探测技术论文范文
时间：2023-03-09 14:29:38
探测技术论文范文第1篇
论文摘要：本文论述了激光探测系统信息接口技术；讨论了激光探测接口的一般设计思想。
1引言
激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。
近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。
对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。
2激光探测系统几种主要接口技术
接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：
1TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输
2CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。
3ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。
4LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。
5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。
6RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。
7RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。
9光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。
10线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限
11以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。
12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。
3激光探测系统接口方案设计考虑因素
随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展
3.1接口信号传输中的干扰噪声
3.1.1接口信号传输中的主要干扰形式
a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。
b)共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。
3.1.2接口信号传输中的抗干扰措施
a)传输线的选择
为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。
b)传输线的平衡和匹配
采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。
接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。
控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。
c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。3.2接口硬件的选择原则：
3.2.1为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。
3.2.3选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。
3.2.4设计具体的接口电路应具体考虑电源问题
3.2.5数据／命令的锁存和驱动
激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。
3.3接口的实时性
由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。
接口软件的设计原则
同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。
异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。
4激光探测系统接口方案设计验证
构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。
4.1设计前的验证
基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证
4.2设计后的验证
最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。
4.3通过验证，发现问题，修改设计，然后再模拟，最终完成满足要求的软硬件接口设计。
5结束语
探测技术论文范文第2篇
海底热流探测,记录的是来自地球内部的热能。当两种不同温度介质接触时,分子的动能会在两种介质之间传递,直至达到热平衡。热流表示由温差引起的能量传递。沉积物热流以热传导为主,在一维稳态纯传导的条件下,地热流q可以用下式描述[1]:
海底地温梯度是一个向量,表示地球等温面法线方向上温度变化程度及变化方向,因此只要知道深度间距dZ和它们之间的温差dT即可。
热导率κ是一个表征沉积物导热能力快慢的物理量,沉积物的组成类别及水含量不同热导率κ也不同。热导率测量的理论基础是从瞬间热脉冲由无限长圆拄形金属探针进入无限大介质的传导理论上发展起来的(Blackwell等,1954;Hyndman等,1979),该理论认为[2,3]当探针温度、沉积物温度与环境温度达到平衡时,热脉冲使探针温度升高,高于环境温度,在热脉冲过后的一定时间内,地热探针内的热敏电阻的温度T(t)由下式给出:
2海底热流原位探测技术
2.1海底温度梯度原位测量
海底沉积物的温度梯度测量自20世纪50年代至今一直沿用两大方法,即Bullard(布拉德)型探针和Ewing(艾文)型探针。
温度梯度测量开始于1948年,首先由美学者Bullard(布拉德)设计了海底热流计,如图1所示。它用来测量海底沉积物的地温梯度,并利用取样器将沉积物样品取回,在实验室测量它的热导率。经过十多年的完善,Bullard型热流计也由灵敏度较差的热电偶改为灵敏度较高的热敏电阻,同时确立了海底温度梯度原位测量的基本模式。
Bullard型海底热流计探针的基本结构尺寸:,长3～6m,外经Φ27mm,内经Φ11.2mm的钢管。探针的上、下两端各安装一个热敏元件,上部有一密封仓,内置记录系统,下部装一针尖,以便插入海底沉积物时减小阻力,设备*自重插入沉积物。上世纪70年代后期,加拿大实用微系统公司(AML)研制的TR-12S型Bullard式探针得到了进一步改进,结构尺寸长3m,直径Φ16mm,探管内有8个YSI-44032热敏电阻,从测量精度到外观设计都有了极大提高。
随着制造技术的不断进步,热流计的发展趋势是探针逐渐变细、变薄、热敏电阻的数量也在增加,目的在于探针变细可进一步减少插入沉积物时带来得扰动,变薄可提高热敏电阻对沉积物温度变化的灵敏度,热敏电阻数量的增加可以在梯度计算时相互验证,并确保测量的准确性。
上世纪60年代初期,Ewing(艾文)完成了自己设计的海底温度梯度测量计[4],即人们通常说的Ewing型热流计,也称为拉蒙特型热流计,是从拉蒙特地质观察所普及开的。它的结构特点,图2所示。在柱状取样器周围,相隔一定距离不同方位安装3～8个很细的探针,探针直径3mm,长20～24mm,避免了Bullard型热流计在设备插入沉积物时带来的搅动和测量时间过长等问题,提高了海上测量的工作效率;但仍没有解决海底测量热导率的问题。
以上两大类热流计在早期的沉积物温度梯度测量中,发挥了积极的作用。随着社会的进步,设备制造技术的发展,人们不仅对沉积物热流原位测量中的温度梯度感兴趣,而且更加关注沉积物热导率的原位测量问题。
2.2海底沉积物热导率测量
热导率与物质的组成、结构、密度、温度及压强有关。海底沉积物热导率测量技术的发展,历经几十年的探索,由原始的水分法、细针探测法,逐渐发展到了原位测量法。水分法是依据Ratcliffe(1960)关于海洋沉积物热导率与水分的关系,通过测定沉积物的水分,不需要特殊的仪器,即可估算热导率值。细针探测法(VonHerzenandMaxwell,1959)是通过均匀的电阻丝,给圆柱小探针连续加热,温升随时间增加,逼近一条对数渐进线,渐进线的斜率正比于探针周围材料的热阻率。其研究证明,该方法需从海底取回沉积物样品在实验室内测量,同时把温度和压力修正到沉积物在海底的条件,势必造成热导率和温度梯度不在同一站位测定的问题。所以要寻找一种能在同一站位获得热导率和温度梯度两种参数的测量方法,而不必取样,这正是我们研究的海底原位热导率测量方法。
2.2.1连续加热线源法
连续加热线源法,由Sclater等人于1969年用于海底沉积物的热导率测量[5],它把探针理想化为无限长的完全导热圆柱,通过恒定电流对其加热,探针内加热电阻丝的温度升高快慢程度与沉积物的热导率有关,沉积物的导热性能差,温度升高快;沉积物的导热性能好,温度升高慢。沉积物的热导率k与探针内加热电阻丝表面的温升关系,可以通过求解无限长圆柱体的导热微分方程来得到[6],当时间t=0时,探针的温度为T0;时间t时的温度T为:
其中T1是探针周围沉积物的平衡温度。沿圆柱长度加上一恒定的热量Q,就可以测定热导率κ,假设开始时温度为零,则有(Jaeger,1956[7)]:
(8)式中T1和T0是可求的,所以热导率κ就可以用最小二乘法对测量温度进行拟合。
上世纪80年代初期,上述方法在美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)得到了进一步的发展和应用,但其致命弱点是,海底沉积物含水量很大,持续供热导致探针温度不断升高,很容易导致探针周围的孔隙水发生对流,而使根据热传导方程推导的公式带来很大的误差;其次海上作业时间长,船的漂移难以控制,机械扰动严重以及持续供热需要大量的电能等问题,故这种技术没有得到广泛的应用。
2.2.2脉冲加热法
1979年,Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上,进行了大胆、彻底的革新,首先将Bullard型热流计点热敏元件保留在两端不动,在中间插入热敏元件组。点热敏元件仍然完成地温梯度的测量,热敏元件组测量热脉冲后的平均温度,用于计算沉积物的热导率。随着科学技术的发展和进步,Liste(r李斯特)在记录方式上采用了数字化格式,使其测量精度得到提升。这样Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上利用“热线源法”的理论,完成了海底沉积物地温梯度和沉积物热导率原位测量的技术革新,即海底沉积物热导率原位测量技术[8]。
探针插入海底沉积物,加上热脉冲后,可以把探针看作是处于沉积物温度之上的、恒定的初始温度T0的条件下,假设没有接触电阻(对于海洋沉积物,这假设大多正确),那么在时间t,探针的温度Tτ为:
式中:k是沉积物的扩散系数;a是探针的半径;c是沉积物的比热;ρ是沉积物的密度;S是探针单位长度的热容;τ定义为探针的热时间常数;α是沉积物热容与探针材料热容之比的两倍,J(nX)和Y(nX)分别为是n阶贝塞尔函数的第一项和第二项。
当探针的热时间常数τ>1时,Bullard函数为:
脉冲加热法是在探针内不仅装有一组热敏元件,同时还包括一根加热电阻丝,当仪器仓控制电路给电阻丝瞬间加热后,电阻丝会使探针温度突然升高,然后随时间缓慢衰减,热敏元件组记录温度随时间的变化,最终依据计算出热导率。
通过对连续加热线源法与脉冲加热法两种技术进行比较,脉冲加热法应用较为广泛。
3海底热流原位测量技术需要解决的几个问题
3.1提高探针自行插入的能力
一般热流原位测量设备在海上使用的成本较高,由于波浪、海流及风的作用,海洋的工作环境相当复杂,要求测量设备必须插得住,同时需要在沉积物中保持10～20min才能达到温度平衡,此时船舶可漂移400～500m。表1是三个航次探针插入沉积物的实际情况[9,10]。
通过对三个航次的测量结果分析,地热探针的结构设计必须在保证刚度的前提下,对探针水中的运动特性和插入沉积物瞬间的力学特性进行反复计算和演算,用于确定最佳配重和外形设计的依据,这样就会减少由于测量设备带来的拖倒、拉断及丢失。
3.2提高海上测量的准确度
目前对同一调查站位,采用在冬季和夏季进行重复测量,根据观测资料来确定海水温度变化对地壳热流的影响程度,判定水温变化随海底地壳深度衰减的情况。研究发现,直到海底之下6～7m二者方趋于一致,这说明6～7m之下,水温变化的影响已大幅度减弱。而目前地热探针长度一般为3.0～4.5m,这样增加了海上重复探测的工作量,为了减少重复,加长地热探针,使下插深度增大,以尽可能采用下部热敏元件的记录来进行资料处理。
3.3常年观测系统
研究业已证明海洋底层水温变化大,大气温度的日变化可影响到海底以下5m左右,气温的年变化可影响到海底以下50m。而对于水体则影响更深,再加上海流、波浪、潮汐的混合作用,气温变化的影响可波及到1500～2000m深的水体。而水温的变化又直接作用于海底沉积物。通过大量的实测温度分析可以看出,温度随深度呈非线性变化,特别是海底之下0～5m范围内,温度变化更加复杂,由此可见,地表因素的影响非常大。但如何从地热资料中消除这些浅层影响,而得出真正来自地下深处的热信息也是一个未解的难题。如果在海上作业中,首先在预定站位投放一长期温度监测设备,自动记录沉积物和底层海水的温度变化。可以通过声通讯设备定时发送到岸站,可获得常年的温度变化记录,从而设计计算程序,消除浅层因素的影响;同时,也为防灾减灾提供原始的连续资料。
4结束语
本文分析了海底沉积物热流探测技术的发展与理论的建立,鉴于我国目前在该技术领域的工作开展还比较薄弱,极大的限制了我国海洋热流探测和应用。因此,在充分认识和了解海洋热流探测技术的发展和现状的情况下,开发我国具有自主知识产权的海洋热流原位探测技术刻不容缓。
参考文献:
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摘要:热流探测技术的应用对研究海洋地壳活动规律、防灾减灾与天然气水合物新能源探测具有重要意义。论文对海底热流原位探测技术作了全面的介绍,分析了温度梯度与热导率原位、快速测量的发展现状,指出了我国未来发展海底热流探测技术急待解决的问题。
探测技术论文范文第3篇
因为标准是某一类型产品技术指标的浓缩。制修订标准，一方面能改善某一类型的产品的相关指标；另一方面，如果受到产品本身技术原理的制约，无法提升相关技术指标，就无法修订标准，即不能满足行业应用的需求（比如：传统型主动红外入侵探测器的技术就无法将触发响应时间提升至符合应用需求的20ms）；最重要的是，随着应用需求的发展与变化，新产品、新技术的引进将成为随机性、常态化的过程，如果缺乏更高、更广层面框架的指引，行业应用将会成为方向无法预见的、被动的、持续的具体标准修订过程。如果能够“搭建一个开放式的、严谨的、完备的描述行业应用需求的框架式平台”——应用规范，则一方面行业用户要求入侵探测工程或其产品的使用效果满足应用规范中的约束条件，而不必拘泥于选择某种原理的产品；另一方面厂家也可以根据行业应用规范描述的内容，从多角度考虑研发方向，并依据哪些约束条件选择新产品应依托的技术，确保产品的主要功能和关键性技术指标可以满足应用需求，确保研发投入的有效性；而在应用规范约束条件下产生的标准，本身也符合应用需求。
2顶层设计的作用
应用规范可以为用户提炼一个系统的、完整的、关于应用效果的准确表达，成为工程设计方全面而严谨的设计和验收的依据，并对施工工艺提供相应的指导。由于应用规范的定义，所有的描述内容仅涉及应用效果，而不规定具体技术和产品，其开放式的结构不仅为更多新技术的进入提供了广阔空间，同时对新技术予以严谨的约束和指导，避免应用中采用“似是而非”的技术；避免生产厂商以“先进技术”误导用户和工程设计及施工方。
3以“顶层设计”的方法规划智能建筑的入侵探测技术配置的一般性过程
3.1全方位准确描述智能建筑的应用环境
3.1.1智能建筑内部空间的基本功能在智能建筑的内部空间中，符合准入权限的人员及其喂养的各类宠物，均可以在其中无拘束地自由活动。
3.1.2智能建筑（以住宅类为例）由各种不同的功能区域构成智能建筑可以由屏障式建筑体（院墙/大门）、过渡空间（院落）、主体建筑、附属建筑等多种建筑形态构成，也可以是单独的多/高层楼宇式建筑物。1）室外建筑构成体在外形特征的相关变化院落形态变化对比如表1所示。2）室内空间功能多样化及其内部环境条件多元化为了满足多个不同个体的人员、多层面应用需求，智能建筑内部可能设置有厅/餐/厨/卫/主/客/佣/影视/文娱/体/阅读等不同功能空间。这些空间在不同时段会满足于个体应用需求的温湿度差异；且在不同时段分布不同色温、不同照度、不同波长的光照明、不同频谱、不同规律、不同响度的声音等。3）智能建筑中配置满足不同层面需要的各类设施为了满足住户多层面的应用需求，智能建筑中分布有大量的水/电/气管路；配置了空气温湿度、理化洁净度探测控制装置，各类照明、感应、影音播放及相关控制装置，各类实现建筑物内部及内/外联系的通信装置；不同功能空间中还配置有特定的电器装置，甚至某些空间中还配置了可以自动“行走”的从事清洁等服务的机器（人）。上述各种设施是建筑物内各种频率/振幅的机械振动或波振动源；在不同时段也可能在较宽频谱范围内形成不同调制方式、不同能量的空间电磁波辐射（包括光波）和/或线路上的电磁扰动。综合以上分析得出结论：合法入住的人员及宠物的正常活动，智能建筑内部配置的各类电气装置的正常工作状况，均会成为传统型入侵探测技术的干扰源。
3.2以另一种角度解析入侵探测技术
入侵探测的本质：采用物理测量技术，识别出“不允许进入特定区域的人”。探测技术发展经历了以下几个阶段，并各具相应特性。
3.2.1入侵探测技术的智能化进程初级型阶段的入侵探测技术是针对参照物“有没有”实施最简单判断，使用的典型技术是铁磁性“接近开关”对门、窗的“开/闭”状态判断，以门/窗有没有开启作为触发报警条件。传统型阶段的入侵探测技术达到了“什么样”的判断水平——针对移动特性与体积、重量、温度、外形等参量之一的探测，以上述物理参量是否存在或以某个特定值作为预设的触发报警条件。智能型入侵探测的智能水平达到了判别“是谁”的能力——采用各类生物识别技术，实现对特定人员身份的探测（识别）。本文针对智能建筑的入侵探测应用讨论，所以探讨内容涵盖传统型入侵探测技术和生物识别技术（智能型入侵探测技术）。
3.2.2传统型入侵探测技术——对人的外部物理特征（共性）参量实施探测传统型入侵探测技术针对入侵行为的主要特性——移动，同时为了提升探测的准确性，再针对人员常见的几种外部物理参量之一进行探测，如表3所示。各类传统型入侵探测技术仅针对人员单一的外部物理参量实施探测，探测效果相当于“盲人摸象”，可能得出不准确的结论；更重要的是，传统型入侵探测装置不可能区分出触发者是用户还是非法入侵者，所以不适于在智能建筑的室内安装应用。
3.2.3智能型入侵探测技术——对人的外部社会特性（个性）实施探测用户与入侵者区分依据是人的外部社会特性，是每个人与其他人之间不同的、可测或可度量的、外在的（生物或者人为附加）特征。表4列出了目前不同的生物特征测量技术，对人实现区分所需要的时间和空间条件，而根据这些条件，可以针对智能建筑中不同区域的应用需求，选择合适的探测技术，如表4所示。5.3智能建筑不同功能区域对入侵探测应用需求及配置智能建筑内部区域对入侵探测的应用需求及配置建议如表5所示。
4应用规范的通用性规定
4.1入侵探测装置合法性必须获得强制性认证证书的有效覆盖；没有现行强制性认证标准的产品，需要获得自愿认证证书的有效覆盖。产品参照标准中的具体相关技术指标，均应满足应用规范规定。
4.2配置合理性针对智能建筑的不同部位或区域，配置与应用需求对应类别的入侵探测装置，比如：建筑物内部属于人员及宠物活动区域，入侵探测的应用需求是“确定进入该空间的人员是否具有相应的权限”，依据此需求，建筑物内部原则上不应配置传统型入侵探测装置（当然，针对厨房等某些具有危险物品的空间，为防止婴幼儿或宠物爬入，可能采用传统型入侵探测装置。当然在具体的配置过程中，还需要满足应用需求的其他方面）；而传统型入侵探测装置应配置在智能建筑外部，特别是周界，当然还应该满足构成“封闭式防范”和对外观适应性等其他要求。根据表2所列的内容，可以得出明确结论——传统型入侵探测由于不具备识别人员身份的能力，通常只能设置于智能建筑的外部，担任判断是否有“人员入侵”的工作。若安装于围墙/围栏/窗/阳台等不允许人员“合法”出入的周界区域，只要发现有“目标”越过这些区域（无论是“出”或者是“入”），都必须输出报警信号。而具体应该采用何种入侵探测技术，应根据每种入侵探测技术的特点及具体应用需求来确定。
4.3风险等级适配性1）应用规范应规定智能建筑的风险等级，以及入侵探测装置的防范严密性等级。2）配置与风险等级对应的入侵探测装置类别，除了与空间条件相适应外，其探测的严密程度也应该与建筑的风险等级相对应。比如：对于低风险等级建筑的门禁可以采用IC卡、密码等探测技术；高风险等级建筑的门禁应用可以采用其他相应的生物识别技术。3）配置与风险等级对应的入侵探测装置。低风险等级的周界配置的入侵探测装置的触发响应时间或探测灵敏度指标可以较低，而高风险等级的周界配置入侵探测装置的相应技术指标要求较高。
4.4探测介质安全性建筑的入侵探测装置在长期使用的条件下，对人员物不产生任何伤害；建筑物外使用的入侵探测装置，在短时间内不应对人员（包含入侵者）产生伤害。
4.5环境适应性1）入侵探测装置的外观造型应与整体建筑造型风格和景观观感相适应。2）入侵探测装置的探测介质、通讯介质电磁参量等应该与智能建筑整体（局部）电磁环境相适应，不会产生相互干扰。
4.6探测技术的互补与协调性1）在同一空间或区域内，可采用两种或以上探测介质不同但探测区域重合的入侵探测（身份识别）技术，减少漏报警的机会。2）对不同空间或区域配置的相同或不同探测装置之间的异常信号实现统一管理与分析，提高报警准确率。
4.7资源配置的节约性1）由于智能建筑内分布大量的环境类探测器、传感器，形成广泛分布的传输通道，在保障“报警优先”并确保可有效避免“通道阻塞”条件下，入侵探测装置的输出/远端控制宜尽可能利用智能建筑内部配置的其他探测装置的信号通道。2）门禁确认进入人员身份的识别信号，可以提供给后续智能控制系统，实现“具体房间室内温湿度、灯光色调/照度、音响内容与响度、沐浴水温”多参量的个性化调节等应用环节。3）配置于室内的摄像机，可以同时用于入侵探测与火警探测两种报警复核。可考虑具有“模糊的行为识别”与“高清的取证识别”两种工作模式，以应对不同风险等级或应对不同级别隐私保护需求。4）环境类痕量化学传感器与入侵探测功能交互。住户个人生活习惯，如从吸烟或使用化妆品品牌的痕量分析作为身份识别，既可以根据习惯性化学痕量判断对于住户个人的个性化实施调节；也可以将与习惯性品牌痕量分析不符合的分析结果，作为入侵（内部人员非法进入）报警参考条件。
4.8使用便利性入侵探测装置的安装、调试、维护、保养应方便。家居型智能建筑应用的入侵探测装置最大程度提升DIY水平；在不能或不宜采用DIY方式安装的场所，或入侵探测装置本身的DIY程度要求不高的条件下，入侵探测装置应分别配置针对现场用户和安全控制中心的故障提示方式。
4.9与风险等级对应价格体系的合理性与可承受性1）性能/价格比是相应用户可以接受的（首先是性能，然后才是价格）。2）价格与产品风险等级对应，“优质优价”。3）价格体系应该给生产、销售、安装、调试、维保等环节留有相应生存空间，最好还留有发展空间，杜绝恶性价格竞争。
4.10入侵探测装置使用年限的规定入侵探测装置应规定使用年限，以室内不超过5年、室外不超过3年为宜。
4.11入侵探测装置不适用条件的规定1）系统集成商在构成系统过程中，在入侵探测装置无法承受气候时，系统对入侵探测装置予以“屏蔽”。2）用户对于不同空间隐私性、不同时间准入条件等具体应用需求，明确规定不适用的入侵探测装置或入侵探测系统相应功能不适用的时间段。
5结束语
入侵探测装置相当于人的“眼、耳、鼻、舌、手”等感觉器官，是智能建筑最基础也是最重要的构成部分。智能建筑中入侵探测应用需求所涵盖的内容，无论在广度和深度上，都比传统型入侵探测技术有更巨大的发展空间。完成智能建筑“入侵探测技术应用规范”的构建，应该成为智能建筑行业的一个亟需开展的重要课题。制定规范、约束标准以指导产品。是从方法论角度分析和认识行业应用内在规律的一种尝试，此方法在监狱周界预警防范系统应用中，已初见成效。借助本文提供“针对智能建筑行业应用规范简要思考”给各位专家和同仁参考，希望得到大家关注和指正。
探测技术论文范文第4篇
【关键词】园区网;网络性能;带宽;时延;性能测量系统
1.系统设计
系统框架设计：
该系统主要包括用户界面管理模块，业务处理模块，数据包的发送模块，数据包的捕获模块，协议解析模块，存储模块等六大模块。其系统设计结构图如图1所示。
图1 系统设计结构图
下面对各组成模块做如下简要说明：
（1）用户界面管理模块
该模块的主要功能是能让用户手动输入内容并将查询的内容呈现给用户。
（2）业务处理模块
该模块的主要功能是以业务边界为限制，进行业务类的封装。
（3）数据包的发送模块
该模块的主要功能是利用用户界面管理模块对各种协议的数据包进行封装，还可以进行网络性能探测数据包的封装，构造完成后进行数据包的发送。
（4）数据包的捕获模块
该模块的主要功能是捕获到所有经过网卡的数据包，还可以根据过滤条件捕获特定的网络探测数据包。
（5）协议解析模块。该模块的主要功能是对捕获的数据包进行解析，对特定的探测数据包进行数据的分析和统计并且计算网络的带宽和延迟。
（6）存储模块
该模块的主要功能是存储接收端接收到的网络探测数据包并且对接收端计算的网络带宽和延迟也进行存储，以便用户对数据库中的网络带宽的变化情况进行实时的跟踪和了解。
2.系统功能介绍
对网络协议发生器而言，该系统主要的操作对象是用户，它们的操作主要包括协议构造管理，数据包发送管理，数据包捕获管理，数据包分析管理和存储模块这五大功能模块。
2.1 协议构造管理模块
本软件系统要求用户可以构造不同协议的数据包，还可以构造能够探测网络性能的网络探测数据包，用户可以设置要发送的数据包各层协议首部的内容。
2.2 数据包发送模块
数据包发送模块包括两个部分，一部分是用户可以任意构造不同协议的数据包。另一部分是用户必须严格按照网络探测数据包的格式构造数据包。
2.3 数据包捕获模块
数据包捕获模块也包括两个部分，一部分是用户可以捕获所有经过本网卡的数据包。另一部分是用户可以筛选出满足过滤条件的网络探测数据包。
2.4 数据包分析模块
数据包分析模块也包括两部分功能：一部分是可以对经过网卡的所有数据包进行分析，按照TCP/IP协议栈的原理，对捕获的数据包进行解析，从数据链路层开始。首先分析数据链路层的协议，如以太网协议等。其次在根据以太网的分析结果在分析网络层的协议，如IP协议。分析了网络层协议以后，就可以对应用层上的协议如TCP，UDP进行分析了。最后分析应用层的协议。
2.5 存储模块
存储模块的功能也包括如下两个部分：一部分是用来存储主机在某个时刻的流量信息（包括总的流量，上传流量，下载流量）。另一部分用来存储捕获的网络探测数据包的相关信息（包括：源IP地址，目的IP地址，数据包的类型，大小，发送的时间戳和接收的时间戳，计算的某段时间的网络的带宽和延迟等信息），形成图表的形式以方便用户查看某一时刻网络的性能和主机的流量信息。
3.系统流程图设计
数据包发送和捕获技术是网络协议发生器的关键技术，如果在一个繁忙的网络上进行数据包的发送和截获，而不设置过滤器，那得到的数据包会非常多，导致我们的应用程序响应失败，因此对于网络协议发生器进行必要的性能优化，考虑到用多线程来进行数据包的发送和数据包的捕获操作，于是在程序中使用了两个线程：一个线程是构造数据包和数据包的发送线程。
另一个线程是过滤数据包和数据包的捕获线程。考虑到能高速的发送数据包，我们应该将数据包发送线程的优先级设置为高优先级。下面通过流程图来介绍我们的网络协议发生器：
图2 多线程系统流程图
4.网络性能测量系统的应用
我们利用这个网络性能测量系统对现有的性能测量方法进行了实验与数据分析，实验的内容由以下几小节进行简要的说明
4.1 VPS逐跳带宽测量方法的实现
4.1.1 实验平台
图3 网络拓扑结构
搭建如图所示的网络拓扑结构，计算机2号是背景流的发送端，计算机4号是背景流量的接收端，计算机1号是网络探测数据包的发送端，计算机3号是网络探测数据包的接收端。每段链路的带宽如图所示都为10Mb。
4.1.2 背景流下的精度分析
本实验采用的是局域网流量产生器，通过设置产生数据包的大小和传输的速率来控制路径的背景流量的大小，我们让它的背景流量分别为0Mb，1Mb，3Mb，5Mb，7Mb，9Mb。即背景流占链路带宽容量的0%，10%，30%，50%，70%，90%。
VPS算法：
针对每次测量实验中获得的可用带宽值的大小，分别计算出在各速率的背景流下的可用带宽的大小（见表1）。
4.2 基于探测报文间隔模型的可用带宽测量方法的实现
4.2.1 实验平台
图4 网络拓扑结构
搭建如图4所示的网络拓扑结构，计算机2号是背景流的发送端，计算机4号是背景流量的接收端，计算机1号是网络探测数据包的发送端，计算机3号是网络探测数据包的接收端。计算机4号和计算机3号与路由器之间的带宽为10Mb，既是紧链路又是瓶颈链路即窄链路，因为此算法在测量之前必须保证紧链路和窄链路是同一条路径。背景流量的控制与VPS算法的是一致的。
4.2.2 Spruce算法
针对每次测量实验中获得的可用带宽值的大小，分别计算出在各速率的背景流下的可用带宽的大小（见表2）。
4.3 基于自拥塞模型的可用带宽测量方法的实现
4.3.1 实验平台
图5
图6
背景流量的控制与VPS算法的是一致的。
4.3.2 PathLoad算法
针对每次测量实验中获得的可用带宽值的大小，分别计算出在各速率的背景流下的可用带宽的大小见表3。其中可用带宽范围的中间值即为测量的带宽。通过上述的测量结果，我们经过统计分析出这3种带宽测量算法的误差比如图6所示。
5.结论
随着网络应用的不断普及和网络技术的不断发展，新的协议层出不穷，为了让学生更好的了解各种协议的组成部分并且深入理解TCP/IP协议栈，本文除了深入研究网络数据包构造技术，数据包捕获技术以及各类网络协议分析方法以外，根据需求还设计出了一个网络性能测量系统，该网络性能测量系统的创新之处在于：
（1）研究了以太网帧的帧格式以及基于 TCP/IP 协议族的数据报文格式，为深入理解协议分析的原理以及过程奠定坚实的理论基础。
（2）该软件界面简洁，方便用户操作，并且可以根据需要手动添加网络协议，达到了很好的扩展性。
（3）可以通过发送探测数据包，实时了解网络的动态，对于发现网络故障，提高网络的服务质量提供了很好的帮助。
（4）基于多线程的网络性能测量系统，可以模拟多个会话，从而可以提高系统的性能，提高程序的运行效率，更好的为用户服务。
（5）利用这个网络性能测量软件，我们对现有的算法进行实际测量，通过对数据进行比较分析，找出测量误差最小的算法，为下一步改进该算法奠定基础。
参考文献
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[4]黄俊杰.基于Linux的网络协议学习系统[D].中国学位论文全文数据库，2009.
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[10]李廉.基于园区网的高带宽实时流媒体应用关键技术的研究[D].中国学位论文全文数据库，2012.
[11] The Probe Gap Model can Underestimate the Available BandWidth of
Multihop Paths.
[12]PathLoad：a Measurement tool for end-to-end available bandwidth
[13]PathChirp：Efficient Available BandWidth Estimation for Network Paths.
探测技术论文范文第5篇
【关键词】深空通信 调制解调 技术研究
随着近年来航天事业的迅速发展，在全球范围内掀起了一股新一轮的探空探测活动的热潮。我国对深空探测人物也进行了逐步的展开工作，并对其进行了较为长期的规划。在深空探测系统中，信息传递与目标控制的唯一纽带就是深空通信系统，而通信系统能否正常运行，与链路的通畅、准确息息相关，是整个深空探测任务成功的一个重要保障。而深空探测的另一个难点则是遥远的测控通信距离。因为受通信距离和星上宝贵的有限资源限制，中星在深空探测任务中是将地测控数传输率徘徊在Kbps的一个数量级，不过随着中继卫星和轨道器技术的发展，深空通信证的数传速率已经有了明显的提高。通过上述分析可知，对深空通信中的调制解调技术进行提升与研究是非常有必要的。
1 深空通信中的调制解调技术研究的背景
2000年《中国的航天》白皮书，当前国内根据白皮书中的定义，将对地球以外的天体展开的空间探测活动全部统称为深空探测。进行深空探测的目的，不仅是要对其进行科学的研究，从而对太空的奥秘进行探索，将宇宙之谜解开，而且还是对天疆的开拓，将资源的索求目标伸向天空，实现太空移民。在21世纪，深空探测将会是人类对资源进行开发与应用，对空间科学与技术进行创新的重要途径，当前已成为各个航天大国在航天活动中的一大热点话题。
进入21世纪后，各国对深空探测相继制定出了各自的发展战略，目前发展现状如表1所示。
深空探测系统中的中星地通信的唯一纽带是深空通信系统。美国建立的深空通信系统为DSN深空网系统，为NASA的行星探测飞行器给予跟踪、通信与数据获取服务是其主要的作用。在30年的不断发展与壮大中，DSN深空网系统的遥测能力已经从8bps增速到了几十甚至是几百。
在欧洲，其数据中继卫星系统的传速率为640Mbps左右。欧空局的CryoSat系统中的X频段下行链路的传输数据位90Mbps左右；由荷兰Spacelink公司生产出来的数字调制解调器――ERSDEM-2.5的速率最高传输速率可以突破315Mbps，而其近期声场出来的ERSDEM-3数字调制解调器的速率更可以达到1Gbps。
2 深空通信中的调制技术
通信系统的质量好坏，在一定程度上取决于所采用的调制方式。调制的目的就是让信号的特性能与信道的特性向匹配起来，所以，系统的信道特性决定着调制方式的选择，对于不同类型的信道特性，需要选用不同的调制方式。
在深空通信系统中，对于调制解调的方式要求主要有两大点：
第一，根据深空通信信道的非线性与AM/PM的效应，因此，通过深空通信系统中的调制解调后，波形应该尽量的与包络结构具有等同的特点，通常不采用数字调制技术中的幅度变化。
第二，从频域内来说，对已经调波好的要求其具有良好的频谱特性。这样，已经调波好的就需要具有最小的功率占有率。换言之，已经调波好的频谱在快速的高品滚降上更具特性。
现行的较新的连续相位调制和多调制度调相的调制解调技术皆是恒包络调制方式中的范畴，都有比较高的频带利用率与功率利用率。在这两种调制解调技术中，多调制度调相在功率利用率方面可以实现得更高。
未来的深空通信在调制解调技术方面，已经有了一定的发展方向。CCSDS与深空网络Block V建议了接收机结构兼容的带宽有效的调制解调技术。JPL也正在通过与高性能的纠错码结合对符合美国未来的高数据率的深空探测任务进行了要求。
也就是说，在深空通信系统中一个好的调制解调技术，首先要有一个比较高的功率效率，然后对其带宽的效率才能有所提高，最小功率谱占有率的（准）恒包络、连续相位调制技术是其发展方向。
3 结语
综上所述，深空通信中的调制解调技术现阶段还存在比较大的问题，但是作为深空探测人物成败的关键因素，通过相关人士的不断研究与发展，深空通信中的调制解调技术必定能得到长足的发展。
参考文献
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[2]郭婧娜.深空通信中组合调制解调技术的研究[C].2007届西安电子科技大学硕士学位论文，2007.
[3]强晔.深空通信中的调制解调技术研究[C].2007届西安电子科技大学硕士学位论文，2007.
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[5]魏二虎，刘经南，黄劲松.中国深空测控网建立方案的研究[J].武汉大学学报・信息科学版，2005（07）.
作者单位
探测技术论文范文第6篇
【关键词】水文地质，勘察方法，找水，综合运用
中图分类号：P331文献标识码： A 文章编号：
一、前言
伴随着现代科学技术的日新月异，水文地质勘察人员在工作中需继承和发展传统技术基础上，也要关注并结合新技术、新理论，这样才更有利于进行找水工作，才可以使找水技术不断的更新发展。目前，我国人均淡水资料拥有量不足2 200m3，世界排名109位，而30年后，人均淡水资源拥有量将不足1 700 m3。因此用现代的水文地质勘查方法来找水减缓各区域供水压力已成为当务之急。以下分别详细介绍了遥感技术勘察法、地球物理测井勘察法、地面核磁共振勘察法的工作原理及在水文地质勘察工作中的具体应用。
二、现代水文地质勘察方法在找水中的应用
随着我国经济的快速发展，我国总体而言，水资源的利用形式逐渐严峻，以许昌市为例，许昌市水资源严重短缺,人均水资源量仅204立方米,相当于全国人均水平的1/10。市区由于过量开采地下水,已形成面积达67 平方千米的水位下降漏斗漏斗中心水位埋深24.0m,且仍以每年1.5~2.0 m的速度下降,地面最大沉降量超过277 mm。为了满足城市居民生活和工农业生产用水需求,在许昌麦岭水源地综合运用现代水文地质勘察方法找水勘察,取得了多种地质信息,基本查清了供水目的层的埋藏条件、边界条件以及地下水动态特征。笔者将从下面几个方面简述现代水文地质勘察方法在找水中的应用。
1.物探和钻探
(一)物探。在水文地质调查的基础上,结合研究区的水文地质情况,采用对称四极电测深法对勘察区西部的补给断面进行探测,共做电测深点203个,电测深剖面8条;利用EH-4电导率成像系统,对勘察区西部、南部边界和北汝河河道进行了探测,共完成9条物探剖面, 96个物理点,剖面长度54.55km;对18眼探采结合井和4眼勘探井进行视电阻率和自然电位物探测井,划分地层,进行排管。通过这些工作,基本查明了西、南边界和北汝河河床的地层结构和含水层的分布规律,为拟建水源地的供水孔和布置钻探工程量提供了科学依据。
(二)钻探。根据遥感水文地质调查、物探资料,结合以往地质、水文地质资料,在补充分析勘察阶段成果的基础上布置钻探工作量。勘探施工勘探抽水孔4眼,进尺291.4 m;地质孔4眼,进尺362 m;观测孔12眼,进尺1 071.55 m;探采结合井18眼,进尺2 242.2 m。共施工勘探孔和探采结合井38眼,总进尺为3 967.15 m。根据物探、钻探工作分析,麦岭水源地第四系孔
隙含水层的形成和分布受北西向的茨沟—姜庄凹陷和襄城大断裂等构造控制。同时根据区域水文地质条件及水源地地层时代、岩性、成因及富水性,新近系湖积层及第四系下更新统冰水沉积层的富水性差,集中供水意义不大;中更新统埋藏型冲洪积卵砾石层颗粒粗,厚度大,富水性强,不易污染,是城市集中供水的理想水源地。
2.遥感技术在地下水资源勘察中应用
遥感技术即从远处探测、感知特体各事物的技术，它技术先进、探测范围大、信息量大，并可实施动态监测。遥感勘察方法就是在勘察区范围内进行的航空遥感勘察,它是一种采用展片和航片目视解释,结合野外验证与水文地质补充调查的水文地质勘察方法。遥感勘察方法可分为4种：热戏外监测法、水文地质遥感信息法、环境遥感信息分析法和遥感模型法。
（一）热红外监测法。热红外监测法主要就是用热红外波段的遥感图像资料，通过测定地面温度来确定地下水的存在。特别适应于干旱、半干旱地区的水资源的寻找。其工作原理是：地下水可在过毛细管作用、热传导作用及地表强烈蒸发作用下可导致干旱或半干旱地区的地表湿度和温度发生变化，从而导致冷热异常的现象，此现象便可在热红外遥感图像上显示出
来。利用红外遥感数据再配合一定的航片作为基本的遥感资料便可实施地下水资源的探测工作。
（二）水文地质遥感信息分析法。水文地质遥感信息分析法就是运用水文地质理论对从遥感图像获取的地层岩性、构造、水文等水文地质信息进行分析，从而确定有利的蓄水构造，判断地下水的贮存情况。
（三）环境遥感信息分析法。环境遥感信息分析法就是根据遥感图像上提取的与地下水有关的植被、湖泊、水系等环境因子与地下水的依存、制约关系来判断地下水系统的贮存情况。其工作原理是：在干旱区域，植被的生长状态因受到气候、性、地貌、水文地质条件等因素的制约，其中区域浅层地下水对植被的影响最大。地下水水水位埋深、矿化度、水化学类型控制着被群、植被覆盖度。可通过这些信息来判断地下水的排泄点(区)的水位埋深、矿化度和水化的学类型等相关信息。
（四）遥感模型法。
通过分析遥感图像得知与地下水密切关系的水文因素状况，并建立监测地下水位的定量评价模型，对地下水资源进行估测的方法叫遥感模型法，它是遥感与数学、模型学相结合的一种新的研究方法。此种方法主要用于评价地下水位分布状况。
3.地球物理测井方法
地球物理测井是物探方法的一种，主要是配合地质钻探对钻孔内的水文地质状况进行精确探测。地球物理测井方法是以严密的物理数学原理为基础，主要用于分析地下水的分布，判断地下水质量，探测岩溶洞，分析地层构造等。地球物理测井主要工作内容及工作原理如
下：
（一）正确地划分含水层并确定层位及厚度，研究它们之间的相互关系。
（二）对地下水进行地下水矿化度进行测量。地层水的矿化度越高，地层电阻率值越低
（三）判断裂隙及其泥质含量。裂隙存在的判断标准：声波时差较大，电阻率较小，密度偏低。如果裂隙存在，那么裂隙中填充的泥质越多，自然伽马测井值就越大。
（四）岩溶水勘察。裂隙层位可由声波曲线直接反映；当溶洞中含水时，自然伽马曲线幅值略低，以此来可判断其富水性；在岩溶、裂隙发育处，会出现井径扩大的现象，因此，岩溶裂隙发育程度也可用井径曲线来判断。
（五）划分钻孔地层岩性。根据不同岩石的密度，电阻率，波阻抗，孔隙度等参数的差异，并综合电阻率测井、声波测井、密度测井、中子孔隙度测井等资料就可以划分钻孔的岩性剖面。
4.地面核磁共振法
地面核磁共振法就是利用不同物质原子核特性差异产生的核磁共振效应，通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，来判断探测区地下水的分布情况。它是目前世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水层信息，勘探的深度小（目前最大勘探深度小于150m），适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理就是水中的氢核质子在地磁场的作用下，处在一定的能级上，再以具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发，这样原子核能级间就会产生跃迁即产生核磁共振。核磁共振信号的强弱或衰减的快慢直接与含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小相关，核磁共振信号的幅值越大，所探测区域内水含量就越丰富。从而，可以根据由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存状况，达到实现直接寻找地下水的目的。
地面核磁共振法属于直接找水法，在有效的勘探深度范围内，有水就有核磁共振信号显示，以此来探测各类型的地下水。主要用于探测其他物探方法难以寻找的地下水，主要应用在以下4个方面：黄土孔隙、裂隙水探测；寻找碎屑岩类浅层风化裂水和层间承压裂隙水；确定基岩裂隙带的富水性；判断灰岩区溶洞、裂隙含水或是泥质充填。
三、结束语
随着近年来科技的不断发展，以及勘探技术的不断提升，在继承了老一辈水文勘探人员的技术和知识后，新一代的工作者更要与时俱进，不断的研究并熟悉新的理论和技术，从而将新老结合，挖掘开拓出更加优良的勘探方法，从而方便找水工作，使得找水的相关技术得到不断的提升和发展。
参考文献：
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[3]-贤世荣 水文地质勘察方法在找水中的应用[期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2011年20期
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[5]-刘方列 现代水文地质勘察找水方法探讨[期刊论文] 《科技与生活》 -2012年6期
探测技术论文范文第7篇
【关键词】地震CT，薄煤层，综采工作面，地质构造，实践应用
中图分类号：P315文献标识码： A 文章编号：
一，前言
地震CT技术，也即地震层析成像方法。是根据地震波走时或地震波场观测数据对介质进行反演，获取探测区域内部介质的波速，慢度，密度或衰减速系数等，从而识别探测区域内部的结构。该技术自80年代初进入地学研究领域以来，广泛应用于地球内部结构成，比如石油金属矿产地热等资源勘探，以及土木建筑灾害防治等的无损检测领域。近年来在煤矿采煤工作面也开始进行地震CT 探测尝试。综采工作面内隐伏地质构造，比如陷落柱、落差比较大的断层的存在是影响产量，影响煤质同时又是威胁安全的重要因素之一，尤其我矿是薄煤层开采，应用地震CT技术探测影响生产的地质构造情况更是应有之计。
二，地震CT技术工作原理简述
在地震走时成像的情况下，地震波以射线的形式在探测区内部介质中传播。当把介质划分为一系列小矩形网格时，通过一个高频近似，走时成像的公式表示为：
该式表示了第i 条射线的观测走时，i t 与第j 个网格的慢度j S 之间的关系。其中，ij d 表示第j 条射线在第i 个网格中的射线路径长度，在不同的接收点取得了M 个观测数据时这个公式也可以写成T = AS的形式，其中T 表示地震波走时向量，是观测值。A 表示射线的几何路径矩阵。S 表示慢度向量是待求量，因此在波速层析成像中是要对S求解。如果T 是一个完全投影，A 为已知，则可求得S 的精确值，但是在地震层析成像的实际应用中，很难获得全方位的观测，所以T 是一个不完全投影，因此求解该方程通常使用迭代的方法。
三，浅埋深薄煤层首采面的材料采集与处理
1.工作面概况简述
16101工作面为我矿下组煤南一采区16煤综采面，也是16煤首采面，上部12下煤层、14煤层已开采完毕，成为老空区。工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部自然垮落法管理顶板，综合机械化采煤。16煤厚0.45～1.31m，平均厚度0.85m，为薄煤层，一般无夹矸，结构简单，属稳定煤层。16煤为黑色，玻璃光泽，光亮型煤层，层状构造，含较多黄铁矿质结核。工作面走向长560米，开切眼117米。16101上顺槽为运输顺槽，由13个导线点进行控制；16101下顺槽沿煤层顶板布置，安设有DX80型单轨吊，用于运输人员、辅助设备及支护材料等本工作面直接顶板为十下灰，厚度3.85～5.76 m，平均5.11m。岩性、厚度变化均较小，岩石致密坚硬，平均抗压强度116.52 Mpa，泥岩伪顶呈树叉状分布于井田南部。底板岩性变化较大，以泥岩、砂质泥岩为主，局部为粉砂岩和砂岩底板。
2.材料采集
16101工作面的无线电磁波坑道透视探测共布设2条测线，具体如下：16101工作面上顺槽为1号测线，下顺槽为2号测线。1号测线：以上顺槽3号导向点沿巷道方向10.70米处为0＃测点，向大巷方向每隔10m顺序递增，测点号为0#，1#，2#，…至59#测点止。
2号测线：以下顺槽4号导向点处为0＃测点，向大巷方向每隔10m顺序递增，测点号为0#，1#，2#，…至56#测点止。
工作面配备80架ZY2600/6.5/16D型掩护式液压支架，一部MG 180/420-BWD型采煤机，一部SGZ 630/220型刮板输送机。上顺槽内布置一部SZZ 630/90型转载输送机，SSJ800/2×40kW可伸缩式皮带输送机运煤，JH14型回柱绞车等设备；下顺槽内布置JH14型回柱绞车，MRB—125/31.5乳化液泵，WPZ—125/5.5喷雾泵等设备。
发射点间距根据构造复杂程度以及巷道的实际工作条件设计为50m，发射点位置均匀分布。对应每个发射点，在另一巷道内接收点呈扇形对应一个发射点，每个发射点可相应观测11个接收点。
图1-CT数据处理流程
3.数据材料的处理
利用WKT-6 型专用方法软件系统和SURFER软件进行数据处理和层析成像。处理流程如图2所示。通过通讯模块传入微机在KC2 工作站上进行数据格式转换，在预处理模块支持下对各个单炮记录进行抽道集重排，使井下记录转换成共分量记录(CCP) ，共炮点记录(CSP) ，共接收点记录(CGP)，然后进行文头编辑道数据编辑二次采样噪声，剔去频谱，分析极化，分析频散，分析希尔伯特，分析槽波，提取初至拾取等处理过程，从波的能量速度频率三个方面进行透射槽波数据处理和CT 成像反演。
四，探测区域实际情况揭露和探测结果
1，探测区的实际情况揭露
该背斜已被数十个钻孔及12煤的数十个工作面严密揭露控制，属已经查明褶曲。本工作面跨越背斜南翼的次级向斜两翼，在本矿区内位于背斜的西部。根据掘进实际揭露资料：16101工作面地质条件为中等，从整体上看为一次级向斜构造，轴向SEE,倾伏方向W,倾伏角8～12°。在施工16101工作面两巷一切眼过程中，共揭露落差H＞ 0.5的断层有2条，其中落差≥1.0m的断层有1条。揭露的主要断层分布可以如表1所示。
表1-实际揭露主要断层分布情况一览表
根据本工作面现场实际掘进情况，发现在次级向斜的两翼裂隙比较发育，个别裂隙缝隙较大，并错综复杂，裂隙方向与次级向斜的轴向大致相同，在裂隙发育地段容易出现岩石脱落、冒顶事故，因此在回采工程中应加强顶板支护。
2，探测结果分析
（1）本次探测出煤层厚度发生变化或地层局部起伏造成工作面内的异常区：
A区：位于下顺槽44#～50#测点及上顺槽47#～53#测点之间测点附近，在工作面内分布。见（CT）成果图中以矩形虚线将其圈定。
B区：位于下顺槽29#～34#测点及上顺槽32#～37#测点之间测点附近，在工作面内分布。见（CT）成果图中以矩形虚线将其圈定。
（2）本次探测出断层造成工作面内的异常区：
本次探测出对工作面回采影响较大的异常区有1处：F3断层：为本次探测新发现的断层，位于下顺槽10#测点与上顺槽18#测点附近，在工作面内分布，延伸长度约98m。见（CT）成果图中以线条状虚线标出其断层位置。
本次探测出的F1、F2、F4断层，F1、F4断层与巷道已揭露的断层相对应，F2为本次探测新发现的断层，以上断层均向工作面内延伸，延伸长度为15～35m。见（CT）成果图中以线条状虚线标出其延伸位置。
武所屯矿16101工作面无线电磁波坑道透视（CT）工作布置与成果图
参考文献：
[1] 综采放顶煤工作面地震CT探测技术应用 [期刊论文] 《岩石力学与工程学报》 ISTIC EI PKU -2002年12期彭苏萍凌标灿刘盛东
[2] 地震CT技术探测采煤工作面超前支承压力分布实践 [期刊论文] 《煤炭工程》 PKU -2011年7期付恩俊王书文石来阳祝凌甫张蕾
[3] 关于工程地质勘察中对地震CT探测技术的应用研究分析 [期刊论文] 《硅谷》 -2010年17期孙立斌
探测技术论文范文第8篇
从大学生到焊接工
上世纪60年代，能考上大学的农村学生可谓百里挑一，考上北京大学则更是凤毛麟角。1962年，上海市崇明县庙镇农家孩子蔡继业成了当地乡亲和父母的骄傲，考上了北京大学物理系，实现了鲤鱼跃龙门的梦想。年仅18岁的他怀揣着父母东拼西凑的40元路费踏上北上列车，68小时的颠簸之后，正式开始了异地求学的生活。
北大，各地骄子聚集的地方，基础相对薄弱的蔡继业起初的确感觉到了学习的吃力，来自南方的他甚至连听普通话都是半懂半猜。但是，即使面临贫困的生活、学业的压力，蔡继业仍然没有放弃，而是更加发奋图强，终于在二年级下学期赶上了同伴们。在北京大学的6年学习，让蔡继业从一个懵懂少年成长为一个学有所成的青年才俊。然而，正当他踌躇满志之时，生活的轨迹被突如其来的打乱了。在“”那个特殊的年代，同时毕业的150多位北大物理系学子，几乎都加入了下乡、下厂、赴边疆的行列，蔡继业也在其中。
1968年，蔡继业先到军垦农场接受再教育，之后被分配到黑龙江省第四建筑安装工程公司。在这个被大家戏称为“黑老四”的地方，蔡继业种过菜，烧过砖，当过钢筋工和混凝土工。对于从小就干农活的蔡继业来说，这些体力活当然难不倒他，但是壮志未酬之憾却让他一直在思索着如何去突破困境。
突破，突破，这个念头一直在蔡继业的脑海中转悠，也一直在支撑着他不断学习和进步。逐渐地，他的技术优势在工作中得到了显现，他当上了电工。1972年，四公司接到了一项大任务，当时要建设大庆到秦皇岛的输油管，在大庆的首站，要建大量储油罐，包括当时国内最大的2个两万立方米的浮顶罐。公司缺少200个电焊气焊工，也没有焊接技术员。公司的领导找到了蔡继业，要他担任电焊技术员，负责培训200个电焊气焊工。蔡继业说：“我不是哈工大焊接专业毕业的，我是北大物理系毕业的，搞焊接不符合我的专业，难以完成这个任务”。在领导的反复要求之下，他以国家需要为己任，冒险担当了这项任务，在半年内边学习焊接技术边培训焊工，担当起建设任务。白天黑夜的努力工作，经常是同时开动50台电焊机彻夜焊接，照亮了一大片夜空，场面十分壮观。蔡继业在现场工地担任工长，同时自己也亲自焊接，出色地完成了任务。两年后升为车间主任，并开始了研发。在缺乏财力、物力的情况下，蔡继业设计制作了十吨龙门吊车，带领170多名工人和技术人员完成了大庆化肥厂60×120米落地拱工程。这是当时亚洲最大的落地拱钢结构工程。
从焊接工到激光技术最前沿
在“黑老四”10年，蔡继业由24岁变成了34岁，虽然在这样的地方消耗了生命中最为宝贵的十年，但是，这十年却没有磨灭掉他坚强向上的意志。在当时藐视知识的环境下，白天干完活晚上他还学习英文，他的工友们一边打扑克，一边不解地问他：“学英文有什么用，还能派你去做翻译？”工友的议论并没动摇蔡继业的求知信念，依旧刻苦学习。然而，正是这个举动为他后来抓住机遇干出成就打下了坚实的基础。
机会总是青睐有准备的人。1978年，结束两年后，因邓小平同志的改革开放政策，蔡继业有机会调进了中国科学院安徽光机所，开始做科研工作。1982年，他就迎来了人生的第一个“天时”。当时，安光所有一个公费留学美国的名额，须经过EPT考试挑选出国人选。尽管刚到安光所不久，未能获得培训的机会，但在出国考试中，他比经过英国教师培训4个月的40多名候选人考得还好，一举获得了赴美国哥伦比亚大学化学系公费留学两年的机会。
哥伦比亚辐射实验室（ColumbiaRadiationLaboratory），一个先后出过7位诺贝尔奖获得者的地方，一个发明激光的地方，蔡继业在这里开始追逐新的梦想，而他的事业也从这里开始起步。在哥伦比亚大学的两年，蔡继业师从实验室主任乔治・弗林，用二极管激光探测法研究CO2分子内振动能量转移。蔡继业与同事一起努力，用快速H原子碰撞CO2分子，取得了巨大成功，在世界上首次得到了三原子分子的振动、转动分辨的动力学光谱。
1992年，蔡继业作为高级访问学者来到美国斯坦福大学化学系，参与了曾被美国著名报纸《基督教科学箴言报》称为物化领域“有史以来最复杂的实验”――碰撞参量对化学反应影响的实验。这个实验是用交叉分子束加上两个激光器来选择激发和探测不同平动速度和不同碰撞参量碰撞后，Ba和HI的态-态反应。在曾任美国科学委员会主席的实验室负责人理查德・泽尔教授的带领下，蔡继业与实验组专家们一起努力工作到1994年。蔡继业回忆说，“每进行一项实验都要连续工作36个小时，还要保持清醒的头脑做正确的测量，这对人的神经是一个不小的挑战。”蔡继业和实验组就是在这样的挑战中取得了成功，出色地完成了这个物化领域“有史以来最复杂的实验”。
从激光技术到纳米领域
在美国留学期间，蔡继业感受最深的就是美国一流大学的“原创精神”和“争创世界第一”的科研精神。他把这种精神也带回了中国。蔡继业将激光技术结合纳米技术，用近场光学显微镜和原子力显微镜做细胞超微结构和细胞表面原位单个分子探测，克服了共聚焦显微镜、荧光显微镜分辨率低的缺点。用量子点标记解决了荧光漂白和寿命短的问题，首次实现了用量子点标记的细胞表面特异性分子的原位单分子探测。
1998年留学回国的蔡继业被暨南大学作为“引进人才”调入。为科研需要，暨南大学专门进口了原子力显微镜和近场光学显微镜，是华南地区第一套这种先进设备。刚到暨南大学化学系时，系里科研很薄弱，当时有40多名教师（其中包括10多名有博士学位的年轻教师），但没有一个国家自然科学基金项目，广东省自然科学基金项目也只有半个（省里支持一半经费，学校支持一半经费），科研论文很少，1998年到1999年两年，化学系发表的SCI论文只有2篇，占全校6.9%。当时蔡继业是系里唯一的博士生导师，他开始组织学术报告，并邀请了院士、国内外专家来作学术报告，组织老师申请科研项目，提高了大家的科研水平。6年后，在他副院长（分管化学系）任期结束时，暨南大学化学系每年都申请到多个国家自然科学基金项目，2005年到2006年，暨南大学化学系发表的SCI论文有100多篇，占全校一半多。他本人主持了国家自然科学基金项目多个，“973”重大项目子课题2个，在与海外学者的合作研究中取得了优异成绩，并获得了全校当时唯一的国家自然科学基金委海外与港澳学者合作基金重点项目。他带领的课题组发表了100多篇SCI收录论文，完成了6个发明专利。化学系原来十几个有博士学位的年轻老师，大多成为了教授和副教授，为暨南大学作出了较大的贡献。
迄今，蔡继业与同事已在国际、国内的刊物和学术会议上发表了200多篇论文，6项专利和一本专著（《激光与化学动力学》），并应邀在斯坦福大学、哥伦比亚大学、UWO大学、香港大学、北京大学、复旦大学、中国科技大学等10多所国内外大学作学术报告。在SCI上已查到他的6篇论文被哥伦比亚大学、西北大学、康奈尔大学、阿岗国家实验室等几十个研究单位在《Science》、《J.Chem.Phys》、《J.Phys.Chem》等国际核心刊物上引用了86次，成为激光化学前沿的重要成果或理论计算的依据。论文被引用总数超过500次。
近年来，蔡继业一直在运用AFM和NSOM直接进行细胞表面单个分子的探测，单个细胞超微结构的研究，研究了标记的免疫分子的结构与自组装，T细胞对抗体的识别，干细胞的定向分化，量子点标记的细胞等。目前，他正在主持1项973重大项目的课题，1项国家自然科学基金委海外与港澳学者合作研究基金课题。暨南大学已经为他配备了价值25万美元的近场光学显微镜和原子力显微镜，提供了300平方米的实验室，包括3名教授，4名副教授，1名在站博士后和10多名博士硕士生。他将带领团队在科研的道路上不断冲击新的高地。
从科研到育人
蔡继业来自一个贫穷的农民家庭，父母都是文盲，因此他深知文化知识的重要性，蔡继业和他的子女，一家两代5人都是北大学子，与北大颇有缘分。两个儿子大学毕业后，都在美国名牌大学获得博士学位。他的一套教育后代的方法，也用在教育研究生上。他所招收的研究生一大半来自农村和小城市，这些学生学习条件比较差，理论基础薄弱，经济上比较困难。还有些是硕士阶段没有差点未通过答辩的学生，或干不下去面临退学的学生。这些学生投奔到他门下寻求帮助，他接受了这些学生。他说：“作为研究生导师，主要任务就是把这些穷困学生培养成为专家、高技术人才、企业家，成为国家有用的创新人才。”“研究生就是要创新，去发明创造。”
在他的精心培育下，研究生中有多名获得中国科学院大珩奖、刘永令奖、中国科学技术大学优秀研究生奖、南粤优秀研究生奖等。培养的10多名研究生活跃在美国、加拿大、欧共体和日本的科研第一线，多半学成回国，成为高技术人才，有8人成为教授，博士生导师，还有的成为公务员，活跃在祖国各地。有2个在其他导师门下攻读硕士学位期间没有的学生，在成为蔡继业的博士生后，一个发表了5篇SCI论文（获评中国科学院大珩奖）；另一个发表了2篇SCI论文。他们作出了具有创新性的成果，都将创造出很好的前程。
在本科教学中，他认为中国的小学、中学课本是全世界最难的课本，而大学的教科书，除了一些重点大学外（如北大、清华等），好多大学本科的教科书太浅，跟世界水平有相当大的差距。蔡继业负责的物理化学必修课，采用的是美国麻省理工学院的教材，做作业及考试内容都用英文，要学生掌握中文英文两套专业名词术语。开始时，有些领导和老师担心物理化学本来是化学专业中难度最大的课程，再采用英文教材，学生能否接受得了。经过10多年的教学实践，该课程已成为暨大精品课程，学生对他讲课的评分10多年来平均超过90分。学生不仅学了专业知识，也提高了专业英语水平，对英文专业文献的阅读水平大幅度提高，本科生也发表了多篇关于物理化学双语教学的学术论文。此外，蔡继业负责指导的本科生毕业论文有多篇被评为校级优秀论文，也指导了本科生挑战杯项目和创新项目，发表了多篇论文，申报了发明专利。
人总是从平坦中获得的教益少，从磨难中获得教益多。在多种角色的转换中，蔡继业的才华横溢与目光远大得到了同行的敬重，也成就了他的科研人生。
专家简介：
蔡继业，现任暨南大学教授、澳门科技大学特聘教授，“科学中国人2012年度人物”。主要研究方向包括：纳米科学技术及其应用。例如应用原子力显微镜、近场光学显微镜和共聚焦显微镜等高分辨仪器，进行单分子探测，单个分子之间的相互作用力研究，单个细胞的超微结构研究，量子点标记的细胞表面单分子探测，免疫分子的结构与自组装，用特异性分子或原子团修饰的原子力显微镜针尖的“针尖化学”研究等。
探测技术论文范文第9篇
气候学家根据多年观测认为，地球表面温度在过去几年的确在持续升高。
按照他们编制的计算机模型，如果全球气候变暖，大气层中直接接触地球表面的部分，即对流层的温度，也应该随着地表温度持续逐渐升高。但实际上，无论探测气球还是卫星观测自1970年以来，对流层温度并没有出现任何变化――甚至赤道区域对流层温度还有过降低的情况。数据之间的这种矛盾，使很多人开始怀疑究竟是否真的出现了全球气候变暖的问题，以及这个问题究竟有多严重。
最近一期的《科学》杂志刊出了三篇论文，试图解决这一困扰气候学家多年的问题。
首份论文称，过去40年中，全球各地的气候观测站固定每两日一次，在格林威治时间正午和午夜12点分别释放探测气球，收集大气压力、温度和湿度数据。耶鲁大学的研究人员发现，探测气球使用的无线测温设备存在种种技术误差，造成观测数据的系统性偏差。因此，气候学家往往会对气球收集的原始数据进行修正。但问题是，过去使用的这套修正值本身也存在误差，存在矫正过度的问题；也就是说，经过数据矫正之后的大气温度数据有可能被显著低估了。
第二份论文则称，过去20年来，卫星观测数据主要是对安装在卫星上的微波探测器收集对流层发出的微波信号进行分析计算得出的。但问题是，卫星探测方式是从外向内穿过整个大气层探测对流层微波信号的。探测器接收到信号后，首先需要对平流层信号的干扰做出修正，但检测结果显示，修正后的温度数据值还是会比对流层表面的实际温度低。
第三份论文也支持前两组研究的结论，即之所以出现计算机模型预测结果与实际大气观测结果之间的矛盾，主要是由于收集和计算数据体系本身出现系统偏差所致。因此，对全球气候变暖问题确实不可掉以轻心。
克隆狗第一次成功《时代》周刊2005年8月15日8月初，韩国首尔大学兽医学院黄禹锡教授及其课题组培育出的世界上第一条克隆狗Snuppy公开露面。这个名字取自“Seoul National University”（国立首尔大学）和“puppy”（小狗）。
狗是目前科学家公认最难克隆的动物。自1996年英国罗斯林研究所埃安维尔穆特博士课题组克隆出第一只绵羊“多利”后，各国科学家接连克隆出了老鼠、奶牛、山羊、猪、兔、猫、骡子、马及人类干细胞胚胎，但没有人成功完成过克隆狗。包括美国加州基因存储与克隆公司（Genetic Savings & Clone）七年来斥资1900万美元一直努力的克隆狗试验，也未取得成功。
生物学家普遍认为，克隆狗的最大困难是收集卵子。几乎所有的动物是在成熟阶段排卵受精，只有狗是在未成熟阶段排卵，而且体外培养狗的体细胞的克隆过程难度非常大。另外，狗每年一般只有两次，具有非常特殊的繁殖生理学特征。
为了克隆Snuppy，黄禹锡和他的同事的实验历时三年之久，总共培育了1095个重组胚胎，并向123条代孕狗体内各移植了5到12个胚胎，最终使三条代孕狗怀上了克隆狗。
探测技术论文范文第10篇
一、导论－－从“能量和动量守恒定律危机”到“鬼魂粒子”之谜
中微子－neutrino是自然界中最稳定的少数几种粒子之一，也是基本粒子家族中性质最为奇特的一种粒子，它不带电，没有大小，没有静止质量，没有磁矩，它几乎不与物质发生作用，能以光速在“虚无飘渺”中贯穿地球如入“无物之境”。由于中微子有奇特的性质而极难捉摸，所以科学界称其为“鬼魂粒子”。早期中微子理论的发展，即中微子的发现被公认为“是一件令人兴奋的真正的科学奇谭”。
众所周知，二十世纪初测定射线能谱的研究，相继证实α射线和γ射线的能谱同原子光谱一样呈线状分布。然而对β射线能谱的研究结果，却出乎人们的预料。
1914年，英国科学家查得威克（j.chadwick）最先用计数器和电离室观测到β射线的能谱，并发现其呈连续分布。［（1）］。
当时，量子理论特别是分立能级的观念已深入人心。由于衰变前后的原子核都具有确定的能量，如果β粒子带走全部能量，则β粒子的能量应为确定值。因此连续β谱的发现是当时的理论难以解释的。
1924年，玻尔（n.bohr）、克喇末（h.a.kramers）和斯莱特（j.c.slater）发表《辐射的量子理论》，对连续β谱提出了一个惊人的解释：只有放弃单一过程中的守恒定律，“特别是放弃了对经典理论来说那样带有特征性的能量守恒原理和动量守恒原理的直接应用”，代之以“能量和动量的统计守恒”，一个一致的理论才能得到发展［（2）］。这样β衰变的连续能谱的实验结果，就构成对能量和动量守恒定律的严峻挑战。
为了“拯救”能量守恒和动量守恒这些自然科学最基本的定律，泡利（w.pauli）“孤注一掷”，提出了当时几乎完全不能被接受的“中子”假说：“在原子核中，可能存在中性的，我希望称之为中子的粒子，它的自旋为1／2，并且服从费米－狄拉克统计，但它与光子不同，因为它不以光速传播，它的质量最大的数量级与电子的质量相同，并且在任何情况下，都不大于质子质量的0．01倍。按这一假设，连续的β谱就可解释为：在β衰变中一个中子和一个电子一起被辐射出来，在此过程中，中子和电子的能量总和是守恒的。”［（3）］
泡利初次提出这个建议只是试探性的，他对自己设想的神秘粒子并非充满信心。1930年12月4日，他在提出上述观点的致蒂宾根（tubingen）国际物理学会议的“公开信”中谨慎地写道：“我还没有足以自信到发表关于这一想法的任何东西，所以我先信任地谨向您们－－亲爱的放射性研究者们，提出一个问题：如果中子有大约10倍于γ粒子的穿透能力，那么能否用实验验证确实有中子存在？”［（3）］。
二、精湛的实验－－王淦昌对连续β谱有明晰上限的验证
在泡利提出“中子”假说前不久，即1930年秋，王淦昌官费赴德国留学，在柏林大学威廉皇帝化学研究所从师于迈特纳。迈特纳（l.meitner）是位杰出的犹太裔女物理学家，她和哈恩（o.hahn）最早开始测定β谱射线能谱。1914年查德威克用计数器发现β谱是连续谱后，迈特纳和其他物理学家随即用实验加以确切证实，并首先从理论上进行解释，虽然她的解释后来又被实验否定，但她提出的“量子化的原子核不应当发射具有可变能量的电子”的观点，对泡利有相当影响。泡利1930年12月4日提出“中子”的那封信，正是写给盖革（hans geiger）和迈特纳的。而王淦昌正是在导师迈特纳的指导下介入中微子研究的。
1931年6月，泡利应邀参加美国物理学会在帕萨迪纳（pasadena）举行的会议，第一次当众报告了关于β衰变中会出现一种穿透力很强的新的中性粒子的想法。据庞捷科尔沃回忆说，当泡利讲到这里时，费米（e.fermi）激动地打断泡利的话高声嚷道：“那就叫它中微子吧！”
泡利深知，无论中微子在理论上多么重要，如果这种粒子不能被实验检验，就没有物理意义。但是，由于中微子独特的性质，要验证它，在当时看来，连泡利自己也觉得“似乎不太可能”。经过反复思索，泡利在帕萨迪纳会议提出了一个实验上可以检验的预言：从核里辐射的β粒子和穿透力极强的中微子的能量总和应该有一个明晰的上限。泡利指出：“从经验的观点看，我认为决定性的是电子的β谱是否显示一个明晰的上限”。［（3）］泡利认为如果β谱的上限是明晰的，那么他的关于中微子的设想就是正确的，而玻尔的观点是错误的。因为按照玻尔的看法，β谱将有一个强度逐渐减弱的长尾巴。
不久，在柏林大学的王淦昌按照迈特纳的指导，选取rae的β谱进行研究。由于这是一项全新的探索，没有现成的实验装备，必须亲自动手制作仪器设备，王淦昌的此项研究是十分艰苦的。
功夫不负苦心人，王淦昌的实验终于获得了重要成果。1932年1月，王淦昌在德国《物理学期刊》第74卷上发表题为《关于rae的连续β射线谱的上限》的论文［（4）］，在这篇文章中，王淦昌不仅介绍了用自制的计数管测量、研究rae辐射的β射线的能谱的结果，并且由于精确地测定了cu对rae β辐射的吸收曲线，从而准确地得出：
“rae的β谱的上限为：hρ＝5300；β粒子能量高于hρ＝5000的数目，最多不超过总数的0．1％。”
王淦昌的这篇论文以精确的实验结果，在物理学史上第一个证实了泡利关于β谱有明晰上限的预言，从而有力地支持了中微子假说。
在王淦昌正式证实β射线谱有明晰上限之后，英国剑桥大学卡文迪许实验室著名物理学家埃利斯（c.d.ellis）和莫特（n.f.mott）在1933年发表《β射线类型的放射性衰变中能量关系》［（5）］，也用实验证实β连续谱确有一明晰上限，其能量等于β衰变前后原子核的能量差。
1934年，埃利斯的学生亨德森（w.j.henderson）发表题为《钍c和c＂的连续β谱的上限》［（6）］的论文。他通过对钍c和钍c＂的实验研究，也证实β谱有一明晰上限。
至此，泡利在1931年由中微子假说导出的β谱应有明晰上限的预言被实验完全证实。王淦昌、埃利斯、莫特和亨德森都做出了各自的贡献。而王淦昌的工作，有两点特别突出。其一，王淦昌的实验选取的是国际上关注的更适宜的元素rae，它在β衰变时不夹杂γ射线；其二，他实验结果发表的时间比埃利斯和莫特早一年半，比享德森早两年多。应该承认，是王淦昌最早用实验证实了泡利的预言。但遗憾的是，王淦昌的这一科学贡献，却长期被忽视了。美国西南大学物理和天文学教授布朗（l.m.brown）直到1978年12月在《今日物理》（pyhsics today）上撰文，却仍把这一重要科学成就仅仅归功于埃利斯和莫特［（3）］。而英国著名科学哲学家拉卡托斯（imre lakatos）在他的名著《科学研究纲领方法论》中也有着类似的失误。他写到：“但按照我们的标准，（一个新的理论－－笔者注）成功地预测某个新颖的事实是必需的。泡利理论也提供了这样的新颖事实，因为泡利理论有一个有趣的可观察的推断：假如没错，β光谱必定有一个清楚的上限。这一问题当时没有定论，但埃利斯和莫特对它发生了兴趣，很快埃利斯的学生亨德森证明实验支持泡利的纲领。”［（7）］
这些错误观点长期以来在科学界广泛流行，以至连对王淦昌十分崇敬的李炳安、杨振宁在《王淦昌先生与中微子》一文中也认为：亨德森于1934年发现thc和thc＂β谱的上限确实如泡利所预言的那样是尖锐中断的。”［（8）］
我们不想对一些物理学家、科学史家的明显失误说三道四，也不想贬低埃利斯、莫特和亨德森各自的独特贡献，但却应该还历史以本来面目！
事实上，王淦昌不仅对rae的β谱进行了研究，而且对钍的β谱也进行了深入地实验研究。1933年7月，迈特纳和王淦昌联名在德国《科学》期刊《γ射线的内光电效应》，介绍他们用一个小的盖革－弥勒计数器对在磁场中的thb＋c＋c＂发出若干β射线进行测量的初步结果［（9）］。1933年12月9日，王淦昌将自己的博士论文《关于thb＋c＋c＂的β谱》寄往德国《物理学期刊》，并发表在该刊第87卷。王淦昌在这篇论文中分析了埃利斯等人所用实验方法的利弊，吸收了他们测量射线强度的基本思想，采用盖革－弥勒计数器在磁场中计数，应用他自己的方法测量了thb＋c＋c＂的β谱。他所得结果在强度方面比埃利斯的要精确得多。王淦昌的这一实验结果，对建立β衰变理论有重要意义。据施士元教授回忆，费米（e.fermi）1934年建立β衰变理论时参考了当时有关β谱强度的若干测量数据，王淦昌的工作可能对费米的工作有一定的参考价值。［（10）］
三、历史性的创见－－王淦昌关于用k电子俘获探测中微子的建议
虽然中微子假说在费米的β衰变理论中占据重要地位，虽然有如β谱上限等实验的间接支持，但是从1930年提出中微子概念后很长时间，中微子还从未在实验中被直接观测到。因此不仅中微子疑难依然存在，而且还有重大反复。
1936年香克兰（r.shankland）在作光子散射的一次新设计实验时发现，实验结果似乎支持已被抛弃的玻尔－克喇末－斯莱特理论。香克兰的《光子散射理论的明显失败》［（11）］发表后立即受到厌恶新粒子的物理学家们的热烈欢呼。狄拉克也很快发表《能量守恒在原子过程中成立吗？》，以尖锐的措词反对费米和泡利的中微子理论：“中微子这个观察不到的新粒子是某些研究者们专门造出来的，他们试图通过假定有这种应付平衡的不可观察的粒子，从形式上保住能量守恒定律。”［（12）］
但在玻尔的哥本哈根研究所中，人们立即重复并摒弃了香克兰的实验。玻尔本人也在《自然》上发表《量子理论中的守恒定律》明确指出：“人们可能注意到，关于β射线现象的迅速增加的实验证据，同在费米理论中得以显著发展的泡利中微子假说的推断之间有一种使人得到启发的一致，这在很大程度上排除了在来自原子核的β射线放射问题上严重怀疑守恒定律的严格有效性的根据。”［（13）］
香克兰的实验虽然被摒弃，但狄拉克等人的诘难使得长期困扰物理学家们的一个最棘手的问题－－即验证中微子的存在，更为急迫。王淦昌一针见血地指出：“保里（即泡利－－笔者注）之假说，与范密（即费米－－笔者注）之理论，固属甚佳。然若无实验证明中微子之存在，则两氏之工作，直似空中楼阁，毫无价值，而β放射之困难仍未解决。”［（14）］
因此，从1934年之后，关于中微子的许多理论和实验都围绕着一个中心问题－－即如何验证中微子的存在。现在，我们知道，这是一个漫长而艰难的历史过程。在当时条件下，要验证中微子－－这种鬼魂粒子是极其困难的。
1936年美国物理学家莱彭斯基（leipunski）做了第一个测量β衰变中原子核反冲的实验。
1938年至1939年，美国物理学家克兰（crane）和赫尔彭（halpern）先后做了实验，对过程：
cl［38］a［38］＋e＋υ中的反冲效应进行研究，他们观察了电子在磁场中的偏转和原子核在云雾室中的射程。
但这些实验都没有测出反冲振动的动量，因此都没能确凿地证实中微子存在。
王淦昌充分认识到实验检验中微子的重大意义，并一直关注着这方面的进展，不断地进行探索。王淦昌于1934年4月回国，先在山东大学任教，1936年又受聘到浙江大学物理系任教授。不久抗日战争爆发。从1937年9月到1940年2月，王淦昌与浙大师生一起走建德、过吉安、赴宜山、抵遵义。由于连年跋涉流离，劳累过度，加上营养不良，生活困难，抵达遵义时，他患上了肺结核。但他躺在病榻上，仍以惊人的毅力对中微子问题苦苦思索。
1992年元月，王淦昌回忆他发现k俘获验证中微子的经过时说：“1940年初，到了贵州遵义，虽然各方面条件无法和杭州时的浙大相比，但总算有了一个比较安定的数学和研究环境。我集中阅读了近几年有关中微子问题的论文，看到不少物理学家做过这方面的实验，其中有一个实验引起了我的注意，就是1939年克兰和赫尔彭对过程
cl［38］a［38］＋e＋υ中的反冲效应的研究。他用一个云室测量cl［38］放射出的β射线及反冲原子核的动量和能量，获得了中微子存在的证据，可是，反冲原子核的电离效应很小。我认为他们的方法不是最好。普通β衰变的末态有三体，三种东西分不清楚，很难测出中微子，需要另外的方法来探测中微子。经过反复思考，我想到用k电子俘获的方法探测中微子。”［（15）］
王淦昌将他的验证中微子存在的简单方法写成论文《关于探测中微子的一个建议》［（16）］，于1941年10月13日寄到美国《物理评论》，并在1942年1月发表。
王淦昌在这篇论文中抓住了两个关键问题。
第一提出k俘获的办法来探测中微子的存在。他指出：
“当一个β［＋］类的放射元素，不是放射一个正电子，而是俘获一个k层电子时，反应后的元素的反冲能量和动量仅仅依赖于所放射的中微子……。”
这里王淦昌论述的核心，就是把普通β衰变末态的三体变为k俘获的二体，这就使中微子的探测有了实际的可能。
第二，是对放射源的选择，他建议用铍be［7］的k电子俘获过程去探测中微子的存在。be［7］的核衰变是特别有意义的。它是最轻元素的放射性同位素中的一个，核的质量愈轻，则它所经受的反冲作用也应该越显著；另外，实验证明，be［7］衰变为li［7］时，既不产生γ射线，也不产生正电子，即be［7］的核都是以k俘获的方式衰变的。这些特点在有关核的反冲作用实验的实现上，起着重大的作用。显然，王淦昌选用be［7］，其意义不仅仅是技术上和细节上的更动，它把前期核反冲实验推进到“反冲动量存在”的肯定性结论。
非常遗憾的是，由于当时国内根本不具备进行实验的起码条件，王淦昌没能亲自做这个实验，对此，当时王淦昌先生的学生许良英为我们提供了十分珍贵的历史资料，许良英当时是浙大物理系四年级学生，他的毕业论文导师正是王淦昌教授。
1992年底，在北京采访许先生时，有幸阅读了他那篇题目是《β衰变和中微子存在问题》的毕业论文。该论文全面地介绍了当时已知的β衰变的各种理论及著名实验，并深入地进行了具体探讨，其引用的英文文献总计70篇。文章结尾写道：“本文在王师淦昌督导之下完成，愿意在着重分析实验数据和做几个实验的。但因近年国外书报残缺甚多，新的数据无从知悉；又自抗战以后，物资流通不易，加以王师设计之用be［7］俘获k电子时看反冲动量，以确切检查中微子的实验在国内根本无从着手，所述诸事，均甚感遗憾。”［（17）］这段写于1942年7月29日的文字，真实地记录了王淦昌把自己探索多年才获得的实验方法寄往国外，由别人去做的原因所在。
王淦昌的后，美国物理学家阿伦（j.s.allen）立即按照王淦昌的建议进行实验，并很快取得肯定结果。两个月后，即1942年3月16日，阿伦把他的题为《一个中微子存在的实验证据》［（18）］的论文寄到《物理评论》，并在该刊1942年6月发表。阿伦在文中一开始就明确指出：
“单个中微子存在的假说对β射线连续谱中自旋和能量守恒是必要的。由于中微子没有电荷，磁矩极小，以及静止质量极小，探测中微子的唯一实验方法就是探测辐射中微子的放射性衰变的反冲核。因为β衰变本身是三体过程，所以为了得到中微子的动量并进而知道它的质量，就必须测量放射出的电子和剩余原子核各自的动量，以及二者的角度。”
“包含一个k轨道电子的俘获的β衰变过程，提供了另一探测中微子的可能方法。be［7］的衰变是这种过程的最佳例子。王淦昌最近建议用这种物质来进行探测单个中微子的实验”。
“因为be［7］衰变很简单，没有放射出电子，所以如果观察反冲核，则它应完全取决于放出的中微子。故只需测量反冲的li［7］核的动量－－尽管这是困难的－－就可知道放射的中微子带走了多少能量和动量。假设中微子的静止质量为0，则li［7］反冲的最大能量为58ev。而放出0．45mevγ射线的另一过程应有最大能量为15．6ev”。
“由于反冲的能量如此之小，这种实验证明必须在真空中进行，并且需要一优质的光电倍增管来探测这一很慢的反冲原子核。”
显然，阿伦正是根据王淦昌提出的原理进行实验的。阿伦实验表明：
（1）be［7］核在k俘获后没有放出别的带电质点；
（2）li［7］核反冲能量预期值为58ev，实验测得为四十几电子伏。
尽管由于阿伦用的样品较厚和孔径效应，没有观察到单能的li［7］反冲。但实验结果说明，在be［7］以k俘获的途径衰变为li［7］的过程中，be［7］的核是受到反冲作用的。很显然，相应于这种反冲作用的能量，必会被某种粒子所携走。
“王淦昌－阿伦实验”是世界上第一个比较确切地验证中微子存在的著名实验。“这个结果不仅证明中微子存在，也证明在核范围内能量和动量都守恒，为费米理论提供了巩固的实验基础。”
诺贝尔奖获得者杨振宁教授对王淦昌1942年的这篇论文非常推崇，并与李炳安合作对此进行了深入研究，发表了论文《王淦昌先生与中微子》，他们称赞王淦昌1942年的论文：“是一篇极有创造性的文章，在确认中微子存在的物理工作中，此文一语道破了问题的关键。”
近些年，杨振宁教授又多次谈到：
“美国的一位年轻物理学家杰姆斯·阿伦根据王先生的办法进行实验。……不幸的是，他的实验不够精确，结果不清楚，不能得到定论，”［（19）］“直到1952年，戴维斯（r.davis）终于用be［7］的k电子俘获实验证实了中微子的存在。可是现在人们提到中微子的存在实验时，往往只有戴维斯的工作，却把王淦昌的原始构想忽略了，所以我和李炳安一起写了这篇文章，以期引起世人的注意。”［（20）］
杨振宁的这些论述对王淦昌的研究成就给予了高度评价，为恢复历史的本来面目起到了重要作用。但是需要强调说明的是，王淦昌的论文和阿伦实验并非没有而是确已“在当时造成相当的轰动”了，“王淦昌－阿伦实验”被认为通过费米理论，已完全足以证明泡利中微子假说。1943年，美国《现代物理评论》将“王淦昌－阿伦实验”列为国际物理学重大成就之一，并用了很长的篇幅专门介绍be［7］的性质、k俘获的实验方法等。文章指出：“……阿伦的工作看来是有决定意义的。他按照王淦昌和其他人的建议，用be［7］这一轻原子核进行k电子俘获实验。在这个反应过程中，并不放射出电子，同时也不伴随辐射γ射线和其他射线。阿伦发现反冲能量太强不能归因于x射线，遗憾的是，这个方法在定量方面相对来说要做大的修正。但由此，关于中微子的问题，可以作出如下结论：虽然单个中微子的探测，也许尚未给出完全确定的结果，但是对实验唯一可能的解释就是中微子的存在，通过费米理论，这已完全足以证明泡利中微子假说。”［（21）］
可惜的是，当时正值第二次世界大战最激烈、最残酷的时期，因此这样一个重大的科学突破并未引起物理学界以外的人们的注意，更不可能受到应有的起码的重视与宣传。但有一点已确定无疑，即从此之后，科学家们已不再对中微子的存在表示怀疑，而是进一步研究如何提高实验的精确性，以对中微子有更深入的了解。
在这里值得提到的是，对于已载入史册，且有崇高评价的“王淦昌－阿伦实验”的重大意义，竟然也还有人进行了歪曲。前苏联物理学家柯尔松斯基在他那本著名教科书《原子核》中，用了整整一节专门介绍1942年阿伦的be［7］k电子俘获实验。但他不仅只字未提王淦昌的创见之功，相反却把首先提出这一著名的实验原理的贡献归功于前苏联学者阿里瓦列茨。无独有偶，前苏联的b．c．别列津斯基在其著作《中微子》一书中又宣称“苏联物理学家列依蓬斯基在1936年首先提出了用实验来记录中微子的设想。而这个实验的实现却是在1942年由艾伦在美国完成的。”［（22）］
对这些自相矛盾的说法毋庸多言，因为阿伦自己论文中明白无误地对王淦昌建议的肯定这一历史事实，胜过一切雄辩！
四、系统的开拓－－王淦昌对中微子的追踪探索（1945－1950）
1946年王淦昌随浙大迁回杭州，继续对探测中微子问题进行研究。1947年3月，王淦昌在美国《物理评论》上《建议探测中微子的几种方法》［（23）］。文章首先承认阿伦的实验虽得到了肯定的结果，但由于精度有限，还需要进行大的修正。为此，王淦昌又提出三种新的探测中微子的方法：
第一种方法是用从c［13］或n［14］中得到的b［12］，或用从核反应o［16］（n，p）中产生的n［16］来进行反冲研究从而探测中微子。因为b［12］有很大的β辐射能量（12mev），而且质量比较小，所以用它探测原子核反冲动量，比克兰和赫尔彭用cl［38］（只有5mev的β辐射能量）要容易得多，而n［16］虽然不如b［12］，但却比cl［38］有利。
第二种方法是利用na［24］在经过β辐射后能辐射γ射线，发生内部转换而放出e［＇］射线，通过云雾室或e［＇］辐射定向重合计算技术，来探测中微子。
第三种方法是“应用具有k放射性质的某些物质，如be［7］、ca［41］、cr［51］等，这些物质的原子核有一些会在较长寿命的γ辐射后捕获k电子，……由k俘获的反冲，两个同分异构体能被分离开来而进行检验。这个分离的成功将清楚地证明中微子的存在”。
此外，王淦昌还讨论了利用介子衰变来探测中微子的存在，…提出：“用云雾室和类似拉塞特（rasetti）设计的特殊计数器联合进行这样的探测比较合适。”
如果说王淦昌1942年的论文是原理性的，提出了k俘获的方法，那么1947年的这篇论文则更明确，更具体，视野与思路更为开阔了。在这篇论文中，他探讨了利用b［12］、n［16］、na［24］、be［7］、ca［41］、cr［51］等的核反冲来探测中微子，这些放射性元素都具有典型性，其中有些不仅在验证中微子的实验中被证明是有用的，而且在后来研究中微子的性质的实验中也被广泛采用。他对介子衰变的研究，在后来中微子的研究中，也被证明是具有远见的。五十年代和七十年代，科学家通过介子衰变的研究，相继发现除电子型中微子外，还存在μ型中微子和π型中微子等，应该说，王淦昌先生的工作，也是功不可没的。
需要特别强调的是，在这篇论文中，王淦昌还预言了用裂变来探测中微子，这是又一个全新的思路。在此之前，人们都只寻找轻的放射性元素，通过观察其反冲来验证中微子的存在，并没有考虑利用重核裂变的可能性问题。王淦昌在这篇论文中首先提出：
“除此以外，某些能连续地释放出很快的β射线的核裂变可能也是有用的。”
王淦昌的这一观点，具有极强的创造性和科学预见性，深刻地指明了进一步研究中微子的道路和方向。大家知道，中微子是基本粒子家族中唯一的只有弱相互作用，而没有电磁相互作用和强相互作用的基本粒子。实验证明，中微子的平均自由程λ≈4．7×10［14］公里，换句话说平均一个中微子要穿过一千万万个地球才会与其内的一个原子核发生一次作用。这使人觉得直接探测中微子是不可能的。因此科学家们以往都认为“探测中微子的唯一实验方法就是探测辐射中微子的放射性衰变的反冲核。”但王淦昌的这一观点反过来揭示出，若有一千万万个中微子穿过一个地球时就会发生一次核反应，当我们通过用极快的中微子束，使极多的中微子穿过探测器，就能在较短的探测器中发生核反应而探测出中微子。例如一个装满水的探测器的长度为10厘米，当有5×10［18］个中微子通过该探测器时，就有一个中微子能够在探测器中产生核反应。要产生如此强的中微子束，王淦昌指出可以通过核核裂变的方法来实现。从而使直接探测中微子在理论上成为可能。
1947年，王淦昌在《科学世界》上发表了一篇综述文章：《各种基子之发现及其性能》［（14）］。这是当时国内权威的有关基本粒子的研究论文。文中对质子、中子、正介子、中介子、负介子、正电子、负电子及中微子和尚未发现的反质子全面深入地进行了探讨。还深入论述了反中微子的存在及其性质，指出：“依理论言之，微中子倘果存在，则反微中子亦应存在，其相互关系，恰与负电子与正电子然。惟因彼等皆系中性，其性质遂不如负电子与正电子之可以区别。”
1950年，王淦昌在《科学世界》《微中子问题的现阶段》［（24）］，这是范旭东先生纪念奖论文，王淦昌更全面、系统地论述了对中微子问题的研究，并肯定中微子与物质间的作用是很弱的。指出：“我们目前的实验方法，尚不能足以测出微中子与一切物质的相互作用。……无论如何υ与物质的作用是很异乎寻常的小，是毫无疑问的。”
罗德拜克（g.w.rodeback）和阿伦在1952年用气体样品飞行时间做了a［37］的轨道电子俘获实验：
a［37］＋e［，k］cl［37］＋υ占93％
a［37］＋e［，l］cl［37］＋υ占7％
这个实验在世界上第一次发现单能的反冲核。cl［37］反冲能量的实验值与理论预言研究完全符合。预言cl［37］的飞行速度为0．711±0．04厘米／微秒，测得速度峰值为0．74厘米／微秒。［（25）］
在上述实验发表了一个多月之后，戴维斯发表了他的be［7］k电子俘获实验结果。他测到li［7］的反冲能量为55．9±1．0ev，理论预言为57．3±0．5ev，实验值与理论值很好相符。［（26）］
在美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯科学实验室。由柯万和雷尼斯领导的物理学家小组，从1953年开始利用南加州萨凡河上的一座核反应堆，通过核裂变产生的强中微子束来作粒子源，把它吸收到靶上来验证中微子。此反应堆每秒可产生10［18］个反中微子，靶为水中的质子，其反应过程为：?＋pn＋e［＋］
经过五年的努力，1956年，他测到最大反中微子的信号率为每小时2．88±0．22个反中微子。即每小时俘获3个中微子。雷尼斯和柯万及其合作者测定出如下截面：
o［exp］＝（11±4）×10［＇44］cm［2］而理论预期的截面值约为10×10［＇44］cm［2］，实验结果与理论符合得很好。［（27）］
1956年6月15日，泡利收到雷尼斯和柯万的电报：“现谨奉告：通过观察质子的逆β衰变，我们已经确定地从裂变碎片中观测到中微子，测得的 截面面积和预期值符合得很好。”泡利当晚高兴地复了电：“得到电，甚感，知道如何等待的人会等到每一事物。泡利。”［（28）］
经过实验物理学家长期艰苦、深入的一系列研究，最终确认了中微子的存在。a．c达维多夫精辟地指出：“基于中微子假设的β衰变理论的成就，以及对于β衰变时核反冲研究的实验结果和中微子在核子上的直接相互作用的实验都给予这个假设以充分的理论根据，因此中微子的存在的现实在今日已不引起任何怀疑。”［（29）］
王淦昌对验证中微子所做的历史性贡献，是现代中国科学家最早作出的最重要的国际性贡献之一。继1943年王淦昌的工作被美国《现代物理评论》称为国际物理学重大进展之一后，1947年王淦昌被授予范旭东奖金。第一届范旭东奖金授给了著名化学家、制碱专家候德榜。王淦昌是获此项奖金的第二人，也是最后一人。1946年，王淦昌被载入美国所编的百年来科学大事记。竺可桢在1949年初的日记中记着：“据正之（指吴有训－－笔者注）云，近美国［科学促进］协会（american associaton for the advancement of science）出百年来科学大事记，中国人能名列其内者只有彭恒武与王淦昌二人而已。”［（30）］
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