時(shí)間：2022-05-16 12:49:20
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇雷達(dá)技術(shù)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
【題型特點(diǎn)】
此題著重考查考生的理解與分析能力，常以單項(xiàng)選擇題的形式出現(xiàn)。命題人在設(shè)置選項(xiàng)時(shí)，文字表述不可能與原文完全相同，也不會(huì)完全集中，常常有前后勾連的情況，這就容易造成選項(xiàng)模糊。選項(xiàng)模糊的類型主要有五種。
①范圍上的混淆，以偏概全，以面代點(diǎn)。選項(xiàng)在概念的外延上做文章，或者外延過(guò)小，以偏概全，或者外延過(guò)大，判斷過(guò)寬，以面代點(diǎn)?？忌痤}時(shí)要特別留心選文和選項(xiàng)中的“凡”“一切”“全”“都”等修飾詞語(yǔ)。
②指代上的混淆，顛倒主客，偷換概念。選項(xiàng)偷換概念，用音同義異詞或形近義異詞來(lái)迷惑考生?？忌痤}時(shí)，要注意選項(xiàng)是否混淆概念的所指對(duì)象，是否顛倒陳述主體與修飾語(yǔ)，是否忽略一些關(guān)鍵的修飾詞，是否犯了偷換概念的錯(cuò)誤。
③現(xiàn)實(shí)和設(shè)想的混淆，未已不分，或必不清。選項(xiàng)在概念、判斷上時(shí)間超前或滯后，把已經(jīng)成功的現(xiàn)實(shí)和沒(méi)有成為現(xiàn)實(shí)的設(shè)想或可能性混為一談?？忌貏e留意“如果”“一旦”“將要”等詞語(yǔ)，從而作出準(zhǔn)確判斷。
④肯定和否定、主要和次要關(guān)系上的混淆，無(wú)中生有，牽強(qiáng)附會(huì)。有的選項(xiàng)把肯定說(shuō)成否定或把否定說(shuō)成肯定，有的選項(xiàng)混淆主要和次要關(guān)系，有的選項(xiàng)無(wú)中生有、牽強(qiáng)附會(huì)。考生答題時(shí)，一定要在選文中找到依據(jù)，忌主觀臆斷、望文生義。
⑤條件和結(jié)果、原因和結(jié)果關(guān)系上的混淆、顛倒。有些選項(xiàng)將條件說(shuō)成結(jié)果，或把結(jié)果說(shuō)成原因，或強(qiáng)加條件及因果關(guān)系。考生要重點(diǎn)辨別，找準(zhǔn)答案。
【答題技法】
閱讀論述文應(yīng)從議論說(shuō)理的角度入手，弄清文章的中心論點(diǎn)是什么、有無(wú)分論點(diǎn)、作者的觀點(diǎn)與傾向怎樣、用什么材料來(lái)證明觀點(diǎn)、論證結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)、語(yǔ)言有什么特色等。
考生可按以下三個(gè)步驟答題。
1.快速閱讀文本，把握主要內(nèi)容
閱讀選文后，可提出如下問(wèn)題：本文論證的對(duì)象是什么？有什么最新觀點(diǎn)？今后的發(fā)展前景如何？作者對(duì)新觀點(diǎn)的態(tài)度和看法如何？
2.圈點(diǎn)勾畫(huà)重點(diǎn)，提取重要信息
一是圈點(diǎn)勾畫(huà)選文中一些關(guān)鍵詞語(yǔ)，特別要關(guān)注指示代詞、關(guān)聯(lián)詞語(yǔ)（如“一旦”“如果”“因此”“但是”“然而”等）和一些修飾性詞語(yǔ)，以備答題時(shí)使用?？刹捎萌缦路椒ǎ孩僬扒邦櫤蠓?。聯(lián)系上下文選擇恰當(dāng)?shù)牧x項(xiàng)。②比照辨析法。仔細(xì)比較、辨析文中的一詞多義現(xiàn)象和同義詞、近義詞在語(yǔ)言運(yùn)用中的差異。③參考語(yǔ)境法。根據(jù)語(yǔ)境揣摩詞語(yǔ)的語(yǔ)境義、比喻義、借代義等，分析詞語(yǔ)派生或隱含的內(nèi)容。
二是圈點(diǎn)勾畫(huà)文章中重要的句子。論述文中的重要句子有以下幾種：①結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的句子?？梢圆捎贸槿≈鞲煞ǎプ【渥又鞲?，理清那些修飾、限制等附加成分，進(jìn)而理解其含意。②內(nèi)涵較為豐富的句子。按照“句不離段”的原則，結(jié)合上下文語(yǔ)境，仔細(xì)領(lǐng)會(huì)，整體解析。③與文章中心和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的句子（如文眼句、中心句、過(guò)渡句等）。這種句子體現(xiàn)了文章的思路，有的畫(huà)龍點(diǎn)睛，有的承上啟下，有的闡明要旨。理解這些句子的含意，既要注意它們?cè)谖闹械奈恢茫忠辞鍋?lái)龍去脈。
3.排除錯(cuò)誤選項(xiàng)，篩選正確答案
論述類文本閱讀的選擇題，考查的是判斷辨別能力?？忌鷮?duì)這類試題要進(jìn)行分析、比較、選擇，首先排除明顯錯(cuò)誤的選項(xiàng)，然后分析剩下的選項(xiàng)及與之相關(guān)的語(yǔ)言環(huán)境，瞻前顧后，尋找有效信息，并歸納信息的要點(diǎn)，進(jìn)行篩選，再排除干擾選項(xiàng)，剩下的便是正確答案。這樣答題，可以提高答題的準(zhǔn)確率。其基本方法如下。
①“復(fù)位”驗(yàn)證法。考生在理解文中的重要概念時(shí)，如果對(duì)自己的選擇沒(méi)有十足把握，可把選出的答案“復(fù)位”到選文中驗(yàn)證一下。如果語(yǔ)意連貫、意思準(zhǔn)確，則該項(xiàng)即為正確答案。
②事理分析法。在論述類文本中，常會(huì)遇到事理之間的邏輯關(guān)系，如因果關(guān)系、條件關(guān)系、假設(shè)關(guān)系、選擇關(guān)系等，考生要緊緊抓住表示事理之間邏輯關(guān)系的關(guān)鍵詞語(yǔ)，進(jìn)而作出正確的判斷。
③巧用選項(xiàng)法。在考查理解文中重要句子的試題中，命題者常常在句中確定兩個(gè)考查點(diǎn)，每個(gè)考查點(diǎn)又有兩種理解，總共列出四個(gè)選項(xiàng)。遇到這種題目，考生可以巧妙地利用選項(xiàng)提供的“方便”，根據(jù)自己對(duì)某一個(gè)考查點(diǎn)的正確理解，排除錯(cuò)誤選項(xiàng)。
【應(yīng)用說(shuō)明】
下面以2013年高考湖南卷第14題為例，作出具體解說(shuō)。
根據(jù)原文信息，下列推斷正確的一項(xiàng)是
A.印第安人之所以對(duì)烈酒著迷，是因?yàn)樗衲承┠茏屓水a(chǎn)生幻覺(jué)的植物一樣具有超自然能力。
B.印第安人如果不能一醉方休就謙讓旁觀的飲酒現(xiàn)象，表明民族傳統(tǒng)習(xí)俗中精華與糟粕并存。
C.法國(guó)傳教士對(duì)“罪惡的白蘭地交易”的批評(píng)，是源于法國(guó)的毛皮商和軍隊(duì)在加拿大的行為。
D.麥斯卡爾酒的發(fā)展和被利用的事實(shí)，提醒我們?cè)谝M(jìn)外國(guó)技術(shù)的時(shí)候，應(yīng)警惕其負(fù)面影響。
運(yùn)用“復(fù)位”驗(yàn)證法可知，選項(xiàng)A的內(nèi)容對(duì)應(yīng)第二段，聯(lián)系第三段可知他們是被歐洲人“利用”，故而變得逆來(lái)順受，所以應(yīng)排除。運(yùn)用事理分析法可知，選項(xiàng)B的兩句之間沒(méi)有必然的因果關(guān)系，不能“表明民族傳統(tǒng)習(xí)俗中精華與糟粕并存”，應(yīng)排除。再看選項(xiàng)C，其內(nèi)容對(duì)應(yīng)第三段，由該段法國(guó)傳教士的一句原話“因?yàn)樗鼤?huì)讓人變得麻木和放蕩”，則可直接將其排除。至此，答案毫無(wú)疑問(wèn)就是D項(xiàng)。文章結(jié)尾卒章顯志：“烈酒幫助殖民者對(duì)成百萬(wàn)的人進(jìn)行奴役和驅(qū)逐，幫助他們建立新國(guó)家，并幫助他們侵略異國(guó)文化。今天，烈酒不再與奴役和剝削聯(lián)系在一起，但它仍然被人所用。”這是告訴我們須“警惕其負(fù)面影響”，所以D項(xiàng)正確。
（作者單位：湖南沅陵縣一中）
（責(zé)任編校/曾向宇）
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1.《閱讀論述類文本要有三種意識(shí)》
在答題訓(xùn)練時(shí)，考生可以借鑒語(yǔ)用題中的某些題型來(lái)訓(xùn)練自己，以便配合閱讀論述類文章。比如：用長(zhǎng)句化短句來(lái)訓(xùn)練概括能力，用概括語(yǔ)段大意來(lái)訓(xùn)練快速提煉中心的能力，用下定義來(lái)訓(xùn)練對(duì)重要概念的理解能力?？忌€可以借鑒寫(xiě)作議論文時(shí)立意構(gòu)思的方法，進(jìn)行理清閱讀思路的訓(xùn)練。
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2.《解答論述類文本閱讀題的四個(gè)步驟》
要準(zhǔn)確理解詞語(yǔ)和句子在文中的意思，就要緊密聯(lián)系語(yǔ)境，注意上下文的修飾、指代等暗示信息，從而把握其內(nèi)涵。
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3.《2013年高考論述類文本閱讀題評(píng)析》
（1）理解文中重要概念的含義。
（2）理解文中重要概念的含義。
2、分析綜合
（1）篩選并整合文中的信息。
（2）分析文章結(jié)構(gòu)，把握文章思路。
（3）歸納內(nèi)容要點(diǎn)，概括中心意思。
（4）分析概括作者在文中的觀點(diǎn)態(tài)度。
3、圈劃選項(xiàng)信息源。
在作答過(guò)程中先用鉛筆在原文找出選項(xiàng)信息源，并做標(biāo)記。
4、將選項(xiàng)與選項(xiàng)信息源做比較。
比較點(diǎn)多為：
1）句意邏輯是否一致。
2）表意范圍是否發(fā)生擴(kuò)大或縮小。
3）是否發(fā)生張冠李戴。
4）是否絕對(duì)。
5）是否無(wú)中生有。
對(duì)近岸淺水區(qū)域的海底地形的掌握對(duì)于近岸活動(dòng)比如捕魚(yú)，碼頭建設(shè)，鋪設(shè)石油管道以及形態(tài)動(dòng)力學(xué)的研究等都有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)獲取水深的方法包括船載聲吶探測(cè)、機(jī)載激光測(cè)探、潛水器測(cè)量、超光譜圖像測(cè)量等。但是它們普遍具有成本高、效率低的缺點(diǎn)，并且測(cè)量精度會(huì)受海水清澈度的影響。為了克服傳統(tǒng)測(cè)量方法所存在的不足，基于X波段雷達(dá)圖像序列反演水深的方法得到發(fā)展。
在淺水區(qū)域，局部的海底地形對(duì)表面波的傳播有著重要的影響。當(dāng)波移動(dòng)至淺水區(qū)域，波的周期不發(fā)生變化，但是波的傳播速度會(huì)發(fā)生變化，繼而波長(zhǎng)減小，波數(shù)增加。表面流的存在也影響表面波的傳播，因此水深場(chǎng)以及表面流速場(chǎng)的反演方法都是基于這種傳播變化——在物理學(xué)中被描述為表面波的色散關(guān)系。
1998年 Paul Bell運(yùn)用連續(xù)的雷達(dá)圖像序列之間的互相關(guān)性推導(dǎo)出了空間變化的表面波速[1]，同時(shí)利用從浮標(biāo)中獲取的頻率信息，通過(guò)運(yùn)用線性重力波的色散關(guān)系計(jì)算出了空間變化的水深，但是沒(méi)有考慮海流的存在。Hessner等人運(yùn)用一維FFT變換實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像序列的頻率分解[2]，某一固定頻率的波所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)通過(guò)確定局部空間的相位梯度計(jì)算得到。但是此方法的局限性在于它不能運(yùn)用到包含同一頻率但不同傳播方向的波的波場(chǎng)，同時(shí)也沒(méi)有考慮到海流的存在。
對(duì)時(shí)間序列的雷達(dá)圖像進(jìn)行3?D FFT變化，并取模的平方得到三維圖像譜，由于波數(shù)和頻率被色散關(guān)系聯(lián)系在一起，因此線性表面波的信號(hào)應(yīng)該很好地分布于其確定的三維形狀上。色散關(guān)系的形狀取決于水深和表面流速，因此通過(guò)擬合理論的色散關(guān)系和三維圖像譜的坐標(biāo)分布便可反演出大的空間范圍內(nèi)的平均水深以及流速[3?4]。但是此方法中的3?D FFT是針對(duì)全局范圍的算子，因此假定了波場(chǎng)的均勻性以及穩(wěn)定性。如果在深水區(qū)存在變化的流速或者淺水區(qū)存在變化的水深，波的折射將會(huì)產(chǎn)生，波場(chǎng)變成了非均勻場(chǎng)，以上方法不再適用，因此需要在局部空間范圍內(nèi)對(duì)波參數(shù)進(jìn)行分析。
自1999年以來(lái)，Seemann等人針對(duì)非均勻波場(chǎng)做了一系列研究[5?10]，推導(dǎo)出了局部三維圖像譜，同時(shí)反演出了局部范圍內(nèi)的水深以及流速。
本文將利用模擬的X波段雷達(dá)圖像展開(kāi)近岸淺水區(qū)域的水深的反演工作，該工作考慮到了表面波場(chǎng)的非均勻性，因此采用了局部反演算法，反演出了局部的水深值。
1 色散關(guān)系與水深以及流速的關(guān)系
色散關(guān)系描述了波數(shù)[k]和角頻率[ω]之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，正常的色散關(guān)系適用于海表面重力波，線性色散關(guān)系可表示為：
[ωk，uc，d=±gktanhkd+k.uc] （1）
式中：[g]表示為重力加速度；[d]為水深；[uc]為近表面流速。在式（1）中，第一部分稱為固有頻率[ζ=±gktanhkd，]第二部分稱為多普勒頻率[ωD=k.uc。]多普勒頻率部分表明受表面流速的影響。在式（1）中，水深[d]和表面流速矢量[uc]在波數(shù)?頻率域中影響色散關(guān)系的形狀，因此色散關(guān)系的形狀可以被用來(lái)反演這些參數(shù)值。圖1顯示了水深以及流速對(duì)色散關(guān)系的影響。
圖1 三維波數(shù)?頻率域中線性表面重力波的色散關(guān)系
2 水深及流速局部反演方法介紹
在淺水區(qū)域中，由于空間變化的水深，波的周期不變，既波場(chǎng)保持了穩(wěn)定性，但是波長(zhǎng)發(fā)生了變化，波場(chǎng)變成了非均勻場(chǎng)，因此需要在局部空間范圍內(nèi)對(duì)海態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析，得到空間分布的海態(tài)參數(shù)場(chǎng)。海洋表面波的特性由波長(zhǎng)[λ、]波數(shù)[k、]角頻率[ω、]振幅[ξ]和它們的傳播方向[?]來(lái)描述。表面波場(chǎng)由一系列不同頻率不同傳播方向的單一成分的波（簡(jiǎn)稱單波）疊加得到，因此其是多成分的，需要將其分解為單成分波。本文將按照以下步驟反演局部的水深及流速：
（1） 對(duì)時(shí)間序列的雷達(dá)圖像進(jìn)行3?D FFT變換，得到復(fù)數(shù)值的三維圖像譜[G（k，ω）]；
（2） 對(duì)三維圖像譜進(jìn)行頻率分解和方向分解得到單波成分的波譜 [Gk|ω，?]；
（3） 進(jìn)行2?D 反FFT變化，到空間域，產(chǎn)生單波復(fù)數(shù)值的空間場(chǎng)[gx，y|ω，?]；
（4） 由單波空間場(chǎng)及其梯度圖像得到波數(shù)場(chǎng)；
（5） 由單波空間場(chǎng)以及其對(duì)應(yīng)的波數(shù)場(chǎng)得到5?D時(shí)空頻率場(chǎng)[Ix，y|k，ω]；
（6） 由局部的3?D圖像譜反演局部的水深及流速。
該算法是針對(duì)由岸基X波段雷達(dá)獲取的時(shí)間序列的雷達(dá)圖像，最終得到水深場(chǎng)。
3 數(shù)值模擬及分析
3.1 模擬非均勻波場(chǎng)及雷達(dá)圖像
基于線性波理論，海浪可看成是各種不同的余弦波的線性疊加，該過(guò)程可利用頻譜來(lái)模擬，本文選用與波浪相近的P?M譜。只有頻譜還不足以描述海浪的特性，需要加入方向分布函數(shù)組成方向譜，才能符合實(shí)際的海面波場(chǎng)狀況，本文的方向分布函數(shù)采用改進(jìn)的光易型方向分布函數(shù)。同時(shí)考慮到波場(chǎng)的非均勻性，加入非等水深值及表面流速值，利用色散關(guān)系式（1），可確定不同區(qū)域的波數(shù)與頻率的關(guān)系，利用不同頻率和傳播方向的余弦波的疊加，可模擬出淺水區(qū)的非均勻波場(chǎng)的時(shí)間序列。圖2所示是模擬的64幅時(shí)間序列的非均勻波場(chǎng)的前兩幅（圖像中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)為128×128個(gè)，每個(gè)像素點(diǎn)的分辨率為7.5 m×7.5 m）。
圖2 模擬的64幅時(shí)間序列的非均勻波場(chǎng)的前兩幅
根據(jù)雷達(dá)成像機(jī)理，利用起主要作用的陰影調(diào)制及傾斜調(diào)制模擬出時(shí)間序列的雷達(dá)圖像。圖3所示是模擬的64幅時(shí)間序列的雷達(dá)圖像的前兩幅。
圖3 模擬的64幅時(shí)間序列的雷達(dá)圖像的前兩幅
3.3 對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
（1） 對(duì)64幅時(shí)間序列的雷達(dá)圖像[G（Θ）]進(jìn)行三維傅里葉變化得到復(fù)數(shù)值的三維波數(shù)?頻率譜：
（2）
其中三維譜的譜分辨率為：
[Δkx=2πX， Δky=2πY， Δω=2πT] （3）
（2） 對(duì)得到的三維譜進(jìn)行閾值濾波，濾除信號(hào)中包含的噪聲，然后利用色散關(guān)系進(jìn)行帶通濾波，得到海浪信號(hào)。接下來(lái)將對(duì)濾波后的三維譜進(jìn)行分解，得到單波成分的波譜，既進(jìn)行頻率分解和方向分解。在時(shí)間軸上進(jìn)行的傅里葉變化使得頻率分解被執(zhí)行，既一系列不同頻率所對(duì)應(yīng)的二維波數(shù)譜，接著進(jìn)行方向分解。本文采用了一組楔形濾波器，首先產(chǎn)生一個(gè)原型楔形濾波器，然后再通過(guò)旋轉(zhuǎn)，雙線性插值，得到一組濾波器，原型濾波器如圖4（a）所示，旋轉(zhuǎn)得到的部分濾波器如圖4（b）～（d）所示。運(yùn)用這一組方向?yàn)V波器對(duì)二維譜進(jìn)行分解，最終得到一系列不同頻率和傳播方向所對(duì)應(yīng)的單一成分的波譜[Gk|ω，?]。
（3） 對(duì)單一成分的波譜[ Gkω，?]進(jìn)行二維反傅里葉變化得到復(fù)數(shù)值的單波空間場(chǎng)[ gx，y|ω，?]：
[gx，y|ω，?=2D IFFT（Gk|ω，?）] （4）
圖4 一組方向?yàn)V波器中的前四個(gè)
單波空間場(chǎng)包含了幅值及相位模式信息：
[gx，y|ω，?=Ax，y|ω，?expi?x，y|ω，?=Regx，y|ω，?+iImgx，yω，?] （5）
與單波空間場(chǎng)對(duì)應(yīng)的梯度圖像：
[??x，??ygx，yω，?=2D IFFTi?kx，ky?Gkω，?] （6）
其中[kx，ky]代表復(fù)數(shù)值的波數(shù)向量，其實(shí)部代表局部的波數(shù)值。局部區(qū)域的大小選為8×8個(gè)像素點(diǎn)，因此要得到局部區(qū)域的波數(shù)，需要分析局部點(diǎn)所包含的所有像素點(diǎn)。
位于色散關(guān)系濾波器帶寬內(nèi)的背景噪聲重新分布在了單波波數(shù)場(chǎng)中，因此為了消除噪聲的影響，運(yùn)用方差最小擬合法得到復(fù)數(shù)值的波數(shù)向量。
[kx=-i?v+?vxv2ky=-i?v+?vyv2] （7）
其中向量[v，][vx，][vy]通過(guò)行掃描局部區(qū)域內(nèi)的單波空間場(chǎng)及其梯度圖像獲得，向量[v+]是向量[v]的共軛向量。
（4） 由一系列的單波空間場(chǎng)以及單波波數(shù)場(chǎng)可得到五維的時(shí)空頻率譜 [Ix，yk，ω。]表面波信號(hào)的能量譜應(yīng)分布在色散關(guān)系曲面上，將由色散關(guān)系式（1）得到的譜分量[ω]與圖像譜[Ix，y|k，ω]中的分量[ωi]取加權(quán)方差，得到一個(gè)函數(shù)。本文利用該函數(shù)尋找最小值的方法求得局部的流速[ux，uy]及水深[d。]該加權(quán)方差函數(shù)表示為：
[fux，uy，d=i=0Ngkitanhkid+kx，iux+ky，iuy-ωi2?Ix，y|ki，ωi] （8）
式中：[N]表示譜坐標(biāo)集[{kx，i，ky，i，ωi}]中元素的個(gè)數(shù)，通過(guò)設(shè)置閾值從局部能量譜中選取出譜坐標(biāo)集：
[M0=（kx，i，ky，i，ωi）Ix，y|ki，ωiMAXIx，y|ki，ωiε] （9）
式中[ε]表示能量閾值。
加權(quán)方差函數(shù)是一個(gè)非線性函數(shù)，含有三個(gè)變量，求該函數(shù)最小值屬于優(yōu)化問(wèn)題，本文采用擬牛頓法搜索最小值，并得到局部的水深及流速。
4 數(shù)據(jù)處理結(jié)果
模擬雷達(dá)圖像時(shí)輸入的非等值水深場(chǎng)如圖5（a）所示，每8×8個(gè)像素點(diǎn)設(shè)置一個(gè)水深值，為減少模擬時(shí)的計(jì)算量，水深值只沿一維變化。反演得到的水深場(chǎng)如圖5（b）所示，反演時(shí)選擇的局部區(qū)域的大小為8×8個(gè)像素點(diǎn)。反演的水深值與輸入的水深值吻合較好，平均誤差約為2%，相比于過(guò)去的均勻場(chǎng)水深反演方法，該反演方法可將水深值的分辨率縮小到8×8個(gè)像素點(diǎn)。
5 結(jié) 語(yǔ)
利用X波段雷達(dá)圖像可提取出重要的海態(tài)信息，比如水深、流速等等。均勻場(chǎng)的水深及流速的反演方法已相對(duì)成熟，本文的工作是針對(duì)非均勻場(chǎng)反演淺水水深值。由于實(shí)際的海況比較復(fù)雜，并且還沒(méi)有得到可以用于比測(cè)的實(shí)際水深值，本文采用數(shù)值模擬的方法，通過(guò)輸入非等值的水深仿真出非均勻波場(chǎng)及其雷達(dá)圖像。利用仿真的雷達(dá)圖像反演出局部水深值，并與輸入的水深值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果吻合較好，對(duì)利用實(shí)際的雷達(dá)圖像反演非均勻場(chǎng)的水深具有重要的指導(dǎo)意義。本文的工作是基于岸基X波段雷達(dá)，對(duì)于船基X波段雷達(dá)來(lái)說(shuō)，還要考慮運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)纫蛩兀⑶覍?shí)際海況復(fù)雜多變，水深的反演過(guò)程有待進(jìn)一步分析研究。
圖5 輸入的水深場(chǎng)與反演得到的水深場(chǎng)對(duì)比圖
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關(guān)鍵詞：大氣污染源；激光雷達(dá)；監(jiān)測(cè)；研究
中圖分類號(hào)：X511
文I標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12003005
1引言
近年來(lái)，與人類生存和發(fā)展密切相關(guān)的環(huán)境污染已經(jīng)成為人民群眾非常關(guān)心的重要問(wèn)題。大氣污染嚴(yán)重影響人們的生活品質(zhì)，如何有效開(kāi)展城市大氣污染防治工作，確保環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善是大氣環(huán)境保護(hù)工作的核心[1～4]。城市大氣污染源主要包括工業(yè)生產(chǎn)、居民生活、道路交通、建筑施工排放到大氣中的顆粒物、硫氧化物、氮氧化物、鹵化物、碳化合物等，來(lái)源比較復(fù)雜且相互作用形成復(fù)合污染[4]。激光雷達(dá)是大范圍快速監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境的新一代的高新技術(shù)手段，具有實(shí)時(shí)、快速、連續(xù)、長(zhǎng)期的遙感監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)[5，6]。利用3D可視型激光雷達(dá)進(jìn)行垂直/水平掃描，可以對(duì)污染物的時(shí)空分布及其擴(kuò)散進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)[6～8]。因此，由于激光雷達(dá)技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)， 逐漸成為開(kāi)展城市污染演變、區(qū)域性污染物分布、污染物跨界輸送以及污染溯源監(jiān)測(cè)的主要手段之一。本文利用3D可視激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)江津區(qū)大氣污染源進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究，以期為環(huán)境監(jiān)測(cè)、管理、預(yù)警體系建設(shè)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。
2實(shí)驗(yàn)條件與方法
2.1監(jiān)測(cè)儀器
北京怡孚和融科技有限公司3D可視型激光雷達(dá)，型號(hào)為3D-Scan-CAM。
2.2監(jiān)測(cè)地點(diǎn)
江津城區(qū)中心御景華庭小區(qū)17棟樓頂，掃描半徑5～10 km。
2.3監(jiān)測(cè)方法
選取顆粒物濃度作為主要監(jiān)測(cè)因子，采用垂直、水平、切面監(jiān)測(cè)方式，通過(guò)連續(xù)不間斷掃描，協(xié)同風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、氣壓、氣溫等氣象監(jiān)測(cè)，結(jié)合空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正后實(shí)施數(shù)據(jù)分析。
2.4監(jiān)測(cè)條件
制作江津城區(qū)監(jiān)測(cè)期間城市近空500 m高度位置所有后向軌跡圖得到垂直掃描時(shí)間段，城區(qū)主要以上升氣流為主（5月31日至 6月3日），利于污染擴(kuò)散，不易形成累積污染；水平掃描時(shí)間段，江津以下降氣流為主，易受外來(lái)污染影響，本地也易于形成污染累積。經(jīng)查，與該地區(qū)歷年風(fēng)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)信息相符。
3結(jié)果與討論
3.1垂直監(jiān)測(cè)
將6月1日晚21點(diǎn)至3日午間12點(diǎn)日激光雷達(dá)垂直監(jiān)測(cè)圖與江津區(qū)近地自動(dòng)站PM10數(shù)據(jù)結(jié)合分析可知：在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，近地濕度較大，并有間斷降雨，對(duì)污染有稀釋作用，污染不易累積。結(jié)合垂直掃描圖（圖1）可知江津城市污染演變主要分為幾個(gè)過(guò)程：1日21點(diǎn)至2日凌晨3點(diǎn)，隨氣流下降，進(jìn)而污染累積，在21日至24日，在近空600 m處的近地污染團(tuán)過(guò)境，造成本地污染升高，自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)PM10升高。2日4點(diǎn)至16點(diǎn)，近空云層過(guò)境，并伴有降雨過(guò)程，污染沉降，污染逐漸減輕。2日16點(diǎn)至3日5點(diǎn)，降雨停止，近空云層向上擴(kuò)散，氣流上升，近地濕度先降低后上升，本地污染逐步累積，近地消光系數(shù)增高，自動(dòng)站監(jiān)測(cè)顯示PM10數(shù)據(jù)逐漸升高。3日5點(diǎn)至12點(diǎn)，近空云層降低，造成本地PBL層降低，污染不利于擴(kuò)散，本地PM10逐漸升高并累積。在雷達(dá)監(jiān)測(cè)的時(shí)段內(nèi)，江津區(qū)近地濕度大，污染物隨下降氣流，易累積，形成污染團(tuán)。隨濕度降低或降雨等易形成污染沉降，但不會(huì)形成長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)大面積污染。
3.2水平監(jiān)測(cè)
制作雷達(dá)測(cè)試區(qū)域內(nèi)PM10濃度圖（圖2），顏色的深淺代表污染的嚴(yán)重程度，經(jīng)緯度和測(cè)點(diǎn)距離等點(diǎn)擊可查。藍(lán)色標(biāo)記點(diǎn)位是測(cè)點(diǎn)位置，紅色標(biāo)記點(diǎn)位是空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站位置。圖中紅線圈出部分為城市外部污染，未圈出區(qū)域顏色較深區(qū)域?yàn)槌鞘形廴驹次廴?。逐一分析?jiàn)圖3～圖6。
區(qū)域一污染分布圖（圖3）給出了該區(qū)域的主要污染分布，結(jié)合實(shí)地狀況由左至右依次分析判斷：大西門(mén)轉(zhuǎn)盤(pán)及西門(mén)路周邊污染團(tuán)早晚高峰出現(xiàn)，夜間有零星出現(xiàn)，主要為交通污染及生活污染；三通街、幾江向陽(yáng)小學(xué)周邊污染團(tuán)夜間出現(xiàn)，且連續(xù)出現(xiàn)，為本地生活污染（夜市）；奎星廣場(chǎng)、天香街附近污染團(tuán)晝夜均出現(xiàn)，為本地生活污染（餐飲）。
區(qū)域二污染分布圖（圖4）給出了該區(qū)域的主要污染分布，結(jié)合實(shí)地狀況由左至右依次分析判斷：青木苑、祥瑞步行街周邊污染團(tuán)白天集中于南邊，夜間為彌散型，為交通污染、道路施工污染及生活污染；鼎山大道沿線污染團(tuán)集中出現(xiàn)于7日、8日兩天的早間及午后，為交通污染；瑯山大道長(zhǎng)風(fēng)路口污染團(tuán)出現(xiàn)時(shí)間不固定，集中于上下班高峰期，周邊有加油站，為交通污染。天之味酒樓污染團(tuán)集中于午間及傍晚吃飯時(shí)間，為生活污染（餐飲）。江州大道、文菁路沿線污染團(tuán)夜間出現(xiàn)，為生活污染（夜市）。交警支隊(duì)后側(cè)污染團(tuán)白天出現(xiàn)，污染彌散，為本地生活和交通污染。
區(qū)域三污染分布圖（圖5）給出了該區(qū)域的主要污染分布，結(jié)合實(shí)地狀況由左至右依次分析判斷：艾坪山山腳位置污染團(tuán)日間周期性出現(xiàn)，為建筑施工污染；幾江中學(xué)、鼎山大道周邊污染團(tuán)白天周期性出現(xiàn)，為建筑施工污染?，樕街行男Ｎ廴緢F(tuán)夜間出現(xiàn)，為生活污染（夜市）。
區(qū)域四污染分布圖（圖6）給出了該區(qū)域的主要污染分布，結(jié)合實(shí)地狀況由上至下依次分析判斷：客運(yùn)站及轉(zhuǎn)盤(pán)周邊污染團(tuán)幾乎全天出現(xiàn)，集中于早晚高峰，為交通污染和生活污染；丁香街沿線污染團(tuán)日間出現(xiàn)，特別是于7日早、午集中出現(xiàn)，為交通污染（擁堵）。
敏感點(diǎn)分析：結(jié)合4日中午至5日早上的江津區(qū)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站PM10連續(xù)數(shù)據(jù)圖（圖7 ），可以看出在4日18點(diǎn)至22點(diǎn)，兩自動(dòng)站PM10有明顯數(shù)值增高過(guò)程，判斷為傍晚高峰及人為活動(dòng)形成的近地污染整體升高。其中西關(guān)自動(dòng)站數(shù)據(jù)有明顯異常升高，并在21點(diǎn)左右達(dá)到峰值。由4日18點(diǎn)至5日4點(diǎn)的風(fēng)場(chǎng)后向軌跡圖（圖8）可知時(shí)間段內(nèi)為完全下降氣流，持續(xù)受東北風(fēng)向影響，隨后轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。即污染自東北風(fēng)形成，至西北風(fēng)向消散。
如污染影響圖（圖9）中所示，箭頭所指點(diǎn)位為西城環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)位置，閉合線圈出的位置即為可能對(duì)自動(dòng)站周邊造成影響的污染團(tuán)，箭頭為對(duì)應(yīng)污染團(tuán)對(duì)自動(dòng)站影響的路徑。污染主要貢獻(xiàn)過(guò)程為：鼎山大道、客運(yùn)站轉(zhuǎn)盤(pán)周邊污染團(tuán)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位正東北方向，污染出現(xiàn)時(shí)間在18～22點(diǎn)，距離較近，直接影響自動(dòng)站數(shù)據(jù)。青木苑、祥瑞大道步行街及鼎山大道沿線污染團(tuán)出現(xiàn)時(shí)間為17～23點(diǎn)，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位東北方向，受當(dāng)時(shí)風(fēng)向作用直接影響自動(dòng)站數(shù)據(jù)。鞍子街及天香街污染團(tuán)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位東北方向，污染出現(xiàn)時(shí)間為10～22點(diǎn)，隨當(dāng)時(shí)風(fēng)向會(huì)對(duì)自動(dòng)站數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定影響。西門(mén)轉(zhuǎn)盤(pán)及三通街周邊污染團(tuán)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位正北方向，夜間出現(xiàn)，會(huì)對(duì)自動(dòng)站數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定影響。此外的其他污染團(tuán)，如鼎山隧道、對(duì)岸德感周邊污染團(tuán)等，因污染出現(xiàn)時(shí)間和當(dāng)時(shí)風(fēng)向原因等，未對(duì)此次污染過(guò)程提供貢獻(xiàn)。其中以德感周邊污染為例：出現(xiàn)時(shí)間至夜間23點(diǎn)，并處于西北位置，此時(shí)為東北風(fēng)向，污染未能擴(kuò)散至監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。隨后凌晨3點(diǎn)風(fēng)向轉(zhuǎn)向至西北，此時(shí)德感周邊已無(wú)污染團(tuán)。
由此可見(jiàn)，此次過(guò)程中敏感點(diǎn)受東北方向污染團(tuán)影響較大，主要為城市內(nèi)污染（交通、建筑施工及生活污染）。
3.3切面監(jiān)測(cè)
連續(xù)切面掃描數(shù)據(jù)圖（圖10）可直接顯示切面上的氣溶膠變化和切面上污染物通量，污染邊界及過(guò)境污染。6月6日晚22點(diǎn)至7日凌晨4點(diǎn)的連續(xù)切面掃描數(shù)據(jù)圖像，圖像每2 h一張。從圖像中我們看到了從22日零點(diǎn)開(kāi)始的明顯污染團(tuán)過(guò)境過(guò)程，并于次日3點(diǎn)完全過(guò)境，導(dǎo)致近地污染增加，污染團(tuán)高度在1000 m左右。同時(shí)也觀測(cè)到，這段時(shí)間城市PBL層高度在400 m～600 m之間。
4結(jié)論
江津區(qū)主要生活污染為居民生活、餐飲油煙、夜市燒烤等，移動(dòng)污染主要為主干道及城市核心街區(qū)汽車尾氣、主河道船舶尾氣。固定污染源為城市周邊磚瓦窯企業(yè)和沿江碼頭堆場(chǎng)和部分地塊裸土揚(yáng)塵。外來(lái)污染源主要為城區(qū)正北方向新城建設(shè)污染擴(kuò)散、東北方向工業(yè)園區(qū)污染擴(kuò)散、長(zhǎng)江對(duì)岸毗鄰區(qū)堆場(chǎng)、碼頭污染擴(kuò)散。輸送通道主要是由北向南，由西向東。其中外來(lái)源形成時(shí)間集中于夜間至早晨，而本地污染源主要在日間形成城市污染，污染物明顯呈周期性變化。
對(duì)于敏感點(diǎn)（空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站），西城站受本地污染及外來(lái)污染雙重影響，日間道路污染影響交大，夜間受北部污染擴(kuò)散影響。東城站受本地源污染較少，但易受到北部污染擴(kuò)散影響。
利用3D可視激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行城市大氣污染監(jiān)測(cè)研究，可以明確城市中的大氣污染點(diǎn)源的空間分布和污染排放的時(shí)間分布，得到相對(duì)準(zhǔn)確的城市污染源對(duì)于城市環(huán)境空氣質(zhì)量影響的信息，同時(shí)也可以分析外來(lái)污染源的來(lái)源、成因、輸送通道、具體影響等，將為城市大氣污染源解析提供更多的方法和選擇，為城市環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)-預(yù)警機(jī)制的進(jìn)一步建立打下了良好基礎(chǔ)，為環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策的制定提供依據(jù)。
2017年6月綠色科技第12期
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關(guān)鍵詞 地震 生命探測(cè)儀 SR（Snake Robat） 多技術(shù)融合
中圖分類號(hào)：TN215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1多技術(shù)融合的生命探測(cè)儀的研究意義
地震、滑坡、泥石流、雪崩等自然災(zāi)害已經(jīng)嚴(yán)重影響和制約了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。21世紀(jì)以來(lái)，全世界已有約500萬(wàn)人死于各種自然災(zāi)害，8億人生活受到影響，人類每年創(chuàng)造的財(cái)富約有10%被各種自然災(zāi)害吞噬。作為一個(gè)多地震的國(guó)家，我國(guó)本世紀(jì)已經(jīng)發(fā)生多次強(qiáng)地震（近年來(lái)所發(fā)生的大地震情況分布及其所帶來(lái)的災(zāi)難如表1所示）。我國(guó)與其他國(guó)家相比，在應(yīng)對(duì)地震災(zāi)難方面顯然還存在著許多不足之處。
面對(duì)如此頻繁的地震災(zāi)害，當(dāng)務(wù)之急是開(kāi)發(fā)新技術(shù)新設(shè)備提高災(zāi)后緊急搜救的能力。因此，研究多技術(shù)融合的生命探測(cè)儀可以為災(zāi)后的救援工作提供有力的幫助。這對(duì)保護(hù)人民生命、體現(xiàn)以人為本、構(gòu)建和諧社會(huì)、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。
2基于多技術(shù)融合的生命探測(cè)儀“SR”的設(shè)計(jì)原理
面對(duì)地震，雖然已經(jīng)擁有了多種高科技的生命探測(cè)儀，但是事實(shí)證明各種探測(cè)儀器均存在一定的缺點(diǎn)。本文即基于現(xiàn)有探測(cè)儀的各種性能比較，設(shè)計(jì)一種全新的探測(cè)儀器――“探命蛇”（Snake Robat，簡(jiǎn)稱“SR”）。
2.1簡(jiǎn)介
“SR”作為一種需要在廢墟中搜救生命的先進(jìn)儀器，它具有蛇一樣的外形，是一種融合了先進(jìn)的紅外線光感技術(shù)和雷達(dá)聲波技術(shù)，可對(duì)災(zāi)后地區(qū)實(shí)行搜救的探測(cè)工具。
2.2主要構(gòu)成
2.2.1蛇皮――鉻金屬的融合
鉻是“SR蛇皮”的主要組成成分。據(jù)現(xiàn)有資料分析可知，鉻（也可叫可多米）鍍?cè)诮饘偕峡梢苑冷P，既堅(jiān)固又美觀。而且，鉻具有很高的耐腐蝕性，在空氣中，即便是在熾熱的狀態(tài)下，氧化也十分地緩慢，且不溶于水，其質(zhì)硬而脆，是堅(jiān)硬“鎧甲”的不二之選。
2.2.2蛇形――精巧的設(shè)計(jì)
此外，為了便于在亂石縫隙中穿梭自如，“SR”的體型應(yīng)盡可能的小。這就對(duì)其內(nèi)部的零件設(shè)計(jì)有了很高的要求（做到“麻雀雖小，五臟俱全”的地步）。它的主體非常柔韌，像是通下水道用的蛇皮管，能在瓦礫堆中自由扭動(dòng)。
2.2.3蛇眼――光感與視頻技術(shù)的融合
“SR”的頭上裝有一個(gè)微型的生命感應(yīng)器，主要是利用光反射進(jìn)行生命探測(cè)生成清晰的圖像以供搜救人員探查廢墟中的具體情況。它的主要功能是，隨時(shí)隨地都能感受到微弱的生命跡象。
2.2.4蛇耳――擴(kuò)聲器的運(yùn)用
“SR”頭部?jī)蓚?cè)還有一雙十分小巧玲瓏的“耳朵”――擴(kuò)聲器，目的是用來(lái)“傾聽(tīng)”十分微弱的呼吸頻率和心跳。
2.2.5蛇信――電磁波與雷達(dá)技術(shù)的融合
“SR”的“蛇信子”采用以電磁波探測(cè)為媒介，探測(cè)呼吸、心跳所引起的人體體表微動(dòng)，進(jìn)而提取所需的生命體征參數(shù)，并判斷有無(wú)生命體存在的超寬譜生命探測(cè)雷達(dá)。
2.2.6蛇身――視頻與音頻以及通訊技術(shù)的融合
“SR”身體里“隱藏”著的微型攝像頭和話筒將傷員情況傳達(dá)給外界，這樣，搜救人員就能通過(guò)電腦監(jiān)控視頻了解到廢墟之中的情況甚至于與傷員進(jìn)行簡(jiǎn)短的通話。為了保證不受震后網(wǎng)絡(luò)癱瘓的干擾，“SR”采用的通訊技術(shù)是Zigbee技術(shù)。
3可行性及設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)分析
“SR”鉻金屬的融合使得其具有堅(jiān)硬的外殼，又不失柔韌，在取材上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。呈“蛇身”的形體，使得在瓦礫碎石中行動(dòng)自如。
由微型的生命感應(yīng)器組成的“蛇眼”探頭，可深入極微小的縫隙探測(cè)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)被困人員，其深度可達(dá)幾十米以上，特別適用于對(duì)難以到達(dá)的地方進(jìn)行快速的定性檢查。相對(duì)于現(xiàn)下的熱紅外線探測(cè)儀來(lái)說(shuō)，“SR”結(jié)合了先進(jìn)的光反射技術(shù)，夜視功能更強(qiáng)、探測(cè)距離更遠(yuǎn)，微小的體型，攜帶便捷，克服了熱紅外線探測(cè)儀行動(dòng)不便的缺點(diǎn)。
“SR”的“蛇信”汲取了超寬譜生命探測(cè)雷達(dá)技術(shù)的精髓，具有發(fā)射脈沖極窄、高距離分辨率、穿透能力強(qiáng)和較好的抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，避免了聲波探測(cè)儀容易受周圍寬頻噪聲影響大的弊端。且結(jié)合了電磁波技術(shù)，能夠利用光的干涉、衍射、偏振.在全息投影技術(shù)中使人們視覺(jué)上看到立體影像，再加上“蛇身”里隱藏的CCD微型攝像頭，具有體積小重量輕，功耗小，抗沖擊與震動(dòng)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)；靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大；響應(yīng)速度快，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。還采用了三維激光掃描系統(tǒng)，圖像采集的分辨率不低于680-480，測(cè)量精確、范圍廣，大大提高了搜救的準(zhǔn)確度。
“蛇耳”部分的擴(kuò)聲器與隱藏在“蛇身”中的話筒相結(jié)合，不僅可以使外界“聽(tīng)到”廢墟中虛弱的呼救聲，而且可以與傷員進(jìn)行簡(jiǎn)短的通話，在實(shí)行有效施救時(shí)可安撫傷員情緒。
而所采用的Zigbee通訊技術(shù)組成的是一種低速率的無(wú)線區(qū)域網(wǎng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉并且網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)傳輸可靠、通信范圍廣，適合于在復(fù)雜的巷道結(jié)構(gòu)中及時(shí)與救援人員取得聯(lián)系，執(zhí)行監(jiān)測(cè)和搜救任務(wù)。
4總結(jié)
本文通過(guò)對(duì)生命探測(cè)儀技術(shù)相關(guān)的一些學(xué)術(shù)論文的研讀，并經(jīng)過(guò)一定的研究探討，在一些先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有最具代表性的生命探測(cè)儀的優(yōu)缺點(diǎn)，構(gòu)想出以上一款多技術(shù)融合的生命探測(cè)儀“SR”。筆者認(rèn)為，災(zāi)難帶給我們的思考并不僅僅是上述的一個(gè)“SR”的構(gòu)想，更應(yīng)該值得我們永久地去探究未來(lái)的高深科技。
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關(guān)鍵詞:無(wú)損檢測(cè);瀝青路面;應(yīng)用
中圖分類號(hào):U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2010)03-068-01
我國(guó)高速公路的通車?yán)锍棠壳耙呀?jīng)居于世界第二位,其中,瀝青路面占我國(guó)公路的大部分,因此,必須加強(qiáng)對(duì)瀝青路面的養(yǎng)護(hù)管理,確保提供可接受的服務(wù)水平。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段和評(píng)價(jià)方法很難對(duì)路面的離析做出準(zhǔn)確和定量的判斷。綜合采用適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)技術(shù),才有可能獲取大樣本的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,快速直觀地發(fā)現(xiàn)離析范圍及分析離析產(chǎn)生的原因,針對(duì)性地提出防止離析的措施,從而有效提高瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量。本文結(jié)合目前路面檢測(cè)分析總結(jié)了路面承載力、平整度、路面損壞狀況主要檢測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用。
一、路面無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于施工質(zhì)量檢測(cè)與控制,通過(guò)采用先進(jìn)、高效的檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量隱患,有效地防止路面出現(xiàn)各種早期破壞。在道路建成后的養(yǎng)護(hù)管理階段,隨著使用時(shí)間的增加,相應(yīng)地,在不同時(shí)期恢復(fù)路面使用性能所需要的費(fèi)用也明顯不同,這就給養(yǎng)護(hù)決策提出了最佳修復(fù)方案或養(yǎng)路資金優(yōu)化分配問(wèn)題。當(dāng)前公路路面檢測(cè)的總體趨勢(shì)是由人工檢測(cè)向自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展,由破損類檢測(cè)向無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展,由低速度、低精度向高速度、高精度發(fā)展。常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要有以下幾種:
1.超聲波檢測(cè)技術(shù)
超聲波路面檢測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)發(fā)射超聲波到材料介質(zhì),接收反射波的相關(guān)參數(shù),進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部破損情況的一種新型無(wú)損檢測(cè)方法,在接收超聲波的主要參數(shù)中,最常用的是波速參數(shù),即通過(guò)檢測(cè)超聲波在路面材料中的傳播速度來(lái)分析其力學(xué)性能的方法。由于它具有激發(fā)容易、檢測(cè)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),在路面檢測(cè)中的前景非常廣闊,現(xiàn)已成功地應(yīng)用于檢測(cè)路基路面材料的密實(shí)度與彈性模量,檢測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度,檢測(cè)路基路面的厚度與孔隙以及路基快速測(cè)濕等。
2.激光檢測(cè)技術(shù)
激光全息技術(shù)是激光無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用最早且最多的一種方法,其基本原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體施加外加載荷,利用有缺陷部位的形變量與其他部位不同的特點(diǎn),通過(guò)加載前、后所形成的全息圖像的疊加來(lái)判斷材料、結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在不連續(xù)性。激光超聲技術(shù)是近年無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中迅速發(fā)展并得到工程應(yīng)用的一項(xiàng)十分引人注目的新技術(shù),在路基和路面檢測(cè)中,激光主要應(yīng)用于距離測(cè)定、紋理深度測(cè)定、彎沉測(cè)定、車轍深度及平整度測(cè)定幾個(gè)主要方面。
3.圖像技術(shù)
圖像技術(shù)包括紅外成像技術(shù)和激光全息圖像技術(shù)。紅外成像技術(shù)主要是利用不同材料介質(zhì)導(dǎo)熱性能不同的原理,利用高精度的熱敏傳感器可以檢測(cè)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的熱傳導(dǎo)規(guī)律和溫度場(chǎng)分布狀況,將檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)圖像化,從而將結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況呈現(xiàn)出來(lái)。具有精細(xì)度高、直觀可靠、能夠給出全場(chǎng)情況等優(yōu)點(diǎn)。
4.探地雷達(dá)技術(shù)
探地雷達(dá)技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)高新技術(shù),具有精度高、圖像直觀等特點(diǎn)。探地雷達(dá)可對(duì)對(duì)象作連續(xù)檢測(cè),能比較直觀地表現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)物;其具有非破壞性探測(cè)、速度快、輕便小巧、抗干擾性強(qiáng)、分辨率高、操作方便等優(yōu)點(diǎn),由于探地雷達(dá)方法具有快速、連續(xù)、無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn),在檢測(cè)混凝土路面質(zhì)量起到了一定的作用。
二、探地雷達(dá)技術(shù)的定義及工作原理
1.探地雷達(dá)技術(shù)的定義
探地雷達(dá)是利用高頻或超高頻脈沖電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布的一種地球物理勘探方法。實(shí)踐表明,它可以分辨地下較淺范圍內(nèi)的介質(zhì)分布。因此,雷達(dá)方法以其特有的高分辨率,在工程地質(zhì)勘察,災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查,公路工程質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè),考古調(diào)查以及工程施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)等淺層與超淺層地質(zhì)調(diào)查中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
2.雷達(dá)病害識(shí)別的原理與方法
在道路結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的檢測(cè)中,結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的病害主要表現(xiàn)為如下三種形式:(l)層間脫空:瀝青面層與基層表面之間出現(xiàn)空隙,這主要是兩個(gè)層面之間施工時(shí)粘合不好或是透水性設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的。如:有許多鉆孔資料顯示,在脫空部位常常存在lmm~2mm的灰土層,這是由于施工期間清理不完善的所造成的;另外,如果基層透水性較好,則很容易在層間形成充氣脫空;如果基層透水性不好就很可能會(huì)使面層與基層之間形成充水脫空。(2)層內(nèi)蜂窩:這主要是在施工時(shí)由于壓實(shí)度不夠造成的。若是深入了水則會(huì)形成層內(nèi)富水區(qū)。(3)地基基礎(chǔ)變形:主要會(huì)引起瀝青面層發(fā)生裂隙、脫空甚至塌陷等現(xiàn)象。由此可以看出,結(jié)構(gòu)層的病害的表現(xiàn)千差萬(wàn)別,但具體原因主要是由于空氣或水的進(jìn)入而造成的,這便成了我們應(yīng)用路面雷達(dá)進(jìn)行病害檢測(cè)的前提。
三、探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)瀝青路面缺陷的具體應(yīng)用
1.瀝青路面缺陷的具體表現(xiàn)
一般情況下,瀝青路面的損壞,可以分為兩類:一類是結(jié)構(gòu)性損壞,包括路面結(jié)構(gòu)整體或其中某一個(gè)或幾個(gè)組成部分的破壞,使路面達(dá)到不能承受預(yù)定的車輛荷載;另一類是功能性損壞,它也有可能并不伴隨有結(jié)構(gòu)性損壞而發(fā)生,但由于平整性、抗滑能力等因素的下降,使其不再具有預(yù)定的使用功能,從而影響行車質(zhì)量。功能性破損一般是表面性的,易于識(shí)別,其破損原因也比較清楚。
2.結(jié)構(gòu)缺陷的基層探地雷達(dá)信號(hào)特征
根據(jù)上述分析,施工過(guò)程中基層缺陷可分為:層間分界面處出現(xiàn)松散夾層,連接性差;層內(nèi)局部孔隙度大,內(nèi)部松散;局部離析。以下就三類基層施工過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷探地雷達(dá)信號(hào)特征結(jié)合實(shí)際資料分別研究說(shuō)明:
(1)層間連接性差的探地雷達(dá)信號(hào)特征。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在路面基層的底界面、或基層較厚而分層鋪筑的分界面處,產(chǎn)生該類缺陷的原因往往是因?yàn)樯蠈愉佒r(shí)對(duì)下層表面處理不當(dāng)或筑料攪拌不均或出現(xiàn)離析而導(dǎo)致的,在探地雷達(dá)檢測(cè)剖面圖上呈現(xiàn)出較強(qiáng)的異常帶。鉆芯驗(yàn)證表明,一旦出現(xiàn)明顯的此類異常,按垂向分辨率理論分析,其松散夾層厚度往往大于3cm。
(2)結(jié)構(gòu)層離析的探地雷達(dá)信號(hào)特征。路面基層內(nèi)的離析部位,因鋪筑材料出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松散,空隙度變大,空隙內(nèi)充填為相對(duì)介電常數(shù)為1的氣體,而周圍的正常密實(shí)區(qū)因密實(shí)并具有足夠的濕度,其相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)大于松散與離析部位,二者間的界面將成為很強(qiáng)的電磁波反射界面,若離析體充有飽和水,其介電常數(shù)遠(yuǎn)木周圍介質(zhì),二者間的界面仍將成為很強(qiáng)的電磁波反射界面。由此可見(jiàn),只要路面基層內(nèi)存在離析,即具備開(kāi)展雷達(dá)技術(shù)探測(cè)的物理前提條件,從而達(dá)到檢測(cè)路面基層內(nèi)松散與離析的目的。
(3)結(jié)構(gòu)層松散的探地雷達(dá)信號(hào)特征。這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在橋涵兩側(cè),一般是由于下層(如墊層)標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高,造成上層單層厚度超過(guò)分層碾壓厚度要求,使其因壓實(shí)度降低而引起。路面基層內(nèi)若存在局部松散(壓實(shí)度底)必然會(huì)導(dǎo)致介電常數(shù)的不同,電磁波在此發(fā)生反射,地面可接收到相應(yīng)的雷達(dá)剖面異常圖像。這種松散體界面處引起的異常幅度一般較大,判斷其邊界的定性方法為:依據(jù)在不均勻體邊界處有連續(xù)的反射波同相軸中斷或彎曲分布叉,其內(nèi)波長(zhǎng)變長(zhǎng),波幅明顯變化,反射波組特征也發(fā)生明顯變化。
通過(guò)對(duì)路面病害的實(shí)地踏勘、鉆孔取芯、探坑挖驗(yàn)及無(wú)破損檢測(cè)等手段,相互驗(yàn)證了路面病害的范圍、程度,經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)的驗(yàn)證,基本符合路面病害的實(shí)際狀況。
四、結(jié)語(yǔ)
總之,路面檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)在檢測(cè)和控制施工質(zhì)量、提高公路養(yǎng)護(hù)管理科學(xué)化水平及改進(jìn)路面設(shè)計(jì)等方面都具有十分重要的地位和作用,路面檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)水平的不斷提高,對(duì)病害進(jìn)行針對(duì)性、預(yù)防性養(yǎng)護(hù),防止病害的快速發(fā)展,甚至根治這些病害,對(duì)于延長(zhǎng)道路使用壽命,降低運(yùn)營(yíng)成本有著積極的意義。③
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關(guān)鍵詞:無(wú)損檢測(cè)雷達(dá)組合天線預(yù)應(yīng)力鋼絞線定位
中圖分類號(hào)： TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
概述： 在土木工程建筑質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新興的檢測(cè)技術(shù)，工程質(zhì)量的檢測(cè)方法一直是工程質(zhì)量的重要保證。隨著科技水平的不斷提高，檢測(cè)手段也逐年進(jìn)步，從以往的局部破損檢測(cè)到現(xiàn)在比較常用的無(wú)損檢測(cè)。其中工程雷達(dá)作為現(xiàn)在比較先進(jìn)的檢測(cè)儀器在歐美等國(guó)家被廣泛采用。
近年來(lái)，混凝土雷達(dá)檢測(cè)領(lǐng)域一直在推陳出新，但真正有重大技術(shù)突破的技術(shù)產(chǎn)品很少，大部分的混凝土雷達(dá)產(chǎn)品都是使用單一頻率天線，通常只能解決單排鋼筋及相對(duì)簡(jiǎn)單工況條件的問(wèn)題，對(duì)于多排鋼筋的準(zhǔn)確定位及密集鋼筋下結(jié)構(gòu)缺陷的判斷一直鮮有突破。而且目前大多數(shù)的結(jié)構(gòu)雷達(dá)采集和后處理軟件操作相對(duì)復(fù)雜，通常需要有很強(qiáng)物探專業(yè)背景的人才能有效進(jìn)行分析，結(jié)果不夠直觀，無(wú)法讓業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、質(zhì)檢單位、監(jiān)理單位、施工單位一目了然的看出問(wèn)題，極大制約了該方法在混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的推廣。
適應(yīng)工程現(xiàn)場(chǎng)工況、安全便攜、操作舒適、直觀明了是工程檢測(cè)人員一直以來(lái)的訴求。PS1000 X-scan混凝土結(jié)構(gòu)透視儀采用專業(yè)的一體化設(shè)計(jì)方式，獨(dú)特的多組天線同時(shí)工作及可變頻率技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)快速連續(xù)高效無(wú)損檢測(cè)。
工程雷達(dá)基本原理
工程雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,簡(jiǎn)稱GPR)是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)，它是利用寬頻帶高頻電磁波信號(hào)探測(cè)介質(zhì)結(jié)構(gòu)分布的無(wú)損探測(cè)儀器。它通過(guò)雷達(dá)天線對(duì)隱蔽目標(biāo)體進(jìn)行全斷面掃描的方式獲得斷面的掃描圖像，具體工作原理就是：當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)利用天線向地下發(fā)射寬頻帶高頻電磁波，電磁波信號(hào)在介質(zhì)內(nèi)部傳播遇到介電差異較大的介質(zhì)界面時(shí)，就會(huì)反射、透射和折射。兩種介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，反射的電磁波能量也越大；反射回的電磁波被與發(fā)射天線同步移動(dòng)的接收天線接收后，由雷達(dá)主機(jī)精確記錄下反射回的電磁波的運(yùn)動(dòng)特征，再通過(guò)信號(hào)技術(shù)處理，形成全斷面的掃描圖，工程技術(shù)人員通過(guò)對(duì)雷達(dá)圖像的判讀，判斷出目標(biāo)物的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況。
PS1000X-Scan雷達(dá)的基本原理、功能及技術(shù)特點(diǎn)
PS1000X-Scan型雷達(dá)在檢測(cè)時(shí)3組天線同時(shí)工作，利用時(shí)間延遲器推遲各道的發(fā)射和接收時(shí)間，形成一個(gè)疊加的雷達(dá)紀(jì)錄，改善系統(tǒng)的聚焦特性，即天線的方向特性，使其聚焦效果較好；其收發(fā)分置數(shù)據(jù)采集方式即天線的發(fā)射端和接收端在不同天線內(nèi)部，天線間距相對(duì)較大，這種采集方式對(duì)與天線掃描方向有一定傾斜角度的結(jié)構(gòu)體反應(yīng)較好； 天線陣中有三組不同頻率的天線,最高頻率達(dá)4.3 G,不同頻率天線對(duì)不同檢測(cè)深度有著足夠的分辨率，不同位置的天線對(duì)同一目標(biāo)體有不同角度的探測(cè)，可提高檢測(cè)的精度和效率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)區(qū)域不同深度、不同精度的多方位探測(cè)，儀器內(nèi)部配置了分析功能軟件可迅速觀察混凝土內(nèi)部埋置物真實(shí)分布，并且可以現(xiàn)場(chǎng)三維直觀成像,從而更好滿足實(shí)際工程需要。
技術(shù)特點(diǎn)：
PS 1000X-Scan混凝土結(jié)構(gòu)透視儀采用3組天線同時(shí)工作
圖一
從圖一中可清晰看出PS1000獨(dú)特的三組天線設(shè)計(jì)，這種組合天線設(shè)計(jì)，同時(shí)工作，確保了可以有更強(qiáng)的信號(hào)穿透，獲得更多的有效數(shù)據(jù)信息，極大提高探測(cè)效率。
從下圖中可以清楚看出PS1000多組組合天線相較于其他產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，每組天線獨(dú)立工作，可以更好的分辨小間距鋼筋及重疊鋼筋
圖二
（二）直觀顯示
將直接顯示混凝土內(nèi)部埋置物分布。無(wú)需復(fù)雜培訓(xùn)，一般的工程檢測(cè)人員都可以讀懂的圖像顯示的探測(cè)結(jié)果。
（三）三維成像
三維立體成像，便于分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況及構(gòu)成方式。
工程應(yīng)用實(shí)例1
浙江某隧道工程，第三方檢測(cè)單位在利用地質(zhì)雷達(dá)掃查隧道內(nèi)襯時(shí)懷疑環(huán)向鋼筋局部缺失,而施工單位認(rèn)為不存在上述情況, 特委托我單位采用喜利得PS1000X-Scan型雷達(dá)復(fù)核,復(fù)核結(jié)果為鋼筋不存在缺失,為確認(rèn)情況,對(duì)我方標(biāo)出鋼筋部位鑿開(kāi)當(dāng)場(chǎng)驗(yàn)證,均準(zhǔn)確無(wú)誤,事后了解情況, 主要是因?yàn)樗淼纼?nèi)襯保護(hù)層過(guò)厚, 局部接近300mm,而環(huán)向鋼筋直徑僅16mm,第三方檢測(cè)單位采用普通地質(zhì)雷達(dá),配置500M及900M兩種天線,分辨率不高,圖形上鋼筋反射不明顯,導(dǎo)致檢測(cè)人員發(fā)生漏判。以下圖1、圖2分別為保護(hù)層厚度為50mm和300mm鋼筋反射信號(hào), 圖3為PS1000X-Scan型雷達(dá)圖像,經(jīng)比較,圖2的信號(hào)圖像不清晰,易導(dǎo)致誤判,而圖三圖像簡(jiǎn)單直觀,無(wú)需雷達(dá)專業(yè)知識(shí)就能做出判定。
圖一 h=50mm 鋼筋地質(zhì)雷達(dá)圖像
圖二 h=300mm 鋼筋地質(zhì)雷達(dá)圖像
圖三 h=80mm 鋼筋PS1000X-Scan型雷達(dá)圖像
工程應(yīng)用實(shí)例2
波密某大橋是上世紀(jì)初建造，是318國(guó)道的重要一環(huán)，承擔(dān)著繁重的交通流量，因年歲久遠(yuǎn)，原有工程資料丟失，如何對(duì)橋梁進(jìn)行有效評(píng)估是急需解決的問(wèn)題，而精確定位預(yù)應(yīng)力鋼絞線的存在情況與位置是核心的一步。
圖一 圖二
現(xiàn)場(chǎng)選取了典型的位置，如圖二所示，通過(guò)對(duì)所采集的圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，清楚看到兩根預(yù)應(yīng)力鋼絞線的情況，見(jiàn)圖三。
圖三
利用PS1000X-Scan型雷達(dá)在對(duì)某大橋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋位置確定,經(jīng)過(guò)600mm╳600mm的圖像掃描,可清晰發(fā)現(xiàn)在掃差范圍能存在兩條斜向預(yù)應(yīng)力索,經(jīng)鉆孔驗(yàn)癥,誤差小于1厘米,而常規(guī)雷達(dá)對(duì)多層鋼筋網(wǎng)片下的預(yù)應(yīng)力筋位置根本無(wú)法判別。
結(jié)語(yǔ)：
本文對(duì)PS1000X-Scan型混凝土雷達(dá)的工作原理作了簡(jiǎn)單的闡述，并介紹了兩個(gè)典型工程實(shí)例。PS1000X-Scan型作為一種最新的多組合變頻雷達(dá)探測(cè)儀器，在土木工程檢測(cè)中具有速度快、分辨率高、圖像容易識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)，必在以其快速、無(wú)損、準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)取代常規(guī)的雷達(dá)測(cè)試設(shè)備，成為土木工程中一種重要的檢測(cè)工具。
參考文獻(xiàn):
[1] 林維正 土木工程質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)北京 中國(guó)電力出版社
【關(guān)鍵詞】L波段;功率合成;Wilkinson功分器;匹配電路
1.引言
在雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用中，發(fā)射系統(tǒng)功率增大意味著具有更遠(yuǎn)的作用距離。因此，提高發(fā)射系統(tǒng)的輸出功率對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)性能的提高至關(guān)重要[1]。
隨著半導(dǎo)體材料和制造工藝的進(jìn)步，人們?cè)诠虘B(tài)微波器件領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，單個(gè)功放器件輸出功率逐漸增加，但是單個(gè)固態(tài)功放輸出的功率仍然難以滿足系統(tǒng)的需要[3]。因此采用功率合成技術(shù)提高輸出功率以滿足系統(tǒng)功率需求就成為一種非常有效的解決方法，在目前雷達(dá)系統(tǒng)中得到了廣泛使用。
在功率合成器設(shè)計(jì)中，功率合成器插損、通道間相位不一致性、幅度不一致性會(huì)影響合成效率。相對(duì)于電橋結(jié)構(gòu)，Wilkinson功分器在幅度一致性，相位一致性的性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)[4]。
因此在本文中，采用三級(jí)Wilkinson并饋結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款L波段功率合成器，工作頻段1.2GHz-1.4GHz，輸出端口反射系數(shù)S11
2.原理分析
2.1 歸一化Wilkinson功分器奇偶模分析[5]
對(duì)于偶模激勵(lì)，沒(méi)有電流流過(guò)隔離電阻，因此不產(chǎn)生作用，可認(rèn)為r/2阻值0Ω接開(kāi)路。如圖1所示：
圖1 歸一化的Wilkinson偶模電路
則從端口2向里看阻抗為：
Zine= （1）
這樣，若Z=，則對(duì)于偶模激勵(lì)端口2匹配。
對(duì)于奇模激勵(lì)，沿著Wilkinson功分器的中線是電壓零點(diǎn)，如圖2所示。
圖2 歸一化的Wilkinson奇模電路
端口1短路經(jīng)過(guò)傳輸線為開(kāi)路，因此，從端口2看向功分器，為r/2，這樣，選擇r=2，奇模端口2匹配。電阻將奇模的功率吸收，而沒(méi)有反射回端口2，從而使端口2匹配。
通過(guò)以上分析，Wilkinson功分器在單頻點(diǎn)上可以達(dá)到3個(gè)端口完全匹配。
2.2 匹配電路加寬合成器工作帶寬
由于色散效應(yīng)，造成了功率合成器有一定的帶寬。50Ω經(jīng)過(guò)特性阻抗50Ω電長(zhǎng)度傳輸線后阻抗為：
Z=50×=50 （3）
由于在中心頻率f0為，因此Wilkin-son功分器輸入端口阻抗可表示為：
Zin=Z/2= （4）
Wilkinson功分器輸出端口阻抗可表示100Ω經(jīng)過(guò)特性阻抗50Ω電長(zhǎng)度傳輸線后的阻抗：
Zout=100×= （5）
由公式（4）可推導(dǎo)出理論上單個(gè)Wilkin-son功分器S11
圖3（a） Wilkinson功分器輸出端口阻抗
圖3（b） Wilkinson功分器輸入端口阻抗
圖3（c） Wilkinson功分器輸入端口經(jīng)過(guò)阻抗匹配后的輸入阻抗和Wilkinson功分器輸出端口阻抗
為了展寬帶寬，本文在第二級(jí)和第三級(jí)之間加入匹配電路，使第二級(jí)兩路合成器輸出阻抗（Wilkinson功分器輸入阻抗）和第三級(jí)2路合成器輸入阻抗（Wilkinson功分器輸出阻抗）接近共軛匹配如圖3（c）所示。以實(shí)現(xiàn)8合1功率合成總輸出端口駐波指標(biāo)。
由圖3（a），圖3（b）功分器輸入阻抗和輸出阻抗經(jīng)過(guò)匹配電路得到圖3（c），匹配電路長(zhǎng)度接近，并且需加入了一定的阻抗變換。
3.8路功率合成器的設(shè)計(jì)
通過(guò)上述理論得到的8路合成器如圖4所示，采用Taconic公司RF-35板材，物理尺寸為280mm×85mm?？諝馇桓叨葹?5mm。
圖4 8路合成HFSS模型
圖5 8路合成器輸出端口反射系數(shù)
圖6 8路合成器輸入端口反射系數(shù)
圖7 8路合成器插損
圖8 通道間相位差
最后8路合成器輸出端口反射系數(shù)如圖5所示，在工作帶寬1.2GHz-1.4GHz，輸出端口反射系數(shù)S11<-25dB。
由圖6可知，工作帶寬1.2GHz-1.4GHz內(nèi)，輸入端口反射系數(shù)小于-20dB，一般當(dāng)輸出端口接的負(fù)載駐波小于2時(shí)，功放仍然能正常工作。此指標(biāo)保證了當(dāng)有功放損壞時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致其他完好功放也損壞。
由圖7、圖8可知插損平均為-9.33dB，幅度不一致性
4.總結(jié)
本文應(yīng)用并饋結(jié)構(gòu)和Wilkinson功分器實(shí)現(xiàn)8路合成，保證相位和幅度的一致性。由于不加匹配時(shí)，8路合成器帶寬窄，達(dá)不到指標(biāo)要求，本文通過(guò)在第三級(jí)和第二級(jí)Wilkinson功分器之間加入匹配電路保證工作頻帶內(nèi)輸出端口反射系數(shù)較小，極大改善了因反射導(dǎo)致的插損，提高了合成效率，設(shè)計(jì)了一款性能良好的8路合成器。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：
汪灝（1987―），男，浙江衢州人，碩士，助理工程師，現(xiàn)供職于西安電子工程研究所，研究方向：固態(tài)發(fā)射機(jī)技術(shù)。
