅联合地球物理探测(CMGSMO)项目在缅甸布设的密集宽频带地震台阵观测数据,对印缅山脉至中央盆地的地震活动... 详细信息

缅甸作为全球受地震灾害影响甚为严重的国家之一,因缺乏区域地震观测资料,对其孕震构造环境的详细分析研究十分不足.本文利用中缅联合地球物理探测(CMGSMO)项目在缅甸布设的密集宽频带地震台阵观测数据,对印缅山脉至中央盆地的地震活动特征进行了分析.基于改进的剪切-粘贴法(generalized Cut And Paste,gCAP)新获得了28个ML3.0~5.0地震事件的震源机制解等震源参数信息,并结合全球矩心矩张量(Global Centroid Moment Tensor,GCMT)目录及其他已发表的震源机制解资料,应用区域阻尼应力场反演算法得到了研究区的应力分布状态,综合探讨了研究区域深浅部构造关系及孕震机制.研究表明印度板块持续的斜向俯冲控制着印缅山脉和中央盆地的地震活动,但其影响向东逐渐减弱,浅部最大主应力方向的变化可能反映的是局部应力集中或者是相对短时间内的应力调整,不同区域的地震活动差异主要受区域构造及其浅部断层的影响,中央盆地下方的两个邻区之间的最大主应力轴的偏转可能与深部活动相关.

关键词：震源机制解构造应力场俯冲带印缅山脉中央盆地

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