在线检测论文篇(1)

关键词：认知无线电；无线网络；频谱检测

中图分类号： G250.72 文献标识码： A

1.研究背景及意义

当前，认知无线网路己经成为无线通信学术界的一个研究热点，许多研究机构和科研组织纷纷开展了认知无线网络的研究，包括美国国防高级研究计划署、软件无线电专题讨论组、美国电子电气工程协会、弗吉尼亚理工大学 、欧盟端到端重配置项目组、加州大学伯克利分校等。通过这些科研项目的推进，认知无线网络在理论架构、协议设计和标准化等研究方面己经产生了丰硕的成果。除此之外，美国的电子电气工程协会专门组织了 IEEE DySPAN和CrownCom两个学术会议来讨论认知无线电和认知无线网络的相关技术。

认知无线网络技术作为一种全新的无线通信技术，其发展和应用必将会对解决频谱资源日益紧张这一影响无线宽带通信业务发展的制约因素起到至关重要的作用。而频谱检测技术又是认知无线网络在理论研究和实际应用中所面临的首要问题，具有极其重要的研究意义。

2.频谱检测方法

认知用户通过频谱检测技术对特定频段的信号进行检测来确定该频段是否正为授权用户使用。如果检测到频谱空洞，则可以使用该空闲频谱，认知用户必须能够精确地发现授权用户，一旦授权用户恢复使用该频谱，它必须迅速退出该信道。

授权用户信号检测一般描述为区分两种检验假设：1）检验假设H0下，授权用户不出现，检测器接收端只有噪声存在；2)检验假设H1下，检测器接收端有噪声和授权用户信号出现。其离散时间模型表示为：

H1:y(n)=s(n)+w(n)；

H0:y(n)=w(n).(1)

其中授权用户信号s(n)和噪声信号w(n)同是高斯分布的。

频谱检测技术包括单用户信号检测和协作感知，目前单用户频谱检测技术主要是基于授权用户发射机检测，可分为匹配滤波器检测、能量检测、循环平稳特征检测三种。

2.1能量检测

在认知用户不能获得授权用户的先验知识时，能量检测为较好的检测方法。能量检测是在一定频带范围内进行能量累积，若检测到的能量高于门限，则说明有授权用户信号存在，否则说明仅有噪声。

由于能量检测算法不需要预先知道授权用户信号的信息，实现灵活，适合不同中心频率以及不同带宽的检测，因而被普遍认为是认知网络中的常用检测方式。但能量检测算法在实际应用中也存在着诸多的问题：1）检测门限值的设定比较困难，在信噪比较低的情况下，检测性能不佳。2）能量检测只能检测有无授权用户的信号出现，而不能区分信号类型。因而，能量检测容易产生错误判决。

2.2循环平稳特征检测

循环平稳特征检测法是利用所接收到授权用户信号的循环平稳特征来进行频谱检测，其统计特性，如均值、自相关函数等，呈现出周期性。通过分析信号的频谱自相关函数检测授权用户信号是否出现。

该方法弥补了能量检测不能获取授权用户信息的缺点，并具有较强的抗噪声能力。其缺点是运算量比较大，观测时间较长。

2.3匹配滤波器检测

在认知无线网络中，当认知用户检测信号时需要获得授权用户的先验信息时，在加性高斯白噪声（AWGN）条件下最佳检测器就是匹配滤波器。匹配滤波检测的主要优点是可以获得较高的处理增益，具有匹配滤波器功能。但匹配滤波检测要实现对授权用户信号有效的解调，必须要有授权用户信号的先验知识，如果这些信息是不准确的，那么匹配滤波器检测的性能就会变得很差。同时，针对每个授权用户接收机都需要有一个单独的匹配滤波器，实现复杂。

2.4协作感知

由于协作频谱感知能够有效得削弱阴影、衰落等因素的影响，提高频谱检测性能，因而成为频谱感知技术研究中热点。协作频谱感知可分为集中式协作感知和分布式协作感知。目前对于协作频谱感知主要从用户选择、决策融合和集中、分布式协作感知几方面研究，具体采用联合时域和空域的感知机制、基于传感器簇的优化、融合算法等方法（如图1）。

图1.协作感知分类图

文献[1]采用联合时域和空域的感知机制，通过认知用户协作估计授权用户的位置和发射功率，决定其允许的最大发射功率。通过使用位置信息找到相关性最小的认知用户，决定哪些认知用户参与协作。文献[2]通过簇内平均接受主用户信号的能量确定簇的大小，根据相邻节点间距离，相邻传感器间的平均距离的最低限和不相干性测量，传感器密度也被优化。文献[3]中在时间和空间下，优化结合接受主信号采样，将使本地能量检测器的信噪比最大化，优化结合需要信号和信道信息，盲目结合的能量检测不需要这些信息和噪声功率估计，在噪声不确定的情况下，有更好的健壮性。文献[4]在信道为相关对数正态分布阴影等真实环境下，进行协作感知的性能评估，提出了优化选择认知用户对真实无线环境下保证检测质量的参考。文献[5]协作感知利用该规则通过在匹配滤波检测和能量检测的优化背景下，使感知错误最小化。

对于分布式协作感知，文献[6]和文献[7]分别采用基于进化博弈论的分布式协作感知机制和基于自身报酬观测的分布式学习方法进行研究。

针对认知网络频谱感知的研究，将围绕以下方面进行：

(1) 提出适合于低能耗、低计算复杂度的无线传感器网络的频谱感知技术。

(2) 协调优化分布CRSN 节 点的感知操作和结果及由此引起的网络开销、能量消耗、延迟等因素。

3.结束语

认知无线网络研究还处于初级阶段，从理论到实践具有广阔的研究价值。本论文对认知无线网络中频谱检测问题进行研究分析，针对目前国内外研究现状，进行归类总结，并对其今后研究方向进行探讨。

参考文献：

[1] Tevfik Yucek. A Survey of Spectrum Sensing Algorithms for Cognitive Radio Applications[J]. IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS &TUTORIALS.VOL.11,NO.1, FIRST QUARTER 2009.116-130.

[2]Hu Fuping, Wang Shu. Energy detection for spectrum sensing in cognitive radio sensor Network over fading channels[ C ]Proceedings of th e 5th International Conference on Wireless

Communications, Networking and Mobile Computing. Beijing,2009: 1511-1514.

[3] 张昊晔，包志华. 基于循环谱能量的自适应频谱检测算法[J].通信学报，2011（11）：95-103.

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【关键词】CDMA系统;多用户检测;圆阵天线

1.引言

码分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系统作为一个自干扰系统，它存在的多址干扰（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系统容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用户检测、扩频码设计和智能天线技术[1]。其中多用户检测和智能天线技术在对抗MAI方面效果较突出[2]。然而现有的多用户检测只在消除小区内干扰方面取得了较好的效果，而小区间的干扰问题没有解决，智能天线技术很好的解决了这一问题。因此，本文主要探讨基于智能天线与多用户检测技术的联合抗干扰技术。

2.联合抗干扰模型

智能天线分为圆阵和线阵两大类。圆阵与线阵相比，能提供俯仰角的估计，不仅能在水平面内全向扫描，也能产生最大值指向阵面法线方向的单波束方向图进行全向波束赋形，直接对准用户的接收端，还能通过自动调整各个阵元的加权因子，来控制其方向图。故论文以圆阵天线作为接收端的接收天线，以消除小区间干扰。

圆阵天线的阵因子为：

（1）

其中，An为激励电流的幅值，在此为一定值，所以讨论阵因子时它不作考虑。

是第n个单元的角位置，an为激励电流的相位，为了方便下面的讨论，这里我们假设an=0。

则由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天线的阵因子为：，，wi为各天线单元加权值。

阵列天线实质上是一个空域滤波器，但对小区内存在的干扰并无明显改善。因此，论文同时引入能有效消除小区内干扰的多用户检测技术。

为了与圆阵天线合理匹配，减小系统复杂度并减小背景噪声，我们选择了多用户检测中的线性变换方式的最小均方误差检测（MMSE）。

其基本思想是使第k个用户发送的信号与估计值的均误方差值最小。为了使接收端信号的判决比特与发送端传输比特bk之间的均方误差最小，现定义第k个用户的线性变换函数wk，满足：

（4）

令，K*K阶的矩阵表示K个用户之间的线性变换矩阵，则MMSE准则下的线性检测问题转换为：

（5）

要求矩阵W以满足上式，则令：

可以解得最小均误方差准则下的线性变换矩阵：

（6）

因此，MMSE线性检测器后的判决输出为：

（7）

3.仿真

利用Matlab进行仿真。联合抗干扰模型分为圆环阵列天线与MMSE检测两个部分。首先，在不考虑系统中所有用户的地理位置分布情况下，选择采用圆阵天线作为接收天线和不采用两种设置，设载波波长为，阵元间距d为载波波长的二分之一，即。圆环阵列天线的阵元数设为8，方位角为（-90o，90o），仰角为（0o，90o）。两种设置在天线接收信号后都采用MMSE最小均方误差法对输出信号进行判决。结果如图1所示。

由图1可知，只有MMSE检测的CDMA系统，信噪比从0dB达到8dB的这一过程中，误码率性能有所改善，但不明显。而引合抗干扰的CDMA系统，误码率性能已经大大下降，达到一个数量级以上。

图1 联合抗干扰引入前后CDMA系统误码率

和信噪比关系图

4.结论

论文论述了基于圆阵天线与MMSE检测的联合抗干扰技术。提出了使用八阵元圆环阵列天线作为接收天线，以MMSE检测作为检测算法的联合抗干扰模型。实验结果表明，引合抗干扰后，系统的误码率性能明显改善，系统容量从而得到了提升。

参考文献

[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.

[2]Botsinis Panagiotis，Ng Soon Xin，Hanzo Lajos.Fixed-Complexity Quantum-Assisted Multi-User Detection for CDMA and SDMA[J].Communications，IEEE Transactions on，2014，62（3）：990-1000.

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【关键词】无损检测；混凝土结构；超声检测技术

随着混凝土结构的广泛使用，其质量检测和性能评估是目前土木工程界迫切需要解决的问题。由于结构混凝土无损检测技术能反映结构物中混凝土的强度、均匀性、连续性等各项质量指标，对保证新建工程质量，以及对已建工程的安全性评价等方面具有无可替代的重要作用，因而越来越受到人们的重视。

1 超声检测技术概述

超声法是一种广泛用于混凝土缺陷探测的方法，混凝土的物理力学性能与超声波在其中的传播速度及其他声学参数有很好的相关性。超声波的探测精度能满足缺陷探测要求，但以目前的超声仪及换能器，当超声波换能器正对测试时，在混凝土中的最大穿透距离只能达到10m左右，而当换能器错开一定距离时，穿透距离仅能达到2、3m。显然超声波换能器无法满足长距离探测的要求。采用稀土超磁致伸缩材料制作的超磁致换能器，具有发射功率大、发射频率高、穿透距离远、接收信号频带宽、重复性好、余振短等优点，能够同时兼顾到传播距离及检测分辨率，是一种理想的长距离探测震源。超磁致换能器发射中心频率为10-50kHz，处于可闻声波及超声波频段。将超磁致换能器和超声波换能器发射产生的应力波统称为声波。

目前，超声探伤常用的缺陷分析判断方法有经验法、数理统计法、数值判据法和模糊判别法。经验法，即依据超声探伤的基本原理判别缺陷。其结果依赖于检测人员的实践经验，漏判和误判严重。数理统计法简单易行，但是只能对单个声学参数进行统计意义上的判断，且物理意义不明确。数值判据法须根据测试值建立合理的物理模型，经适当的数学处理后，找出一个可能存在缺陷的临界值作为判断的依据。模糊判别法是计算各声学参数相对于正常获异常的隶属度，然后将各个声学参数加权平均得到综合的相对于正常或异常的隶属度。由于测试分析方法本身的局限性，以上方法仍处于定性或半定量水平，都只对缺陷的定位具有一定精度，而对缺陷的大小、形状及性质难以给出定量的结果，从而给最终准确评价带来困难。超声波的频率范围为20kHz至15MHz，超声发生器则是由产生超声频振荡的电子线路和换能器(传感器)组成。超声层析的应用范围很广，早在世界二次大战期间，超声层析在军事监测方向就获得了比较满意的效果，以后更广泛地应用于医学之中；此外，超声层析在工业无损探伤方面用途也很广。

2 超声无损检测技术在工程中的运用分析

超声无损检测属于弹性波法。在各种无损检测方法中，超声无损检测是当前无损检测工作中研究最活跃、发展最快的检测方法。目前，超声脉冲检测技术已成为检测工程结构质量的重要手段之一。其主要优点是有效探测距离长，测试精度高，设备简单且无污染。

将超声技术技术应用于混凝土质量检测中，其理论依据是混凝土的质量与声速有较好的相关性，首先在被测混凝土结构物某断面上，将测区划分成网格，发射换能器在一侧某点发射，接收换能器在另一侧所有点上接收，使每个网格都有2条以上的测线通过，利用声时通过反演技术获得测区各部分的波速分布图，从而确定缺陷区的位置、尺寸以及缺陷本身的波速，推断缺陷的类型、强度等。

2.1 超声无损检测的基本原理

根据弹性波的运动学和动力学特征，弹性波层析成像方法可以分为两大类：一是以运动特征为基础的射线层析成像；二是以动力学特征为基础的波动方程层析成像。

作为反演声波穿透的射线层析成象，其基本思想是根据声波的射线几何运动学原理，将声波从发射点到接收点的旅行时间表达成探测区域介质速度参数的线积分，然后通过沿线积分路径进行反投影来重建介质速度参数的分布图像。

混凝土声波CT无损检测技术就是根据声波射线的几何运动学原理，利用最先进的声渡发射、接收系统，在被检测块体的一端发射，在另一端接收，用声波扫描被检测体，然后利用计算机反演成像技术，呈现被检测体各微小单元范围内的混凝土声波速度，进而对被检测体作出质量评价。

2.2 观测系统布置

根据混凝上结构物的形状特点，对结构物常用的测线布置方式为：白色点为接收点，黑色点为激发点。理论及实践都证明，三侧激发一侧接收，所得反演效果最好。射线密度达到要求。一般检测过程中测线都采用该方式布置，激发边和接收边道间距，1般在20-50cm范围。在结构物两端的部份，可适当加密激发点和接收点，以利于增加射线密度。根据结构物的临空面不同，可采用合适的测线布置。

2.3 观测系统完备性评价

观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因此，射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的I爵个重要指标，它们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率，要求研究区内每个单元体内的射线超过40条，同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°，其交角的正弦值大于0.87。

2.4 后期成像

所用软件为TDSoft的《工程CT》，该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、导出DXF格式等多个步骤的处理，最终得到混凝土声波CT波速反演图。

3 结语

无损检测技术是以无损检测手段探明被检测体内部缺陷的有无、大小、位置和性质的专门技术。在工程中，需要根据工程构件材料的性能和工程条件具体选择恰当的检测方法。其中，弹性波方法是工程中最为常用的方法之一，特别适合混凝土构件、岩土体等工程问题的无损检测工作。射线理论和射线方法是研究弹性波传播理论的重要方面之一，针对不同的工程材料和工程条件探索研究弹性波射线追踪方法，对于许多工程问题的分析研究具有重要的意义。

参考文献

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交通运输是国民经济的命脉,是经济建本论文由整理提供设不可缺少的基础设施,高速公路的发展满足了城市间的交通运输需求,对当地经济的发展有着重要的意义。高速公路的通行能力以过硬的质量为基础,高速公路在施工过程中要严格控制施工质量。而测量工作贯穿于高速公路施工的整个过程,直接影响工程进度与质量。本文本论文由整理提供就高速公路的不同施工阶段的测量监理工作重点做一些探讨。

1施工准备阶段的测量监理工作要点

1)首要工作是编制详细的测量监理实施细则,实施细则中的内容应当包括:所有施工部位的测量工作的具体限差要求,测量自检和抽检工作的手段方法,测量工作中应注意的事项及改进措施。细则编制完上报业主,由业主审核并修改。然后召开测量技术会议,会议主要目的是贯彻测量监理实施细则的各项条款并指出测量施工时的注意事项。2)组织交接桩,与设计、施工单位一起将合同段内的所有控制测量点、辅助点、中线桩等进行现场校验,并立即组织承包人进行复本论文由整理提供测。在复测过程中,发现点位与实际有偏移或者埋设不稳定等情况,应立即上报业主和设计单位,协调处理。3)审查承包人的测量技术人员资质。承包人的测量技术人员必须具备一定的业务能力和施工经验。作为测量监理工程师,应当对他们尤其是测量工程师的业务能力进行考察,如发现有不满足要求的,要求承包人进行更换。4)检查承包人的仪器设备。要求承包人上报所使用的测量仪器和设备的名称、数量、型号及正规标定机构出具的标定证书,然后对其上报的仪器设备进行逐一检查,如有不符合要求的,要求承包人更换或增加。按照我的经验,最好还应该对几个同类别仪器进行相本论文由整理提供互比较,避免仪器之间存在读数等方面的误差,而对以后的施工质量造成影响。5)复核图纸。这是一项非常重要的工作,在拿到设计单位提供的设计图纸后,测量监理工程师应该马上对图纸进行复核,尤其对桥梁桩位坐标,路基纵横断面设计标高,桥梁、构造物各部位设计标高,隧道、桥梁和路基衔接处标高进行复核,如果发现问题,及时与设计代表联系。在连云港港东疏港高速公路项目中,我们就在复核过程中发现设计图纸上新光路主线桥0号台的坐标与实际计算出的坐标不符,及时与设计代表联系沟通后,纠正过来,避免了责任事故的发生。

2施工阶段测量监理的要点

2.1施工放样方案的审批

对任何施工部位进行施工测量之前,施工单位必须申报施工放样测量方案,经测量工程师审批后方可组织实施。这项工作需要认真对待,首先要审查测量方案的合理性和可靠性;其次要核算放样数据的准确性。

2.2对报验单的审查和批复

施工方根据批准的施工放样方案进行放样。对工程的任何部分进行平面和高程的放样都必须填写施工放样报验单。测量监理工程师应当进行必要的现场观本论文由整理提供察和巡视,以监督方案的执行,并根据承包人提供的放样资料进行现场抽检,对抽检数据和施工单位的自检数据进行比较,如符合规范要求则签字认可。在这一过程中,还应该注意经常检查控制点尤其是加密控制点的坐标和高程,因为施工现场情况复杂,很容易对控制点造成破坏或产生位移和沉降。

2.3施工过程中的测量监理

为保证施工质量,在施工过程中测量监理工程师应实地指导承包人加强施工过程中的测量工作。首先应该注意对控制点的保护和复测。设计单位提供的一些原始控制点有可能在施工作业范围内,这种情况下就应该要求施工单位的测量人员把这些点及时引到施工作业范围外或者引到施工完的稳定的结构物上,并及时按照规范要求进行加密,以免被破坏而影响测量放样工作。每半年组织一次全线导线点和水准点联测,保证控制点满足施工放样要求,在一些沿海地区或者地质本论文由整理提供条件差的地区,应该适当增加联测频率,比如一个季度全线联测一次,或者在雨季过后增加一次全线联测。在连云港港东疏港高速公路项目中,因为当地的地质条件很差,全线基本都是软土地基,采取后一种做法,在雨季后增加一次全线联测,很好的保证了导线点和水准点的可靠性。在桥梁施工过程中,对于关键部位,如桥梁桩位,结构物轴线等,要做到百分之百的抽检频率。在构造物施工时浇筑大量混凝土,如大跨度箱梁悬臂浇筑施工时,应加强变形观测;浇筑后还应对悬臂梁进行挠度观测,并将这些数据作为下段悬臂箱梁立模的依据。

路基施工过程中的测量监理注意事项:在路基施工前,测量监理工程师应当和业主、施工单位一起对原地面高程进行联测,并与设计图纸上的原本论文由整理提供地面高程进行比较。在施工开始以后,高填方和深挖方是检测的重中之重,每填1m左右或挖1m左右,测量监理工程师就应当去现场检测路线中线和路基宽度。在路基施工过程中,还需要对路基的沉降进行动态观测,以确保路基结构在施工工程中的整体稳定性。

2.4分项工程竣工后的测量监理

在各分项工程完工后,承包人都要在构造物上定出轴线和标点,并将数据资料整理好,填写报验单报测量监理工程师审批。测量监理工程师应该先对数据进行核准,然后到实地测量检查,确保数据在允许限差范围内。

3交工验收阶段测量监理要点

高速公路进入工程收尾和交工验收阶段,往往会出现以下情况:经过长时间的施工,原有导线和水准点难免被破坏或使用不便,此时测量监理工程师必须在路基路槽整理和桥梁桥面铺装施工之前对全线导线点和水准点进行一次全面的复测,将该成果作为桥面本论文由整理提供施工的依据。在路面施工中,测量监理工程师应加强对路面结构层标高的检测力度,确定各结构层的不同设计厚度,同时应保证施工测量人员精心操作,严格控制好横断面上各点标高和左、右宽度。在资料整理中,测量监理工程师必须做好测量台账,及时填写监理日记并上交;保存好所有的原始测量记录,分类归档,作为质量评定和工程结算的重要资料。超级秘书网

4结语

测量监理工作是高速公路工程建设监理的重要组成部分,在高速公路建设三个阶段都有其重点内容,这就要求测量监理人员要有高度的责任感,在平时的工作中要耐心、细致,不能有一点马虎。做好测量监理工作,测量监理人员除了要有扎实的测量专业本论文由整理提供知识外,还必须要掌握与国家工程有关的法律、法规及文件精神,熟悉监理工作的一般理论、原则、方法和程序以及高速公路工程建设与管理的标准和规范,不断扩大自己的知识面,在提高自己的业务能力的同时提高自己的职业修养和职业道德。

参考文献:

[1]章书寿,华锡生.工程测量[M].北京:水利电力出版社,2006.

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关键词 鄂尔多斯盆地 数字检波器 组合 初至异常

1引言

在鄂尔多斯盆地较高信噪比地区，数字检波器有动态范围大、失真度小、频率响应宽、等效输入噪声小和最大输入信号强等优点，利于弱小信号的接收，采集精度高。数字检波器是高度集成的独立单元，在野外不能作组合采集。尽管数字检波器理论上更优越，但在实际采集中，在采用数字检波器接收的激发点与检波点共线的二维地震测线单炮记录中发现了一些初至的异常情况，而同样的异常并未在模拟检波器接收测线的单炮记录中发现。虽然采用了中间激发、两边接收的多次覆盖观测系统，一定程度上压制了测线横向上的干扰，但这种异常仍然存在。本文就这种初至异常进行了一些分析。

2现象分析

长庆探区某二维测线采用数字检波器接收、激发点与检波点共线的采集方法。 在单炮记录中发现有部分段存在初至有规律的时间错动，且与高程不相关。

初步怀疑这种初至跳跃现象是由于高程或低降速雍穸鹊谋浠所引起的。对该段单炮记录拾取初至后应用静校正，发现无法消除这种初至的时间错动，说明错动与高程及低降速层厚度的变化无关。很明显这种初至异常与地形无关。观察整条测线，同一段接收段，在未做激发点前单炮记录的小号段排列，初至平滑，并无此种现象发生，而作为激发点激发过后的单炮记录的大号段排列，可以看出，初至发生明显的有规律的时间错动，图1。

由此可以得出，该段发生的初至有规律的时间错动与地形无关，与激发有关。将发生初至延迟点的桩号记录下来，与激发点桩号进行比对，可以发现，发生初至异常现象的检波点桩号，恰好是激发过的激发点桩号。根据以上两点综合推测，这种初至异常是由于激发后炸药爆炸将地表部分炸空导致传播介质疏松，波传播速度变慢，时间延迟引起的时间差。

3理论估算

由图2，o为地面接收界面，o* 为炸药井深底部界面，平均井深%=h=30m。假定将爆炸后炸药对介质的影响等效在井深以上，即等效在界面o和o* 之间。第N道发生初至错动，延迟时间由单炮记录计算平均值%=t=10ms，第N-1道初至正常。由于经过线性动校正，消除了水平界面上折射波的旅行时，达到自激自收的目的。反射波v1经过界面o*反射回接收界面o的时间为t1，反射波v2经过界面o*反射回接收界面o的时间为t2 。

与激发点桩号进行核对，第N道所在桩号正是炮点激发桩号，验证了前面的推测，说明关于初至异常原因的推论是正确的。

4结论

根据以上的理论估算及验证，此初至异常是由于激发点与检波点共线，炸药爆炸将地表部分炸空引起地表波传播速度降低而产生的。这种异常普遍存在于激发点与检波点共线采集的测线中，数字检波器由于是高度集成的独立单元，当激发点与检波点共线时，这种异常就变得十分明显。为了不影响反射的真实性，当采用数字检波器接收时，二维测线的采集方法设计应使激发点与检波点线距大于施工所使用的炸药的爆炸半径以上的距离，就能避免这种异常的发生。

参考文献

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【关键词】认知无线电 频谱检测 频谱分配 功率控制

一、认知无线电的定义

认知无线电的概念最初是由Joseph Mitola Ⅲ博士基于软件无线电技术提出的。但是认知无线电技术发展到现在，其研究和应用都不再局限于最初的范畴，不同的研究者从不同的角度对认知无线电给出了其定义和内涵。根据认知无线电技术的发展，我们可以得出认知无线电的一个比较清晰的概念：认知无线电是一种智能无线通信系统，它能够自动地检测周围的环境状况，从中获取信息，并智能地调整系统的参数（如传输功率、载频、调制方式等）以适应环境的变化，从而达到在不对主用户造成干扰的条件下从空间、频率、时间等多维地利用空闲频谱资源进行通信的目的。

二、认知无线电的主要功能

（一）检测

由特殊应用环境所决定，认知无线电必须具备精确的无线频谱检测能力，必须在可使用的全频段范围内多维度进行频谱检测，从而发现可使用的频段。由于是免许可使用，认知无线电必须具备迅速发现主用户的能力，在工作过程中时刻检测主用户是否处于活动状态， 从而确保不对其产生干扰。

（二）分析

认知分析包括对自身性能、网络内部状态、外部相关数据（包括频谱使用、策略使用等）和用户自身需求等相关知识的分析。如果说检测是信息的获取，那么分析就是对相关信息的初步处理。认知无线电设备通过所获取的频谱检测结果分析主用户的位置、使用的频点和发射时间，同时分析可用频点位置、可用带宽、信道状况、自身传输可能会对其他用户产生的影响以及完成业务传输所需的带宽和时间等等。

（三）调整

调整能力是完成传输的关键，根据检测和分析的相关结果，认知无线电设备通过先进的功率控制技术、不同的编解码以及调制技术，选择合适的频点和发射时机，从而成功地完成传输。这就要求认知无线电设备能够在较宽的频段内实现不同传输方案之间的切换，并且在突发事件发生后能够及时暂停或恢复传输，确保在不干扰首要用户的情况下获取最大限度的传输能力。

（四）推理和学习

由于当前无线频谱环境的复杂性，简单的检测、推理和分析可能无法获得较好的传输性能。如何根据无线背景环境的相关数据进行分析预测是一个非常重要的课题。根据历史数据进行推理，获得一定的参考信息，在此基础上进行调整是一个较好的解决方案。一般来讲，这种推理和学习分为三种：第一种是基于简单固定规则，即输人、输出可以预测；第二种是基于较为复杂的模型，运用一些模糊规则，输出结果不可完全预测；第三种是基于学习型的模型，系统运行过程中能够不断调整模型及其参数，从而获得较好的预测结果。

三、认知无线电的关键技术

（一）频谱检测

实现认知无线电通信的前提和先决条件是对周围频谱环境的感知，只有对频谱进行准确检测，才能有效利用空闲频谱进行通信。当前，无线环境检测的基本方法大致可以分为基于发射机的检测、基于接收机的检测和多节点协同检测三种。其中，发射机检测是分析侦听到的信号中是否存在主用户信号，而接收机检测是判断主用户接收机是否处于工作状态。相比较而言，发射机检测比接收机检测要容易，因而目前绝大多数的研究都是集中在发射机检测。另外，通过多节点协同检测，能够提高检测的可靠性，减小多径、阴影的影响，但不可避免的会增加系统通信开销与复杂性。频谱检测一般由物理层完成，物理层检测所有可用自由度（时间、频率、空间等）的频谱，以辨识当前可用于传输数据的信道。

（二）频谱分配

频谱分配是指根据需要接入系统的节点数目及其服务要求将频谱分配给一个或多个指定节点。频谱分配策略的选择直接决定系统容量、频谱利用率以及能否满足用户因不同业务而不断变化的需求。因此，频谱分配问题的研究是认知无线电技术发展必须解决的关键问题之一。

认知无线电的频谱分配与其它通信系统的频谱分配具有很多共同的特性，但由于认知无线电自身择机借用主用户频谱的特点，其频谱分配也必须满足一些特殊的要求。认知无线电系统的频谱分配必须考虑三方面的问题：一是认知无线电用户对主用户的干扰问题，二是认知无线电用户之间的干扰问题，三是认知无线电系统的效益和用户间的公平性问题。

自认知无线电概念的提出直至发展到今天，不少学者为认知无线电中的频谱分配问题提出了分析模型，它们大多是借鉴于一些经典的数学理论以及微观经济学理论等。目前，可应用于认知无线电的频谱分配分析的模型主要有：图论着色模型、干扰温度模型、拍卖竞价模型、博弈论模型等几种。

（三）功率控制

认知无线电中可利用已授权频谱资源的前提是不影响授权用户的正常通信。为此，具有认知功能的非授权用户必须控制其发射功率，避免给其他授权用户造成干扰。目前，实现功率控制主要有两种方法。一种是基于信息论的反复注水法，使用该方法会使发送端在增益较多的子信道上分配更多的能量，而在衰减比较厉害的子信道上分配较少的能量，甚至不分配能量，从而在整体上充分利用现有资源，达到最大传输容量。另一种就是博弈论（game theory），也称对策论，是研究决策主体行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题，它可以划分为合作博弈和非合作博弈。当不考虑竞争现象时，就是合作博弈，功率控制问题就简化为一个最优控制理论问题。当用博弈论方法研究每个用户最大化自己的效用时，功率控制问题被归结为一个非合作博弈。

在线检测论文篇(7)

【关键字】隧道衬砌混凝土厚度检测方法地质雷达法应用问题

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

隧道混凝土衬砌是重要的支护措施，是隧道防水工程的最后一道防线，也是隧道外观美的直接体现者。隧道混凝土衬砌质量的好坏对隧道的长期稳定、使用功能的正常发挥以及外观美均有很大影响。隧道混凝土衬砌常见的质量问题有衬砌厚度不足、混凝土开裂、内部缺陷、混凝土强度不够、钢筋锈蚀和背后存在空洞、衬砌侵入建筑限界等。本文主要探讨一下隧道混凝土衬砌厚度检测的常用方法及地质雷达法在隧道混凝土衬砌厚度检测中应注意的技术问题。

二、隧道混凝土衬砌厚度检测常用方法

隧道混凝土衬砌厚度检测常用的方法有：冲击－回波法、激光断面仪法、直接测量法和地质雷达法。 1、冲击—回波法

冲击－回波法检测原理;是基于瞬态应力波应用于无损检测技术。利用一个短时的机械冲击产生低频应力波，应力波传到结构内部，被缺陷、构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来，并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。将所记录的信号进行幅值谱分析，谱图中的明显峰正是由于冲击表面、缺陷及其它外表面之间的多次反射产生瞬态共振所致，它可以被识别出来并被用来确定砼结构的厚度和缺陷位置。

2、激光断面仪法 用激光断面仪法：激光断面仪的测量原理为极坐标法，以某物理方向（如水平方向）为起算方向，按一定间距（角度或距离）依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。基于隧道激光断面仪能快速检测各类隧道界限（内轮廓线），并根据衬砌浇筑前的初期支护内轮廓线或围岩开挖轮廓线的检测结果实现自动数据比较，快速指导施工决策或验收。

显然利用该方法检测厚度必须满足以下条件：

(1)拥有衬砌浇筑前的初期支护内轮廓线或围岩开挖轮廓的实测结果，可作为衬砌外轮廓线的测试结果。

(2)衬砌背后不存在孔洞或离缝；

(3)必须将衬砌外轮廓线的测试结果与内轮廓线的测试结果换算至同一坐标系中。

3、直接量测法

直接量测法：就是在混凝土衬砌中打孔或凿槽，从而直接量测衬砌厚度。该方法是量测衬砌混凝土厚度最直接、最准确的方法，不足之处在于该方法具有破坏性，会损伤衬砌及复合式衬砌结构中的防排水设施。

目前常用的方法有两种：冲击钻孔取芯量测法和冲击钻打孔量测法。

(1)冲击钻孔取芯量测法

(2)冲击钻打孔量测法

4、地质雷达法

地质雷达法基本原理

地质雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。根据电磁波理论，当雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射。发射天线将高频的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，被地下介质(或埋藏物)反射，然后由接收天线接收(如图1)。通过对所接受的雷达信号进行处理和图像解释来探测目标体。由于地层或目标体深度的不同，反射波返回到地表的时间也不同，这样便可以形成以时间(t)代表不同的地层深度的地质剖面，称作雷达时间剖面。

计算公式如：

其中，x为天线间距，每次探测具有确定的数值，y为电磁波在介质中的传播速度，可以用共中心点法(CMP)现场实测，也可以根据经验数值获取，通过上式确定反射界面或目标的深度z。

在实际测试工作中，只要知道电磁波传播速度，将其输入计算机，并设置好初始点时值．计算机可通过雷达测试专用软件将记录的时间剖面自动转变为深度剖面，厚度界面即可通过人机对话方式生成。隧道衬砌厚度计算结果，既可以厚度剖面图形式输出，也可以各处厚度值数据形式输出。

三、地质雷达法在隧道混凝土衬砌厚度检测中应注意的技术问题

地质雷达检测方法可以对隧道衬砌混凝土厚度、密实性、脱空等进行快速检测，是一种采用高科技手段,以其高分辨率和高准确率,能快速、高效地进行无损检测的方法,在隧道工程质量检测中得到广泛的应用。但在检测过程中仍有一些要特别注意的问题，它将直接影响到其检测数据的准确性,以下就从几个方面 进行了探讨。

1、天线的选择

用于隧道检测常用的天线，其频率为400～ 1 000 MHz。选用天线时，应根据隧道衬砌设计的厚度及检测要求而定。如果建设方对厚度检测的精度要求较高，宜采用频率为900，1 000 MHz的天线，如果建设方不作具体要求，一般采用400，450，500 MHz的天 线。

2、 测线布置

隧道检测一般对拱顶、拱腰及边墙三大部位进行检测。准确地说，拱腰测线应布置在起拱线1 m范围内，边墙测线有二种情况：

①对直墙断面，应在边墙的中部和墙脚1 m范围内各布置1条测线；

②对曲墙断面，应布置在边墙脚1 m范围内。

目前由于受经费限制，无论是直墙断面，还是曲墙断面，一般只进行3条或5条线的检测，因此，在检测前作好计划，对每个检测部位都应做到均衡布置测线，使检测结果能够较全面地反应工程整体质量分布情况。

3、 里程标记

为了保证时间剖面上各测点的位置与实际检测里程的位置相对应，在隧道边墙上，每5或10 m作一个标记，标注里程以供核对，同时，应尽量使天线均速移动，即使是采用里程轮，也应对记录的里程与实际里程进行核对。特别是曲线隧道，边墙里程与线路不一致时，应进行相应修正，或应以隧道边墙里程进行分析，给出边墙里程与线路里程对照表。

4、现场数据采集

（1）采集参数的选择

现场测量开始前，应该对雷达的采集参数进行设定，最好在进入现场前在室内完成，进入现场后，可根据情况略加调整。参数设置的是否合理影响到记录数据的质量，至关重要。

① 探测深度与时窗长度：探测深度的选取原则是既不要选得太小而丢掉重要数据，也不要选得太大降低垂向分辨率。一般选取探测深度H为目标深度的1.5倍。根据探测深度H和介电常数ε确定采样时窗长度（ns）为

range = 2H(ε)1/2/0.3 = 6.6 H(ε)1/2 （1）

时窗选择语应略有富余，宁大勿小。

② A/D采样分辨率：雷达的A/D转换有8， 16，24 Bit可供选用。对隧道检测，一般选择16，24 Bit。

③ 采样点数：扫描样点数samples/scan有 128，256，512，1 024，2 048 scan可供选用。为了保证高的垂向分辨，在容许的情况下尽量选大。对于不同的天线频率Fa，不同的时窗长度range，选择样点数samples应满足下列关系：

samples ≥ 10-8 range Fa （2）

④ 扫描速率（scans/s）：扫描速率是定义每秒钟雷达采集多少扫描线记录，扫描速率大时采集密集，天线的移动速度可增大，因而可以尽可能的选大。当扫描速率Scans／s决定后，要认真估算天线移动速度TV。估算移动速度的原则是要保证最小探测目标(SOB)内至少有20条扫描线记录：

TV ≤ scans SOB （3）

⑤ 增益点数的选择：增益点的作用是使记录线上的不同时段有不同放大倍数，使各段的信号都能清楚的显现出来，其位置最好是在反射信号出现的时段附近。时窗短时选2点增益，时窗长时选4或5。增益大小的调节是使多数反射信号强度达到满度的60 %～70 %，增益太大将造成削顶，增 益太小将丢失弱小信号。

⑥ 滤波设置：目的是为了改善记录质量。滤波分垂向滤波和水平滤波，垂向滤波又分高通和低通，高通频率选为天线频率的1/6，高于这个频率的信号顺利通过，相当于带通滤波器里的低截频率。垂向低通频率选为天线频率的2倍，低于该频率的波顺利通过，相当于带通滤波器里的高截频率。水平滤波分水平平滑和背景剔除，以消除仪器和环境的背景干扰。水平平滑通常取3道平滑，背景剔除功能只在回放时起作用。

⑦ 选择合适的采集方式：雷达的采集方式有连续采集、逐点采集、控制轮采集等。连续采集是最常用的采集方式，具有工作效率高的特点，便于界面连续追踪。逐点采集一般在表面起伏变化大的情况下采用，或是使用低频拉杆天线时采用。控制轮采集是通过控制论行走为记录打标记，资料位置标记均匀准确。

⑧ 选择适宜的显示方式：雷达显示是现场观察探测结果的只管展示，仪器预设了几个可供选择的彩色显示方式，可以根据不同对象选用，通过比较选择效果最好的方案。显示方案的振幅分成16等级，正幅值8级，负值8级。对16级的不同分法形成了3种显示方案：线性分割；平方根分割；按平方分割。在大多数情况下采用第一种方案，在要求突出弱信号时采用第二种方案，第三种方案在需要反映主要强反射界面时才采用。

5、雷达波速的确定

雷达波速是计算衬砌厚度的最重要参数。因隧道衬砌的施工及用料情况不同，混凝土衬砌和喷射混凝土中雷达的传播波速有一定的变化范围，因 此，现场实测雷达波速在衬砌中的走行速度是重要的数据参数。简单实用标定波速的方法是：在隧道衬砌上作雷达短测线测取衬砌与岩体交界面反射波走时Δt，再在测线部位打钻孔穿透衬砌，实际丈量衬砌厚度D（应作孔斜校正），反算出V与Er。

V = 2D / At;

（4）

E r = ( CO / V )2 ;

式(4）中 V为实测的雷达波速；D为衬砌实际厚度；Δt为实测反射时；CO为在空气中的雷达波速 30 cm/ns；Er为实测介电常数值。

如果无法钻孔，可根据隧道进出口明洞衬砌厚度与实测反射走时，计算出V，取平均值作为衬砌厚度计算的参数。

6、环境干扰和界面波相的参考记录

雷达现场探测时，为有效、可靠识别第一个界面反射波和区分环境干扰波，要将天线远离界面和靠近界面，向左和向右反复移动几次，第一个界面反射波走时会发生同步变化，后向的环境干扰波形会发生反向变化，将这些记录下来，以备资料分析解释时使用。

四、结语

近几年，隧道混凝土衬砌厚度检测方法有很多，但其中最常用的方法是地质雷达法，该方法已广泛应用于隧道混凝土衬砌厚度、背部的回填密实度、内部钢架、钢筋分布等隧道内部质量检测，在充分处理好地质雷达在隧道工程质量检测中应用的技术问题之后,将会使地质雷达在隧道检测中的应用得到更高层次的发展,以满足新建隧道质量检测和既有/运营隧道的技术状况检测的需要,使地质雷达检测成为我国的基础设施建设中质量控制不可缺少的检测方法。如与其它检测方法配合使用,地质雷达在隧道检测中将取得更好的效果,同时也能发挥该技术的最大潜力。

【参考文献】

[1]陈建勋.公路工程隧道试验检测技术.人民交通出版社2010.5

[2]地质雷达方法检测隧道衬砌厚度研究.[筑龙网]