检索结果-内蒙古大学图书馆

地球物理学报 2025年第3期68卷 1174-1185页

作者：林小雪韦萌常天琦林婷婷吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026 地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130026

磁共振测深技术具备定性、定量获取地下水分布信息以及针对性强等优势,被广泛应用于野外水资源勘察以及工程性危害水源预警等领域.近年来,随着城市地下空间的逐渐开发和利用,城市地下水的探测需求越来越迫切.基于传统磁性源的地面磁共... 详细信息

磁共振测深技术具备定性、定量获取地下水分布信息以及针对性强等优势,被广泛应用于野外水资源勘察以及工程性危害水源预警等领域.近年来,随着城市地下空间的逐渐开发和利用,城市地下水的探测需求越来越迫切.基于传统磁性源的地面磁共振地下水探测方法已趋于成熟,但由于其存在磁性回路覆盖面积大、响应信号振幅低等问题而无法在高噪声的城市环境中开展应用.针对以上问题,本文提出利用双电性源代替传统大规模磁性源回路,以解决环境适应性问题;推导空间磁场表达式,构建核函数,获取强振幅正演响应,以解决信号幅值低的问题;建立反向脉冲和同向脉冲双电性源激发模型,以讨论最佳双源装置;设置不同收发距和百米级深水案例,以探索收发参数对城市深水场景的探测潜力.经深入分析得知,同向脉冲双电性源装置能够获取远超于反向脉冲双电性源、单电性源以及传统磁性源的磁场覆盖距离、灵敏度核函数辐射深度以及深水信号感应强度.结果证明,本文所提出的双电性源磁共振探测方法具有地形适应性好、探测灵敏度高以及激发深度大等绝对优势,能够极大地拓宽磁场覆盖范围,从方法上突破传统磁性源探测弊端,具备纵深聚焦揭示深部异常体的能力.本文的研究结论为打破传统磁共振探测的瓶颈深度、以及推进城市环境下的磁共振地下水探测进程提供了理论基础.

关键词：电性源磁共振双源信号增强

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基于点电偶源的土石堤坝管涌渗漏通道探测方法与仪器设计

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4522-4534页

作者：佟野滕飞林君地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

土石坝是一种常见的水利工程结构,土石材料的结构特性决定着渗漏的必然性,异常的渗漏可能导致坝体内部土的壤受到侵蚀,逐渐地形成了管涌渗漏通道.如果不采取有效措施提前探测和治理管涌渗漏通道,坝体可能面临沉降、滑坡或坍塌等风险.为... 详细信息

土石坝是一种常见的水利工程结构,土石材料的结构特性决定着渗漏的必然性,异常的渗漏可能导致坝体内部土的壤受到侵蚀,逐渐地形成了管涌渗漏通道.如果不采取有效措施提前探测和治理管涌渗漏通道,坝体可能面临沉降、滑坡或坍塌等风险.为了能够准确地探测土石坝管涌渗漏通道的位置,为堤坝治理提供更丰富的探测数据,本文基于管涌渗漏通道的电导率异常分布特性,研制出一种渗漏探测仪器.该仪器包含发射系统和接收系统.发射系统用于激励管涌渗漏通道产生异常磁场;接收系统由三分量磁测传感器、Real-Time Kinematic(RTK)定位系统和接收机组成,用于测量和记录微弱的异常磁场信号的幅度和厘米级经纬度信息.通过仿真、实验室测试以及野外实验,验证了探测方法和仪器的有效性.该技术和仪器有望在堤坝安全性监测和维护方面发挥重要作用,为减少土石坝潜在的灾害提供了一种先进的探测技术手段.

关键词：电磁探测三分量磁测传感器磁场强度测量土石坝管涌渗漏通道探测

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浅层地面磁共振匀场预极化线圈多源探测阵列研究

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4535-4543页

作者：林婷婷赵汗青安芷毓常天琦地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均... 详细信息

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均匀性直接影响激发及探测效果,探测阵列的配置方案少有讨论.针对上述问题,本文基于磁偶极子法构建了探测目标水体的均匀目标磁场方程,以线圈功耗为约束求解了规则的地面电流分布,在此基础上引入流函数法实现电流分布与线圈实际布设的等效转换,获取了匀场预极化线圈配置.分别构建方形及长方形分层目标水体模型求解匀场线圈配置进行验证,求解配置与常规方案相比磁场均匀性及分辨率有明显提升,证明了方案的有效性.结果表明:基于目标场法的配置求解方案与常规方案相比,可以根据不同探测目标获取针对性的匀场线圈布设方案并具有良好的探测分辨率和工程应用效率,能够弥补匀场预极化线圈配置设计空白.本文的研究成果,将为浅层多源预极化技术在复杂应用环境下的工程应用提供有力支撑.

关键词：地面磁共振预极化目标场法数值模拟

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探索地学仪器原始创新·致力地球物理技术突破

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4433-4455页

作者：林君严复雪皮帅地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

地球物理仪器是地学仪器的关键分支,也是地球科学研究的基石,在资源勘查、环境监测及灾害预防等多个领域扮演着核心角色.由于发展和起步较晚,我国的高端地球物理仪器长期依赖国外进口,这严重制约了国产仪器的发展.虽然我国地球物理仪器... 详细信息

地球物理仪器是地学仪器的关键分支,也是地球科学研究的基石,在资源勘查、环境监测及灾害预防等多个领域扮演着核心角色.由于发展和起步较晚,我国的高端地球物理仪器长期依赖国外进口,这严重制约了国产仪器的发展.虽然我国地球物理仪器装备的研发水平近年来取得了进步显著,但相比发达国家仍存在一定差距.国产仪器应从根本上突破困境,摆脱对进口仪器的依赖,加强自主研发和创新能力.本文重点从重、磁、电、震、核磁及放射性测量六个方面阐述了我国地球物理仪器的发展历史及代表性成果.同时,简述了人工智能在地学仪器中的应用,概述了制约我国地球物理仪器装备发展的主要问题,并提出了未来的发展方向.

关键词：地球物理地学仪器自主创新

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半航空频率域电磁探测三分量线圈传感器设计

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地球物理学报 2023年第1期66卷 430-441页

作者：滕飞王鹏飞王宇张铭林君地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

半航空频率域电磁探测方法(semi-airborne frequency domain electromagnetic method,简称SAFEM)通常借助水平线圈传感器观测垂直分量磁场信号.然而,在实际探测过程中,观测单一分量磁场信号不仅缺失水平分量磁场信息,并且在磁场响应畸... 详细信息

半航空频率域电磁探测方法(semi-airborne frequency domain electromagnetic method,简称SAFEM)通常借助水平线圈传感器观测垂直分量磁场信号.然而,在实际探测过程中,观测单一分量磁场信号不仅缺失水平分量磁场信息,并且在磁场响应畸变区域难以校正,造成视电阻率解释结果精度低、误差大等问题.为此,本文设计并研制了一种能够用于SAFEM探测的三分量空心线圈传感器,采用三组相互垂直的接收线圈分别接收三个分量的磁场信号.首先,为满足旋翼机载重要求,设计0.5 m直径的小尺寸圆形线圈用于接收垂直方向磁场,两个0.01 m边长的方形线圈用于接收水平方向磁场,并对三组线圈的互耦情况进行分析,确定了线圈的最佳相对位置.其次,针对线圈传感器的物理结构特点,综合线圈的寄生电阻、电感和电容值大小的分析结果,确定最终的物理结构参数.进一步地,通过分析不同阻尼状态下的传感器及前置放大电路的频率响应特性,确定了最佳的阻尼系数调节范围.在此基础上,设计了带有阻尼状态调节的低噪声差分前置放大器电路作为SAFEM信号调理模块.最后,开展屏蔽室测试实验和野外探测实验验证三分量线圈传感器的可靠性.屏蔽室内对比测试结果表明,小尺寸的三分量线圈传感器带宽能够满足探测需求,能够提供与商用传感器相当的灵敏度和测量准确性.在野外探测实验中,使用该三分量线圈传感器获得了实验场地的三分量磁场响应信号,进一步证明了该三分量传感器的有效性.

关键词：半航空电磁探测三分量传感器线圈互耦分析阻尼电路设计

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伪随机源直升机航空电磁宽频低噪接收优化设计

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吉林大学学报（工学版） 2023年第10期53卷 2982-2993页

作者：王言章刘明张嘉霖朱凯光邓守鹏王世隆吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

针对200 kHz高频码元伪随机发射源,综合考虑灵敏度、信噪比等因素,在噪声水平低至4.86 nT/s前提下,将空心线圈传感器谐振频率提升至150 kHz以上;接收机基于PXIe总线,可实现三分量电磁数据、发射电流及辅助信息收录,采样率最高可达1.25 M... 详细信息

针对200 kHz高频码元伪随机发射源,综合考虑灵敏度、信噪比等因素,在噪声水平低至4.86 nT/s前提下,将空心线圈传感器谐振频率提升至150 kHz以上;接收机基于PXIe总线,可实现三分量电磁数据、发射电流及辅助信息收录,采样率最高可达1.25 MHz,动态范围为112.6 dB。通过复合时间戳整合多通道信号、改进的多信息单文件存储方式,实现了大数据量下的多信息可靠存储,与传统的CHTEM-Ⅱ航空电磁收录系统相比,吞吐量提升了8倍。多种性能指标测试结果证明本文接收系统具有较高的完成度。

关键词：测试计量技术及仪器直升机航空电磁法 m序列宽频低噪空心线圈传感器高采样率接收机

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分布式声波传感数据去噪方法及应用研究进展

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地球物理学进展 2024年

作者：孙家鑫李静刘辉张凯文张志宇吉林大学地球探测科学与技术学院地球信息探测仪器教育部重点实验室(吉林大学)

近年来，分布式光纤声波传感 (Distributed Acoustic Sensing， DAS) 技术因其高分辨率、宽频带测量、实时监测等优点，在地球内部结构研究、地下空间探测、微震监测等领域取得广泛应用。由于DAS受光学系统、解调算法、光缆与地层耦合... 详细信息

近年来，分布式光纤声波传感 (Distributed Acoustic Sensing， DAS) 技术因其高分辨率、宽频带测量、实时监测等优点，在地球内部结构研究、地下空间探测、微震监测等领域取得广泛应用。由于DAS受光学系统、解调算法、光缆与地层耦合、横纵波等多种因素影响，其噪声类型和复杂程度高于传统检波器数据。相同噪声水平下数据信噪比比常规地震检波器记录低。因此，对DAS数据去噪方法提出了更高的要求。近年来，国内外学者针对不同类型DAS数据开展了大量去噪和弱信号增强方法研究，本文主要介绍和讨论了在勘探地震和天然地震学领域DAS数据采用传统物理方法和深度学习方法去噪的最新研究进展，分析总结了不同去噪方法的适用条件和优缺点。在此基础上，讨论了当前DAS数据去噪所面临的挑战，并对未来的发展趋势进行展望。

关键词：分布式声波传感(DAS) 信号去噪弱信号增强物理方法深度学习方法

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基于差分结构的地面核磁共振数据噪声压制技术

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第1期54卷 46-53页

作者：张洋王美婷尚新磊地球信息探测仪器教育部重点实验室(吉林大学) 长春130026 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026

地面核磁共振(surface nuclear magnetic resonance,SNMR)技术是一种可直接定性定量探测地下水的非侵害式地球物理方法,已广泛应用于资源勘探、地质灾害预警和环境检测等方面。但在实际应用中,复杂的环境噪声导致微弱的SNMR信号常常被淹... 详细信息

地面核磁共振(surface nuclear magnetic resonance,SNMR)技术是一种可直接定性定量探测地下水的非侵害式地球物理方法,已广泛应用于资源勘探、地质灾害预警和环境检测等方面。但在实际应用中,复杂的环境噪声导致微弱的SNMR信号常常被淹没,很难获取有效的SNMR信号。针对这一问题,本文提出了一种基于差分结构的SNMR数据噪声压制技术,采用两个接收线圈等距设置在发射线圈上下位置。这种分布可以实时抵消大部分环境噪声以及消除收发线圈耦合影响。理论建模和仿真结果验证了新方法能够有效压制噪声,并可靠获取到早期自由感应衰减(free induction decay,FID)信号。

关键词：地面核磁共振噪声压制 FID信号消除收发耦合

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基于集成经验模态分解的磁共振全波数据随机噪声抑制方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：万玲张嘉麟李时赫平清钰吉林大学仪器科学与电气工程学院地球信息探测仪器教育部重点实验室

地面全波磁共振信号以其包含信息量丰富的优势，逐渐取代了包络信号探测。本文采用集成经验模态分解方法（EEMD）对全波磁共振信号进行分解降噪，获取了一系列本征模函数(IMF)分量后，根据自适应降噪原理计算每个IMF分量的能量密度和平... 详细信息

地面全波磁共振信号以其包含信息量丰富的优势，逐渐取代了包络信号探测。本文采用集成经验模态分解方法（EEMD）对全波磁共振信号进行分解降噪，获取了一系列本征模函数(IMF)分量后，根据自适应降噪原理计算每个IMF分量的能量密度和平均周期，去除噪声主导的IMF分量，将筛选所得的IMF分量进行重构。解决了全波磁共振信号受环境噪声干扰严重的问题。仿真实验数据结果表明当磁共振信号信噪比低至-10dB时，经过EEMD处理后依然能够有效提取磁共振参数，初始振幅■提取相对误差为1.57%，弛豫时间■提取相对误差为2.96%，信噪比提升至10.31dB。而实测数据的噪声抑制结果进一步验证了本文研究算法的有效性和实用性，为磁共振地下水探测技术在复杂噪声环境应用提供技术支撑。

关键词：地面磁共振技术磁共振全波信号集成经验模态分解随机噪声数据处理

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基于耦合混沌系统阵列的电力系统微弱谐波检测方法

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吉林大学学报(工学版) 2025年第3期55卷 1082-1092页

作者：孙淑琴祁鑫袁正海李再华唐晓骏吉林大学仪器科学与电气工程学院吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室中国电力科学研究院有限公司中国电力科学研究院电网安全全国重点实验室

针对经典时频域谐波检测方法精度不足以及单混沌系统对微弱谐波检测精度和抗噪能力有限的缺陷，首先在检测灵敏度方面将Duffing系统与Van der pol系统进行对比，以分岔图为依据确定临界驱动力，以相图和李雅普诺夫指数判断系统相变；进... 详细信息

针对经典时频域谐波检测方法精度不足以及单混沌系统对微弱谐波检测精度和抗噪能力有限的缺陷，首先在检测灵敏度方面将Duffing系统与Van der pol系统进行对比，以分岔图为依据确定临界驱动力，以相图和李雅普诺夫指数判断系统相变；进一步利用Duffing系统与Van der pol系统的位移耦合二者的阻尼力和恢复力，形成闭环反馈控制的耦合系统，利用其对特定频率周期信号幅值的极高敏感性和抗噪性对混合谐波信号的各谐波频率分量进行幅值精准检测。在单耦合系统基础上，通过分析相位响应关系，确定系统的相位响应区间，设计覆盖全相位响应区间的耦合系统阵列。对恶劣随机噪声背景下的多整次谐波与间谐波混叠的谐波信号进行仿真实验。结果表明，本文方法能在恶劣的噪声环境中实现各谐波分量的无差幅值检测，并消除了相位对系统检测性能的影响。

关键词： Duffing系统 Van der pol系统微弱谐波检测分岔图李雅普诺夫指数

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