便携式瞬变电磁未爆弹探测系统研究

发布时间：2021-01-20 17:43

　　未爆弹主要指战争或其他军事活动后遗留的尚未引爆的地雷、炸弹、炮弹、手榴弹、各种子母弹甚至导弹等。这些弹药通常散布于地表或地下极浅的位置,对人们的生命财产安全构成极大威胁。与此同时,未爆弹有效期长达数十年,且持续不断的局部战争遗留了大量的未爆弹,这些因素都加重了未爆弹清理的难度。在未爆弹清理过程中,如何准确探测出未爆弹对于高效清理至关重要。至今为止,包括磁法、电磁法、探地雷达等地球物理探测方法已经被广泛应用于未爆弹探测。其中电磁法由于抗干扰能力强,几乎不受大地响应影响,因此在未爆弹探测中起到重要作用。作为一种时间域电磁感应探测方法,瞬变电磁法能够有效地探测并识别出完整的、具有危险性的未爆弹,因此基于此方法已经发展出包括机载、车载以及便携式等一系列探测系统。其中便携式瞬变电磁未爆弹探测系统能够适应山地、林地等各种地形,因此研究基于此系统的未爆弹探测理论、系统设计以及数据处理方法对于未爆弹清理具有重要意义。本文围绕便携式瞬变电磁系统探测未爆弹的理论与方法、系统的设计优化以及数据处理等三方面展开,主要研究以下几方面的内容:本文首先研究了瞬变电磁系统激励下未爆弹时域响应特性。根据实心铁球体的理论... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 未爆弹探测发展与现状
        1.2.1 金属弹壳探测方法
        1.2.2 炸药成分探测
        1.2.3 多方法联合探测
    1.3 瞬变电磁法探测未爆弹发展与现状
        1.3.1 航空瞬变电磁探测系统
        1.3.2 车载瞬变电磁探测系统
        1.3.3 便携式瞬变电磁探测系统
    1.4 瞬变电磁法
        1.4.1 瞬变电磁探测原理
        1.4.2 瞬变电磁探测系统
        1.4.3 瞬变电磁工作流程与数据处理
    1.5 本文的主要研究内容与结构安排
第二章 有限导体时域响应特性研究
    2.1 球体时域响应规律
        2.1.1 球体时域响应的理论计算
        2.1.2 球体时域响应分析
        2.1.3 有限导体时域响应参数化
    2.2 有限导体时域响应建模
        2.2.1 响应的时域衰减与空间分布
        2.2.2 正交偶极子模型
    2.3 有限导体时域特征响应的测量
        2.3.1 特征响应测量线圈
        2.3.2 特征响应的测量与计算方法
    2.4 有限导体时域特征响应的分析
        2.4.1 管状目标体特征响应分析
        2.4.2 未爆弹特征响应分析
    2.5 本章小结
第三章 基于偶极子模型目标体响应正演
    3.1 三维正交偶极子响应模型
    3.2 瞬变电磁探测系统
        3.2.1 瞬变电磁传感器系统
        3.2.2 矩形线圈磁场计算
        3.2.3 偶极子磁场计算
    3.3 未爆弹测线响应正演分析
        3.3.1 未爆弹测线响应计算
        3.3.2 未爆弹测线响应分析
        3.3.3 理论与实测响应的对比分析
    3.4 未爆弹二维响应正演分析
        3.4.1 未爆弹二维探测示意图
        3.4.2 姿态对二维响应的影响
        3.4.3 理论结果与实测结果验证
    3.5 本章小结
第四章 便携式瞬变电磁系统设计
    4.1 便携式探测系统与传感器
        4.1.1 便携式探测系统传感器结构参数
        4.1.2 发射线圈参数计算
        4.1.3 接收线圈参数计算
    4.2 发射线圈设计与优化
        4.2.1 发射线圈直径与质量功率积
        4.2.2 发射线圈匝数与电流
        4.2.3 发射线圈导线横截面积
    4.3 接收线圈设计与优化
        4.3.1 接收线圈频域特性
        4.3.2 接收线圈时域特性
        4.3.3 接收线圈噪声特性
        4.3.4 接收线圈参数优化
    4.4 主机系统设计
        4.4.1 发射机系统
        4.4.2 接收机系统
    4.5 系统测试
        4.5.1 三分量传感器
        4.5.2 探测系统
        4.5.3 发射电流测试
        4.5.4 系统传输特性
        4.5.5 系统噪声测试
        4.5.6 系统性能实测
    4.6 本章小结
第五章 基于DE算法的目标体响应反演
    5.1 未爆弹响应的线性化
    5.2 DE反演基本理论
        5.2.1 反演基本理论
        5.2.2 DE算法
    5.3 数据模拟与反演
        5.3.1 理想条件下DE算法反演
        5.3.2 DE算法性能分析
    5.4 实测数据反演分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]几种典型近地表有限导体瞬变电磁特征响应研究[J]. 陈曙东,郭树旭,张爽,袁志文,朱俊,张海洋,方东.  地球物理学报. 2017 (01)
[3]瞬变电磁虚拟波场成像方法及其对未爆弹探测的试验研究[J]. 范涛,程建远,王保利,姚伟华,王继矿,李貅,李博凡.  地球物理学进展. 2016(05)
[4]未爆弹排除技术现状及发展趋势[J]. 许栩,黄德雨,李诚刚,刘超.  机电技术. 2015(05)
[5]基于Overhauser传感器的近地表UXO磁梯度法探测技术[J]. 葛健,陆承达,董浩斌,刘欢,袁志文,赵志卓,刘咏华,朱俊,张海洋.  仪器仪表学报. 2015(05)
[6]太赫兹时域谱技术在地雷探测中的应用[J]. 刘晓东,张志杰,李仰军.  中北大学学报(自然科学版). 2014(05)
[7]瞬变电磁传感器阻尼特性的标定研究[J]. 张爽,刘紫秀,陈曙东.  地球物理学报. 2014(02)
[8]脉冲快热中子分析探雷系统的源中子慢化技术研究[J]. 丁阁,郝樊华,储诚胜,曾军,向清沛,雷家荣,胡广春.  核电子学与探测技术. 2014(01)
[9]热中子分析探雷的中子源慢化装置设计与优化[J]. 曾军,储诚胜,郝樊华,丁阁,向清沛,罗小兵.  原子核物理评论. 2013(04)
[10]THz光谱技术检测DNAN炸药含量的研究[J]. 王高,徐德刚,姚建铨.  光谱学与光谱分析. 2013(04)



本文编号：2989482