井中雷達成像理論及技術

目錄
第1章井中雷達的基本原理和方法1
1.1井中雷達的基本原理和概念1
1.1.1井中雷達的基礎理論1
1.1.2井中雷達系統(tǒng)結構和基本概念9
1.2井中雷達的測井方法14
1.2.1單孔井中反射測量14
1.2.2跨孔井中透射測量18
1.2.3井中地面透射測量18
1.3井中雷達的應用及現(xiàn)狀19
習題22
參考文獻22
第2章瞬態(tài)脈沖在井周復雜環(huán)境介質(zhì)中的傳播特性25
2.1基本的電磁關系25
2.2復介電常量和復電導率26
2.3損耗介質(zhì)中平面波的傳輸特性29
2.4巖層分界面和裂縫的反射系數(shù)31
2.5瞬態(tài)脈沖在井周復雜環(huán)境介質(zhì)中傳輸特性的研究方法38
2.5.1存在的問題和解決方法38
2.5.2FDTD法的基本原理39
2.5.3FDTD法的穩(wěn)定性43
2.5.4FDTD法的數(shù)值色散特性43
2.5.5FDTD法的吸收邊界條件44
2.5.6初值條件和激勵函數(shù)72
2.6瞬態(tài)脈沖雷達成像測井樣機系統(tǒng)Ⅰ的成像實驗仿真73
習題77
參考文獻77
第3章井中雷達天線79
3.1天線基本原理79
3.1.1天線的場區(qū)80
3.1.2輻射波瓣圖80
3.1.3波束范圍82
3.1.4定向性D和增益G83
3.1.5有效口徑84
3.1.6有效長度86
3.1.7天線阻抗87
3.1.8線極化、橢圓極化和圓極化89
3.2時域天線90
3.2.1波形不畸變條件與波形保真系數(shù)91
3.2.2群延時92
3.2.3能量方向系數(shù)及時域增益93
3.2.4時域天線設計94
3.2.5常見時域天線95
3.3典型井中雷達天線101
3.3.1典型全向發(fā)射井中雷達天線102
3.3.2井中雷達定向接收天線105
3.4井中雷達定向陣列天線112
習題114
參考文獻115
第4章井中雷達的瞬態(tài)脈沖源117
4.1瞬態(tài)脈沖信號的基本特性118
4.1.1瞬態(tài)脈沖信號分析118
4.1.2瞬態(tài)脈沖常用技術參數(shù)122
4.2常用瞬態(tài)脈沖信號的產(chǎn)生123
4.2.1高速電子開關器件124
4.2.2數(shù)字邏輯器件133
4.3井中雷達脈沖源的設計與仿真134
4.3.1雪崩晶體管脈沖產(chǎn)生基本電路134
4.3.2雪崩晶體管常用組合塊方式137
4.3.3雪崩晶體管雙極性信號的產(chǎn)生140
4.3.4雪崩晶體管Marx電路的理論計算142
4.3.5雪崩晶體管脈沖電路的仿真143
習題155
參考文獻155
第5章井中雷達接收機原理與設計156
5.1接收機基本理論156
5.1.1雷達接收機簡介156
5.1.2雷達接收機的作用156
5.1.3接收機的體系157
5.1.4雷達接收機的主要技術參數(shù)161
5.2井中雷達接收機系統(tǒng)166
5.2.1信號波形及其頻譜166
5.2.2接收機的指標要求167
5.2.3井中雷達接收機系統(tǒng)設計168
5.2.4井中雷達接收機系統(tǒng)指標分配169
5.2.5單元電路設計169
5.2.6腔體設計178
習題179
參考文獻179
第6章井中雷達數(shù)據(jù)采集181
6.1井中雷達數(shù)據(jù)采集概述181
6.2采樣基本原理181
6.2.1采樣過程181
6.2.2采樣定理183
6.3井中雷達采樣方式的選擇184
6.3.1井中雷達輻射信號簡析184
6.3.2實時采樣185
6.3.3等效采樣186
6.4數(shù)據(jù)采集板總體設計方案188
6.4.1數(shù)據(jù)采集板設計的基本原則188
6.4.2瞬態(tài)脈沖井中雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設計框圖188
6.4.3瞬態(tài)脈沖井中雷達采集系統(tǒng)FPGA邏輯方案設計190
6.5ADC191
6.5.1ADC的分類191
6.5.2ADC的主要性能指標191
6.5.3ADC的選型193
6.5.4ADC動態(tài)參數(shù)的測試方法194
6.6數(shù)據(jù)采集控制器FPGA196
6.6.1FPGA的選型198
6.6.2FPGA的開發(fā)199
6.7隨機等效數(shù)據(jù)采集設計與實現(xiàn)201
6.7.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)FPGA邏輯設計與實現(xiàn)201
6.7.2數(shù)據(jù)接收與緩存204
6.7.3時間間隔測量電路205
6.7.4預觸發(fā)功能的設計與實現(xiàn)210
6.7.5回波信號觸發(fā)電路的設計與實現(xiàn)212
6.8電源與監(jiān)測電路的設計與實現(xiàn)214
6.8.1電源模塊設計與實現(xiàn)214
6.8.2電源監(jiān)測電路的設計與實現(xiàn)216
6.9數(shù)據(jù)傳輸217
6.9.1測井數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展歷程217
6.9.2測井數(shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｒ娊橘|(zhì)218
6.9.3測井數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|信道編碼219
6.9.4基于OFDM技術的7芯鎧裝電纜數(shù)據(jù)傳輸221
習題225
參考文獻226
第7章井中雷達信號處理228
7.1井中雷達信號處理概述228
7.2井中雷達數(shù)據(jù)格式228
7.3一般A掃描處理229
7.3.1直流偏移的去除230
7.3.2噪聲抑制230
7.3.3時變增益231
7.3.4去除背景（屬于雜波抑制）231
7.3.5濾波232
7.3.6小波優(yōu)化或解卷積232
7.4實際測量數(shù)據(jù)的處理結果232
7.5經(jīng)驗模態(tài)分解在井中雷達的應用234
7.5.1EMD方法的基本原理235
7.5.2復信號分析理論236
7.5.3基于EMD的井中雷達數(shù)據(jù)處理實例237
7.5.4單道雷達信號的EMD分解238
7.5.5雷達剖面的EMD分解238
7.5.6模態(tài)重構后的“三瞬”剖面圖240
7.6井中雷達二維圖像重建242
7.6.1井中雷達二維圖像重建概述242
7.6.2合成孔徑成像處理算法242
7.6.3基于衍射和的SAR算法243
7.6.4基于基爾霍夫偏移的SAR算法243
7.6.5基于微波全息成像的SAR算法244
7.6.6基于Gazdag相移的SAR算法244
7.6.7基于Stolt偏移的SAR算法246
7.6.8成像仿真及實驗數(shù)據(jù)處理248
習題253
參考文獻253
第8章井中雷達的應用255
8.1深部金礦探測255
8.2冰川學研究257
8.3確定煤層采空區(qū)258
8.4水文地質(zhì)特征260
8.5地下裂縫分布的探測262
8.6存儲倉庫選址應用265
參考文獻265