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地层横波波速测量以及各向异性评价是目前随钻声波测井应用及方法研究的难题之一.针对这些问题,本文试图从钻铤上的偏心点声源在各向异性地层中的响应出发,寻求和探讨解决方案.我们基于三维有限差分模拟的随钻测井信号,研究了偏心点声源在水平横向各向同性(HTI)慢速地层井孔中激发声波传播规律,研究结果表明:在HTI地层中偏心点声源能够同时激发出快、慢两种波形,并且此两种波形中主要分别包含快、慢弯曲波,由于与钻铤波的耦合作用,其速度总是分别小于地层快、慢横波波速,所以无法直接用于地层横波波速的测量.但根据进一步的灵敏度分析可知当在3kHz以上时,它们的相速度分别对地层参数水平和垂直剪切模量(c66和c44)最为敏感.基于此特性,本文提出一种基于解析近似解的最小二乘拟合法,能够通过快、慢波频散曲线反演地层横波波速,所测值误差小于3%,并且具有很好的容错率和稳定性;进而由横波速度反演值评价地层各向异性大小.最后,地层快横波偏振方位可以利用垂直于偏心声源方向的偶极采集的信号能量变化曲线来获取. 相似文献
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在低频(LF)和甚低频(VLF)频段探测全闪活动是近年来闪电探测技术发展的一个重要方向.中国气象科学研究院于2014~2015年在广州地区建设了由9个快电场变化测量仪构成的低频闪电电场探测阵列(Low-frequency E-field Detection Array,LFEDA).本文介绍了LFEDA构成以及针对闪电低频电场信号建立的闪电定位算法,基于蒙特卡罗法和人工触发闪电试验对LFEDA的定位精度和探测效率进行了理论模拟和客观评估.前者表明站网中,具有较长基线的定位站有助于改善垂直于该基线方向的水平定位精度和沿着该基线方向的高度定位精度.后者表明LFEDA对触发闪电事件和回击的探测效率分别为100%和95%,回击平面定位误差平均值为102m.定位结果与雷暴结构的对比分析表明,闪电脉冲放电事件与反射率柱所表征的对流特征较强区域有较好对应,脉冲放电事件在垂直方向上呈现合理的分布.此外,通过单次云闪、地闪的定位结果发现,LFEDA能够描绘闪电发展形态,基于三维定位结果获得的云闪初始阶段垂直发展速度以及地闪先导垂直发展速度变化趋势与之前观测结果类似,研究结果表明,LFEDA具备了全闪电三维定位能力,为闪电发展特征研究以及雷暴电学研究提供了新的技术手段. 相似文献
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一、引言 对于探测深度大于几十米的地下的电波传播理论研究,从电磁感应的原理出发是最方便的.由于有了无噪声情况下地电反演的唯一性定理,从地面通过测量天然宽频带电场和磁场探测地下较细微的电性结构并不是不可能的.现行的地下电磁探测的主要问题之一是需要提高分辨力.一种可能的思路是试图将以前测不到的弱信息测出来.利用精密电子技术,先将微弱信息与强信息分离,再通过信号检测技术（例如多次叠加）将弱信息从各种干扰噪声中提取出来.在地电探测领域,关键之一是要解决弱信息与强信息分离的方法.本文就是探索分离水平电场中各层次信息的方法.假如水平磁场也同时测量,并也采用本文的方案进行处理,则可能得到改进的大地电磁法. 二、输入阻抗模值的模拟反演公式 弱信息与强信息的分离,相当于用模拟电路完成通常用数字处理完成的反演处理,因而需要简易的反演公式.只测电场的反演需要输入阻抗模值的简易反演公式,这里只给出结果,推导见文献1). 类似于地震学中的Goupilloud方法,可以建立起一种导电介质反演的理论公式,在这些公式基础上,可以推导出输入阻抗模值的反演的倒谱公式,从倒谱公式出发便得到适合于模拟反演的公式. 设地面所测输入阻抗为 ρ（ω）=Ex（ω,0）/Hy（ω,0）,（1） 第一层波阻抗为 ρ1（ω）=( 相似文献
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自然电场是一种物理意义比较明确, 变化(孕震)机理相对明晰的地球物理场, 在矿产资源勘探、 水文地质勘测等领域有着比较广泛的应用, 在地震监测领域也有了多年的探索和实践. 本文在初步研究全方位自然电场观测方法的基础上, 重点分析和讨论了基于全方位自然电场观测技术, 包括一种Pb-PbCl2不极化电极、 多测道高精度数据测量、 网络控制与数据通信等组件和模块的基本原理和技术实现方法, 便携式设计和环境温度适应能力的技术实现途径等, 并对天津市静海地震台的自然电场试验观测系统及观测数据进行了简要介绍和分析讨论. 结果表明: ① 全方位自然电场观测方法能够捕捉到各个方向自然电场及其随时间的变化; ② 自然电场观测技术系统能够配合全方位自然电场观测方法, 在360°范围内开展自然电场及其随时间变化的动态变化测量, 具有较高的观测精度、 较强的抗干扰能力和观测环境适应能力; ③ 天津市静海地震台的试验观测系统记录到了可能与周边水系的季节性变化有关的自然电场全方位变化. 相似文献
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袖珍云闪是一类区别于常规闪电放电过程的特殊放电现象,能够同时产生极强的高频和低频辐射信号,其低频辐射信号在电离层与地面之间反射后能够在电场变化波形上形成电离层反射脉冲对.电离层反射信号与原信号的时间差包含着放电三维位置和电离层高度的信息,而借助于多站闪电探测网络的同步观测就能够反演这些信息.基于这一规律,本文发展了一种对袖珍云闪实现三维定位的新方法.这种方法不仅能够对大范围内的袖珍云闪实现准确的三维定位,同时还能够反演电离层的高度,是一种潜在的研究电离层相关性质的有效手段.通过将定位结果与雷达回波比较,证明这种方法具有较高的精度.利用这种方法,计算了5489例正极性袖珍云闪和1400例负极性袖珍云闪的放电高度,发现正极性袖珍云闪主要集中在7~14 km,而负极性袖珍云闪达到了15~18 km.负极性袖珍云闪的放电高度总体上与对流层顶高度相当,其数量相比于正极性袖珍云闪明显偏少,因此很可能产生于较为罕见的极旺盛的雷暴过程中. 相似文献
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依据高速摄像系统记录的一次多接地点云对地闪电过程的光学图像和同步的辐射电场变化资料,分析了其先导的传输和电场变化特征、接地行为,估算了先导发展的速度,并探讨了它与相应的回击间隔时间、峰值电流之间的关系.结果表明:该多接地闪电首次回击3个明显接地点间的平均距离约为512.7m,相应电场快变化脉冲的平均间隔为3.8μs.梯级先导脉冲间的平均间隔比普通单接地闪电的相应值小.从光学图片上看,该闪电有左右两个主通道,左通道在首次回击强放电之后有明显的直窜先导到达地面附近,但没有形成回击;而右通道出现了更为少见的现象,继后回击R2与相应直窜先导的时间间隔很长,在先导到达地面约2.1ms后才发生回击.这一现象应该与首次回击放电较强,接地点附近的电荷没能及时补充有关.左右通道梯级先导的发展速度分别约为1.23×10~5和1.16×10~5m s~(-1).左通道梯级先导一个次分支未能接地、发展为企图先导,这与连接它的主通道分支太多有关;另外,该次分支的发展方向与大气电场方向接近垂直,不利于电荷的传输.5次继后回击均发生在右通道,其直窜先导的二维速度均在常见的数值范围内.直窜先导发展速度与相应继后回击的峰值电流正相关. 相似文献
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高铁地震信号由高速行驶的高铁列车与铁轨挤压形变后产生,具有频带宽、低频强、重复性好等优点.如何利用高铁地震信号进行地下介质重构,尚处于前期探索阶段.全波形反演建模技术是目前地球物理领域建模精度较高的方法之一,但其需要低频数据才能保证结果的稳定收敛,因此利用全波形反演对高铁地震信号进行近地表建模及属性变化监测和灾害预警具有独特优势.本文通过对高铁地震信号的分析,研究了高铁地震的理论震源信号和基于桥墩的离散震源信号,并通过模型测试实现了利用高铁地震信号的全波形反演建模及属性变化监测. 相似文献
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相对已经在轨运行的极轨卫星,搭载在静止卫星上的闪电成像仪能够提供全天候、无间断的闪电探测,是目前全球卫星闪电探测的方向.本文分析云不同特性对云顶闪电信号的影响,以及云高对静止卫星闪电定位的订正分析,将对静止卫星闪电成像仪的研发及其业务化运行提供技术支撑.研究中,通过建立云中闪电传输模型,模拟云中闪电传输.由于云粒子散射,云的体积、光学厚度和形状,以及闪电在云中发生的深度,都影响云中或云间闪电信号传输到云顶的能量衰减和持续时间,其持续时间可能超过已知静止卫星闪电成像仪假设的2 ms成像积分时间间隔,这样不能保证所有的闪电信号在一帧图像内探测到.但是,云粒子散射对云顶闪电的水平位置影响不大,闪电成像仪定位的云顶闪电可代表云中或云间的闪电位置.同时,在传统静止卫星图像定位模型的基础上,建立了闪电定位的云高订正模型.根据该模型,当云顶高度为10 km,云高所引起的闪电定位最大误差达到经向0.5379°、纬向0.2273°,超过已知静止卫星闪电成像仪假设的地面探测单元大小,有必要进行订正. 相似文献
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微火箭电场仪的原理及其应用 总被引：24，自引：1，他引：23
介绍一种新型的雷雨云电场探测仪器---微火箭电场仪 ,由直径为 55mm×760mm农用消雹小火箭改装而成 .它利用导体在电场中感应电荷原理 ,由电场传感器、测量线路、1 680MHz遥测发射机及天线组成 .仪器特点是结构简单、高密集、超小型、快速机动、低功耗、低成本 .此仪器于 1 998年年初试飞成功 .电场探测范围 1- 1 0 0kV/m .探测高度为7 5km左右 .主要用于飞行器升空安全保障 ,以及气象部门对雷电、冰雹的探测和预警 相似文献
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CS3301在长周期大地电磁测深仪中的应用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
大地电磁测深是研究地壳和上地幔构造的一种重要的地球物理探测方法,当前国家正在实施深部探测专项SinoProbe等项目,故需要借助于长周期大地电磁测深仪器.我国没有自己生产的长周期大地电磁测深仪器,只能依靠从乌克兰进口的LEMI-417进行深部探测.在LEMI-417使用中,我们从该仪器提供的数据文件Final.asc中发现它的电场信号测量分辨率为0.01 mV/km,磁场信号测量分辨率为0.01 nT,相对较低,此外,该仪器在无GPS信号时会出现记录紊乱等现象,故需要设计适合课题组需要的长周期大地电磁测深仪器.由于大地电磁测深仪器需要采集的电场、磁场信号为微弱信号,容易淹没于噪声之中,故选用了低噪声、极小总谐波失真率的CS3301作为运算放大器.CS3301提供了4种可选择的信号输入模式和7种可选增益,经分析与测试,测量电场信号时,CS3301设置为输入模式1及×64增益,当极距100 M时,测量精度可达0.001 mV/km,高于LEMI-417的0.01 mV/km;测量磁场信号时,将反馈理论用于测量电路,CS3301设置为输入模式3及×64增益,只对信号的可变部分进行放大,精度可达0.006 nT,高于LEMI-417的0.01 nT.该系统在华南的9005、1005等多个测点以及东北的1600、5105等多个测点进行了测试,并与LEMI-417进行了对比试验,测量结果表明它们的时间序列曲线比较一致,数据处理后,在同一测点得到的大地电磁测深曲线也较一致,说明设计的仪器达到了预期目标. 相似文献
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Using lightning locating system based on time-of-arrival technique to study three-dimensional lightning discharge processes 总被引：2，自引：0，他引：2
ZHANG GuangShu WANG YanHui QIE XiuShu ZHANG Tong ZHAO YuXiang LI YaJun & CAO DongJie Laboratory for Climate Environment Disasters of Western China Cold Arid Regions Environmental Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences Lanzhou China Laboratory for Middle Atmosphere Global Environment Observation 《中国科学:地球科学(英文版)》2010,(4)
A time-of-arrival(TOA) system based on GPS technology for locating VHF radiation sources from lightning has been developed and used in observation sites in the northern Shandong Province,China.The 3D images of the lightning progression have been obtained successfully for the first time in China.The 3D-channel evolutions of typical negative CG,positive CG and IC lightning flashes have been discussed together with the data of fast electric field change.It was found that significant differences existed between the negative and positive CG lightning flashes in terms of the initiation and propagation of the radiation sources.The preliminary breakdown of a negative CG lightning flash propagated at a speed about 5.2×104 m/s.The stepped leader of negative CG lightning flashes was trigged by negative initial breakdown.Thereafter,it propagated downward at a speed of 1.3×105 m/s.The initial process of the positive CG lightning flashes was also a propagation process of negative streamer.These streamers propagated dominantly horizontally in the positive charge region and accumulated positive charges at the origin of the lightning,and as a consequence,initiated downward positive streamers.A new type of lightning discharge that was triggered by a narrow bipolar pulse(NBP) is discussed in this study.The NBP was originated at altitude of about 10.5 km in the upper positive charge region.As a distinct difference from normal IC flash,its channels extended horizontally all around and produced a lot of radiation sources.The source power of the NBP could approach 16.7 kW,which is much greater than that of normal lightning discharge ranging between 100 mW and 500 W.The 3D propagation of this new type of lightning discharge was observed and obtained for the first time in China.The possible initiation mechanism of this new type of light-ning is discussed here. 相似文献
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利用闪电宽带干涉仪系统对闪电的观测表明，地闪和云闪的云内闪电通道都存在双向发展的特征. 闪电在云中负电荷区域初始激发以后，在通道两端发生向不同方向同时发展的击穿过程. 这两种击穿过程均产生较强的辐射，且辐射频谱特征十分相似，表明云内闪电通道两端发生的击穿过程可能均为负击穿过程. 相应电场变化表明闪电通道双向发展期间伴随着负电荷的向上转移. 这一观测事实与Kasemir早期提出的闪电通道双向发展的概念有一定的差异. 相似文献
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地震观测仪器防雷击是保证仪器正常工作的首要难题之一。目前,虽然很多台站对仪器做了多级保护的防雷工作,但未起到提前有效的防护作用。本文介绍的"鹰眼"雷电预警系统主要实时监视一定尺度空间的电场值和雷电波,当系统监测值达到设定的预警条件参数,则自动报警,可提前切断仪器与外界的连接,有效预防雷击。 相似文献
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Artificially triggered lightning and its characteristic discharge parameters in two severe thunderstorms 总被引：2，自引：0，他引：2
Qie XiuShu Zhang QiLin Zhou YunJun Feng GuiLi Zhang TingLong Yang Jing Kong XiangZhen Xiao QingFu Wu ShuJun 《中国科学D辑(英文版)》2007,50(8):1241-1250
The lightning-induced-damages in the mid-latitude regions are usually caused during severe thunder-storms. But the discharge parameters of natural lightning are difficult to be measured. Five lightning flashes have been artificially triggered with the rocket-wire technique during the passage of two severe thunderstorms. The discharge current and close electric field of return stroke in artificially triggered lightning have been obtained in microsecond time resolution by using current measuring systems and electric field change sensors. The results show that the five triggered lightning flashes include 1 to 10 return strokes, and the average return stroke current is 11.9 kA with a maximum of 21.0 kA and a mini-mum of 6.6 kA, similar to the subsequent return strokes in natural lightning. The half peak width of the current waveform is 39 μs, which is much larger than the usual result. The peak current of stroke Ip (kA) and the neutralized charge Q(C) has a relationship of Ip = 18.5Q0.65. The radiation field of return stroke is 5.9 kV·m-1 and 0.39 kV·m-1 at 60 m and 550 m, respectively. The radiation field decreases as r -1.119 with increase of horizontal distance r from the discharge channel. Based on the well-accepted transmission line model, the speed of return stroke is estimated to be about 1.4×108 m·s-1, with a variation range of (1.1―1.6)×108 m·s-1. Because of the similarities of the triggered lightning and natural lightning, the results in this article can be used in the protection design of natural lightning. 相似文献
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Theoretical analysis and simulation for avoiding antenna oscillations without distributed resistance
Gonzalo Garcia Jos A. Uribe David Ulloa Rodrigo Zamora Gino Casassa 《Journal of Applied Geophysics》2009,67(4):374
The so-called Wu and King antenna pattern is widely used in GPR because of its simple design and construction features. The main disadvantage is its limited efficiency due to transmitter energy losses which occur through lumped resistors. Based on the analysis of the electromagnetic field behaviour across the antenna, it is possible to replace the effect of the resistors by either storing the energy of the electric pulses, or damp them by means of one matched resistor, which will theoretically improve the efficiency of the antenna. In this paper we provide a theoretical analysis using a modified transmission line model together with simulation based on delayed potentials among other electromagnetic software, and measurement results using an impulse transmitter with fast MOSFET switches and a matched resistor that support this idea. 相似文献
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《Journal of Atmospheric and Solar》1999,61(10):745-750
ELF magnetic field measurements from 10 to 135 Hz at Arrival Heights, Antarctica, are used as a proxy measure of global cloud-to-ground lightning activity. Simultaneous hourly recordings of the atmospheric electric field on the surface of the Earth at South Pole during December 1992 make possible a detailed comparison between global cloud-to-ground lightning activity and the atmospheric electric field. Although the mean diurnal variation of the ELF magnetic field and the atmospheric electric field exhibit a remarkable similarity in shape and phase, the hourly departures from their mean diurnal variations are poorly correlated. We quantify the variability of the atmospheric electric field which can be explained by global cloud-to-ground lightning activity through linear regression analysis. To estimate an accuracy of this method, it is applied to simultaneous measurements of the ELF magnetic field at Søndrestrømfjord, Greenland, for comparison. The resulting hourly contribution of global cloud-to-ground lightning activity to the atmospheric electric field in the Antarctic during December 1992 is ∼40±10%, and the contribution of global cloud-to-ground lightning activity to hourly departures from the mean diurnal variation of the atmospheric electric field is ∼25±10%. 相似文献