井中雷達(dá)成像理論及技術(shù)

目錄
第1章井中雷達(dá)的基本原理和方法1
1.1井中雷達(dá)的基本原理和概念1
1.1.1井中雷達(dá)的基礎(chǔ)理論1
1.1.2井中雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本概念9
1.2井中雷達(dá)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(dá)的應(yīng)用及現(xiàn)狀19
習(xí)題22
參考文獻(xiàn)22
第2章瞬態(tài)脈沖在井周復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的傳播特性25
2.1基本的電磁關(guān)系25
2.2復(fù)介電常量和復(fù)電導(dǎo)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(fù)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(dá)成像測井樣機(jī)系統(tǒng)Ⅰ的成像實驗仿真73
習(xí)題77
參考文獻(xiàn)77
第3章井中雷達(dá)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(shè)計94
3.2.5常見時域天線95
3.3典型井中雷達(dá)天線101
3.3.1典型全向發(fā)射井中雷達(dá)天線102
3.3.2井中雷達(dá)定向接收天線105
3.4井中雷達(dá)定向陣列天線112
習(xí)題114
參考文獻(xiàn)115
第4章井中雷達(dá)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(shù)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(guān)器件124
4.2.2數(shù)字邏輯器件133
4.3井中雷達(dá)脈沖源的設(shè)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(xí)題155
參考文獻(xiàn)155
第5章井中雷達(dá)接收機(jī)原理與設(shè)計156
5.1接收機(jī)基本理論156
5.1.1雷達(dá)接收機(jī)簡介156
5.1.2雷達(dá)接收機(jī)的作用156
5.1.3接收機(jī)的體系157
5.1.4雷達(dá)接收機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)161
5.2井中雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)166
5.2.1信號波形及其頻譜166
5.2.2接收機(jī)的指標(biāo)要求167
5.2.3井中雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計168
5.2.4井中雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)分配169
5.2.5單元電路設(shè)計169
5.2.6腔體設(shè)計178
習(xí)題179
參考文獻(xiàn)179
第6章井中雷達(dá)數(shù)據(jù)采集181
6.1井中雷達(dá)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(dá)采樣方式的選擇184
6.3.1井中雷達(dá)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(shè)計方案188
6.4.1數(shù)據(jù)采集板設(shè)計的基本原則188
6.4.2瞬態(tài)脈沖井中雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計框圖188
6.4.3瞬態(tài)脈沖井中雷達(dá)采集系統(tǒng)FPGA邏輯方案設(shè)計190
6.5ADC191
6.5.1ADC的分類191
6.5.2ADC的主要性能指標(biāo)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(jī)等效數(shù)據(jù)采集設(shè)計與實現(xiàn)201
6.7.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)FPGA邏輯設(shè)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(yù)觸發(fā)功能的設(shè)計與實現(xiàn)210
6.7.5回波信號觸發(fā)電路的設(shè)計與實現(xiàn)212
6.8電源與監(jiān)測電路的設(shè)計與實現(xiàn)214
6.8.1電源模塊設(shè)計與實現(xiàn)214
6.8.2電源監(jiān)測電路的設(shè)計與實現(xiàn)216
6.9數(shù)據(jù)傳輸217
6.9.1測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展歷程217
6.9.2測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｒ娊橘|(zhì)218
6.9.3測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|信道編碼219
6.9.4基于OFDM技術(shù)的7芯鎧裝電纜數(shù)據(jù)傳輸221
習(xí)題225
參考文獻(xiàn)226
第7章井中雷達(dá)信號處理228
7.1井中雷達(dá)信號處理概述228
7.2井中雷達(dá)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(jié)果232
7.5經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在井中雷達(dá)的應(yīng)用234
7.5.1EMD方法的基本原理235
7.5.2復(fù)信號分析理論236
7.5.3基于EMD的井中雷達(dá)數(shù)據(jù)處理實例237
7.5.4單道雷達(dá)信號的EMD分解238
7.5.5雷達(dá)剖面的EMD分解238
7.5.6模態(tài)重構(gòu)后的“三瞬”剖面圖240
7.6井中雷達(dá)二維圖像重建242
7.6.1井中雷達(dá)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(xí)題253
參考文獻(xiàn)253
第8章井中雷達(dá)的應(yīng)用255
8.1深部金礦探測255
8.2冰川學(xué)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(yīng)用265
參考文獻(xiàn)265