一种针对Windsat极化辐射计的海面风场反演方法
第２２卷第２期２００７年４月
遥感技术与应用
ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴｌ０Ｎ
ｙＤＺ．２２ⅣＤ．２
４矿．２００７
一种针对Ｗｉｎｄｓａｔ极化辐射计的海面风场反演方法
刘碌怡１‘２，王振占１，殷晓斌１’３，姜景山１
（１．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京１０００８０；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；
３．中国海洋大学物理海洋实验室，山东青岛２６６１００）
摘要：星载极化微波辐射计（ｗｉｎｄｓａｔ）是美国于２００３年１月６日发射的全球第一颗星载极化微波辐射计卫星，目的是为了验证极化辐射计在卫星上遥感海面风场的能力。针对ｗｉｎｄｓａｔ在轨运行期间的数据，研究了风场反演的海洋和大气算法，进行了全球海面风场的反演，同时反演出其它地球物理参数。最后利用同步的其它数据对反演结果进行了验证。本文在极化辐射计风场反演方法和算法研究方面做了初步的尝试。
关键词：星戴极化微波辐射计；在轨定标；地物参数算法；风场反演
中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ７３２．７文献标识码：Ａ文章编号：１００４一０３２３（２００７）０２—０２１０—０６
引言
Ｗｉｎｄｓａｔ全极化微波辐射计是全球第一颗星载全极化微波辐射计。它具有５个频率２２个通道，其中１０．７、１８．７和３７ＧＨｚ３个频率是全极化通道，能够测量海面微波亮温的所有４个Ｓｔｏｋｅｓ参量，６．８和２３．８ＧＨｚ是传统的两个正交通道辐射计，能够测量水平和垂直极化亮温。Ｗｉｎｄｓａｔ在轨运行近３年，获得了大量的地表极化辐射信息数据，为研究海面风场提供了宝贵的全球海洋亮温数据。本文首先利用与Ｗｉｎｄｓａｔ匹配的国家环境预报中心（ＮＥＣＰ）数据，通过海面发射率和大气吸收系数模式的计算，建立了海面反演算法和大气反演算法。然后，针对２００３年８月至２００４年３月的Ｗｉｎｄｓａｔ亮温数据，利用物理统计方法结合最大似然估值法进行海面风场的反演，同时反演出海洋和大气的其它参数。最后，将反演结果与ＮＥＣＰ数据进行比较和分析。本文所用数据来自Ｗｉｎｄｓａｔｌ．９版本‘¨，并且仅使用了前向扫描数据。
２海面风场反演辐射传输模式函数的建立
微波辐射传输模式是反演算法的物理基础。Ｗｉｎｄｓａｔ辐射计通道测量的亮温是海洋和大气辐射亮温的函数，其辐射传输模式函数为［２］：
丁Ｂ，一丁删＋ｒ［Ｅ，Ｌ＋尺，（Ｔ肋＋ｒ丁廊）］（１）丁Ｂ＾一Ｔ肼＋ｒ［Ｅ＾Ｌ＋Ｒ＾（Ｔ肋＋ｆ丁嬲）］（２）丁Ｂ３＝ｒ［Ｅ３Ｌ＋Ｒ３（丁肋＋ｒ丁髓）］（３）丁Ｂ４＝ｒ［Ｅ４７０＋Ｒ４（丁肋＋ｒ丁盯）］（４）其中：丁Ｂ，（户一ｙ，＾，３，４）是各个通道的测量亮温，用４个ｓｔｏｋｅｓ参数表示。Ｔ剧为上行辐射亮温，丁肋为大气下行亮温，丁昭为宇宙背景温度，ｒ为大气透过率，丁；是表面物理温度。Ｅ，、Ｒ，（户一ｖ，＾，３，４）表示海面发射率和反射率。
为了反演海面参数，如海面风速训ｓ和风向叫矾以及大气参数，如水汽含量ｙ和液水含量Ｌ，必须建立它们与海面发射率Ｅ，和反射率Ｒ，以及大气上行亮温丁肼、下行亮温丁肋、大气透过率ｒ之间的关系。
２．１大气算法
根据大气微波辐射传输的基本理论，主要考虑无雨情况下大气吸收引起的衰减和辐射，利用与ｗｉｎｄｓａｔ相匹配的ＮＣＥＰ提供的包括大气温度、湿度、液态水等参数的大气廓线数据以及ｍｐｍ９３模式［８３进行计算，直接推导大气上、下行辐射亮温和透过率与水汽含量ｙ、液水含量Ｌ的关系。当液态水含量小于０．３ｍｍ（基本无雨）时，大气上行辐射亮
收稿日期：２００５—１２一０４；修订日期：２００６—０４—１８
作者简介：刘王景怡（１９８０一），女，博士研究生，研究方向为全极化微波辐射计的风场反演和定标技术。
第２期刘碌怡等：一种针对ｗｉｎｄｓａｔ极化辐射计的海面风场反演方法２１１
温丁删、大气下行辐射亮温丁肋、大气透过率ｒ可分别表示为：．
丁础，７１肋，ｒ一以＋６ｙ＋ｃｙ２＋ｄＬ＋ＰＬ２＋∥Ｌ＋ｇＥ＋
＾丁，ｙ＋ｉ丁，Ｌ（５）
表１给出了针对Ｗｉｎｄｓａｔ的５个频率和入射角下的不同参数的系数。
２．２海洋算法
假设泡沫的覆盖率为厂，泡沫的发射率为１，那
表１大气算法的系数
Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ
么式（１～４）中，海面的发射率Ｅ。为：
Ｅ，＝（１一厂）ｅ，＋厂＋△ｅ，（６）
Ｅ＾一（１一厂）ｅ＾＋厂＋△ｅ＾（７）
Ｅ３一△ｅ３（８）
Ｅ４一△ｅ４（９）
其中：厂采用Ｍｏｎａｈａｎ模式‘３｜：
厂一１．９５＿训ｓ２。５６（１０）
其中：ｅ。ｅ。是与风向无关的表面发射率，△ｅ，、△ｅ。、
△ｅ。、△ｅ。表示风向引起的发射率变化：
ｅ，一ｅ，ｏ＋ｅ。（１１）
ｅ＾一ｅ＾０＋ｅ＾。（１２）
△ｅ，．＾一日。ｃｏｓ口＋６。ｃｏｓ２口（１３）
△ｅ３，４一以。ｓｉｎ口＋６。ｓｉｎ２口（１４）
为了简化，反射率尺，可以表示为：
Ｒ一国，（１一Ｅ，）Ｒ＾一国＾（１一Ｅ＾）Ｒ３一一力３Ｅ３Ｒ４一一ｎ４Ｅ４（１５）（１６）（１７）（１８）
其中：Ｄ，、鼠、Ｑ。、ｎ。分别表示对粗糙表面引起反射率变化的校正。我们利用与ｗｉｎｄｓａｔ相匹配的ＮＣＥＰ提供的海洋参数数据，以及Ｔｗｏ—ｓｃａｌｅ模式‘钆１０３进行计算，建立海洋算法如下。
２．２．１平静海面反射率
根据Ｅｌｌｉｓｏｎ的介电常数模式嘲，模拟与Ｗｉｎｄｓａｔ匹配的海面温度７１，，利用Ｆｒｅｓｎｅｌ反射定律，计算平静海面反射率。通过式（１９）产生平静海面正交通道的反射率算法：
ｎ，＾一［口１≠＋乜２￡２＋口３￡ｃｏｓ＠＋口４ｃｏｓ＠＋
口５ｆｃｏｓ２＠＋口６ｃｏｓ２＠＋口７］／丁，（１９）其中：＠一（￡＋口８）／口。，丁，一￡＋２７３．１６（单位Ｋ）。方程（１９）的系数口，～口。见表２。
２．２．２风成海面发射率
ｅ。的算法形式为：
ｅｍ＝口１叫ｓ２＋ｎ２硼５＋以３（２０）表３给出５个频率下的系数口，：口。。
２．２．３风向谐波系数
对于（１３）～（１４）的风向公式，采用下面的形式确定系数％”玩，，的表达式：
口Ⅲ一以１伽ｓ２＋口２叫５＋以３（２１）
玩．ｐ一６１叫ｓ２＋６２硼ｓ＋６３（２２）
表２平静海面发射率系数
Ｔａｂｌｅ２ＥｍｉｓｓｉＶｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｌｍｏｃｅａｎｓｕｒｆａｃｅ
频专譬芝幻７极化。，。：。。。。。。ｎ。ｎ，ｎ。ｎ。
八耵用
６．８／５３．５。ｖ１．５９９４８１一Ｏ．０３２７２２一Ｏ．９２０５３１１７．２２５１６９一Ｏ．０００５０８—３．６６８９１２１１２．７１５１８７１２．ＯＯＯＯＯＯ１６＾１．４３２６７９—０．０１９２１２一Ｏ．５３９８０３１０．１４９９７２—０．ＯＯＯ７６０一２．１４３７５９２００．００２０１ｌ１２．０００ＯＯＯ１６ｌＯ．７／４９．９。ｙ１．７０６０３５一Ｏ．０２７１６７一Ｏ．６４６３８２１５．１Ｚｌ２４６Ｏ．ＯＯｌ００４—２。６９３６２０１１４。３９ｌ０９Ｚ９．ＯＯＯＯＯＯ１６＾１．５４３２６０—Ｏ．０１７６８６一Ｏ．４１９６８７９．９５４９６７一Ｏ．ＯＯＯ１６６—１．７２４１０８１９０．５１９９０８９．ＯＯＯ０００１６１８．７／５５．３。ｙ１．３４２０８６—０．００２０２５Ｏ．６７９４０５—０．４４８９８７一Ｏ．００１７５２３．３８９１８３１０１．７０５５５８１９．００００００１６＾１．４４ｌ２１６一Ｏ．００３２９４Ｏ．４０６８４６１．１４２６１０一Ｏ．００１６６５２．１２５７５８１９７．７９０３５６１９．００００００１６２３．８／５３．Ｏ。ｙ—Ｏ．１９３３２ｌＯ．０８３７５３—０．００３５９９—７３．２１６６５６Ｏ．ＯＯＯ４３０一５．２８２０４１３５．２６６８１９４２．００００００１６＾１．０６９５９４Ｏ．０１３１８２一Ｏ．９６４０５８７．４９７０５６０．００２８９９４．２９３２８９１９３．１０２２７７６７．００００００１６３７．０／５３．Ｏ。ｙ１．０９１１５３—０．０００６３２—０．３５３３１５６．０７２６５７Ｏ．０００９３１Ｏ．６８９１４５８４．２６４１６６２３．００００００８＆Ｏ．９０５Ｚ６７Ｏ．０１３３７８一Ｏ．０ＺＯ８５６—４．９７８９３８一Ｏ．００１６４８—０．３０２８４７１７４．７４５１８７１１．０００ＯＯＯ８
表３风成海面发射率系数
ＴａｂＩｅ３Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｗｉｎｄｙｏｃｅａｎｓｕｒｆａｃｅ
表４给出（２１）、（２２）中不同频率和极化下的多项式系数。
２．２．４海面反射率的校正参数
对于垂直极化和水平极化，海面反射率的校正参数ｎ，表示为如下形式：
力ｍ＝以ｏ＋口１仃＋口２盯２＋ｌｎＡ（６０＋６１盯＋６２∥）＋ｌｎ２Ａ（ｃｏ＋ｃｌ仃＋ｃ２盯２）（２３）其中：Ａ表示大气光学厚度，Ａ一一ｌｎｒ／ｓｅｃ口。盯表示海面坡度方差，它是风速的线性函数，而且随着频率厂（单位ＧＨｚ）的改变而改变。表达式为［５］：
ｆ（ｏ．３＋ｏ。０２厂）（ｏ。００５１２叫５ｌ。＋ｏ．００３）厂＜３５ＧＨｚ
烈，’一１ｏ．００５１２训ｓ１。＋ｏ．００３彦３５ＧＨｚ
这里，彬。。表示１０ｍ高度风速（ｍ／ｓ）。公式（２３）
的系数见表５。对于第三和第四个Ｓｔｏｋｅｓ参数的反（２４）
射率修正系数，可以简单地表示为：
Ｑ３一Ｑ４＝Ｏ．５?（Ｑ。＋Ｑｈ）（２５）
表４风向算法系数
ＴａｂＩｅ４ＷｉｎｄｄｉｒｅｃｔｉＯｎｃＯｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ
频率（ＧＨｚ）ｐｏｌⅡ１ｎ２口３６ｌ６２如ｙ０．００００１２Ｏ．ＯＯＯ１６５—０．ＯＯＯ１２３一Ｏ．ＯＯＯ００１一Ｏ．０００２２ｌＯ．ＯＯＯ３５６
＾Ｏ．０００００３Ｏ．０００５３８一Ｏ．０００９７９０．ＯＯＯ０１０一Ｏ．００１１９２Ｏ．００２５１８…
如一Ｏ。ＯＯＯ００５一Ｏ，ＯＯＯ０８２Ｏ．０００００ＳＯ．ＯＯＯＯＯＯ—Ｏ。０００１８６Ｏ。０００４１１
ｆ。一Ｏ．００００００一Ｏ．ＯＯＯ０１０Ｏ．ＯＯＯ０２５～Ｏ．０００ＯＯＯＯ．０００２０１
一Ｏ．０００４３９ｖＯ．ＯＯＯ０１５Ｏ．０００１９９一Ｏ．ＯＯＯ１６２
一Ｏ．０００００１一Ｏ．０００２９３Ｏ．０００４８８
＾Ｏ．ＯＯＯ００６Ｏ．ＯＯＯ６２９一Ｏ．００ｌ１６０Ｏ．０００００９一Ｏ．００１４０５Ｏ．００２９９６…’
ｆ３一Ｏ．ＯＯＯ００７一Ｏ．ＯＯＯ０９７０．０００００６
～Ｏ．０００００１—０．０００２０２Ｏ．０００４５６ｆ。一Ｏ．ＯＯＯ０００—Ｏ．００００１ｌ０．００００２８Ｏ．ＯＯＯ０００Ｏ．ＯＯＯ２２５
一Ｏ．０００４９８ｙＯ．００００１８Ｏ．０００２３９一Ｏ．０００２１５
—０．０００ＯＯｌ—Ｏ．０００３９０Ｏ．０００６７２
矗Ｏ．ＯＯＯ００９Ｏ．０００７３３—０．ＯＯｌ３７４Ｏ．０００００７—０．００１６５３Ｏ．００３５６４…’
￡３—０．ＯＯＯ００９一Ｏ．０００１１５０．０００００７
—０．０００００３—０．０００２０９Ｏ．０００４８７￡４一Ｏ．０００００１
一Ｏ．０００ＯｌｌＯ．００００３１０．ＯＯＯ００１Ｏ．ＯＯＯ２４６—０．０００５５ｌｙＯ．００００２０Ｏ．０００２５７
一Ｏ．０００２３９一Ｏ．０００００１一Ｏ．０００４３４Ｏ．０００７５８
＾Ｏ．００００ｌｌＯ．ＯＯＯ７７４—０．００１４６２０．０００００５一Ｏ．００１７５４０．００３７９７…”
￡３—０．ＯＯＯＯｌＯ—Ｏ．０００１２２Ｏ．ＯＯＯ００７一Ｏ．０００００４—０．０００Ｚ０８Ｏ．ＯＯＯ４９０
ｆ４一Ｏ．ＯＯＯ００１一Ｏ．００００１２Ｏ．００００３１０．０００００２０．０００Ｚ５３
—０．０００５６９ｖＯ．ＯＯＯ０２３０．０００２８８一Ｏ．０００２８４
一Ｏ．０００００２—０．ＯＯＯ５１６０．０００９１９
＾０．００００１４０．０００８４５一Ｏ．００１６１３０．０００００２—０．００１９２６０．００４２０ｌ…
ｆ３一Ｏ．００００１２一Ｏ．０００１３３Ｏ．０００００６一Ｏ．ＯＯＯ００６
—０．０００１９７Ｏ．ＯＯＯ４８０ｆ４一Ｏ．ＯＯＯ００１一Ｏ．００００１２Ｏ．００００３２０．０００００３０．０００２６２一Ｏ．０００５９３
第２期刘王；｝怡等：一种针对Ｗｉｎｄｓａｔ极化辐射计的海面风场反演方法２１３
３风场的反演
反演算法采用最大似然估值（ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ，简称ＭＬＥ）方法［引，它能够同时反演风速锄ｓ、风向叫ｄ、海表面温度如、水汽ｙ和液水三５个参数。对于具有Ⅳ个通道的多频率极化辐射计测量的亮温矢量亍三，可以用一个Ｎ×１的随机向量表示，这个随机向量的概率密度函数（ｐｄｆ）为：
舸护击ｅｘｐ［＿丢（亍三一亍Ｂ２］（２６）其中：亍；的数学期望定义为Ｅ［亍；］口亍Ｂ＝（丁。，丁。，７’Ｎ）ｒ。亮温向量的期望值亍Ｂ等于该给定海洋和大气条件下的多个频率的模式计算值。对于Ｗｉｎｄｓａｔ极化辐射计，亍Ｂ是１６个正交通道和极化通道亮温组成向量的转置。对于Ｍ次独立观测，也就是在各种方位角下观测亮温的联合ｐｄｆ可以简单地表示为每次观测ｐｄｆ的乘积：
，（亍三¨亍未，２，…，亍喜．Ｍ）一Ⅱ，（亍；．，）（２７）
Ｊ一１
似然函数定义为上面的ｐｄｆ：
￡（亍言．。，亍言．。，…，亍言．肘）三，（亍喜，。，亍未，：，…，亍；，时）
（２８）
给定这Ｍ次测量值，就可以通过使得似然函数达到最大来确定风速和风向。使似然函数Ｌ最大等价于使目标函数最小。风向反演的目标函数为：
Ｆ＝∑∑（亍ｉ厂－．，）２（２９）
ｊ＝１ｉ＝１
其中：下标ｉ，』分别表示第歹次方位观测时第ｉ个亮温成分。风速反演的目标函数为：
Ｆ。一＞：（（丁ｌ＊＞一丁。ｉ）２（３０）
ｉ＝１
其中：丁。ｉ表示与风向无关的模式计算结果。这样ＭＬＥ的求解就变成非线性最小二乘法问题。每个风向和风速的估值都是通过不断重复使（２９）和（３０）共同达到最小来实现的。
图１给出了ＭＬＥ风场反演的流程图，这里采用风速和风向分别叠代反演的算法。首先估计初始风速硼ｓ、海表面温度拈、水汽ｙ和液水Ｌ。为了减小初值的误差，这里采用物理统计反演算法口］，产生海面温度、风速、大气水气含量和液态水含量的反演结果作为初值。接下来根据第三和第四个亮温的符号判断风向所在的象限，在该象限内挑选４个值作为风向的初始值，然后计算目标函数（２９）的所有极小值，结果中风向目标函数具有最小值的风向就是最后的解。风向反演中同时产生与风向无关的亮温（亍Ｂ，＞。，又反馈给风速反演来提取更加精确的风速，新产生的风速仂ｓ、海表面温度拈、水汽ｙ和液水Ｌ又反馈给风向反演。如此叠代，通过不断反馈一个算法的输出到另外一个算法的输入，直到风向收敛到预定的精度。该算法收敛迅速，可以同时反演出风速和风向以及３个大气参数。
ｌ谢
＼。ｓｊ‰ＶｊＬ
图ｌ风场迭代反演算法流程图
Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆ１０ｗｃｈａｒｔＯｆｔｈｅｗｉｎｄｒｅｃｔｏｒｉｔｅｒａｔｉｖｅ
ｒｅｔｒｉｅＶａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ
２１４遥感技术与应用第２２卷
这里对７～１５ｍ／ｓ的中风速风场进行了反演。风向反演使用１８．７ＧＨｚ通道的第三和第四Ｓｔｏｋｅｓ参数，风速反演使用的是所有５个通道的第一和第二Ｓｔｏｋｅｓ参数。反演结果与ＮＥＣＰ匹配数据进行比较，风速和风向的均方根误差分别为１．３７０２４４ｍ／ｓ、３６．４０９７。。海表面温度、水汽和液水的均方根误差分别为１．９７Ｋ、１．８７ｍｍ和ｏ．０６ｍｍ。图２给出风速、风向反演结果与ＮＥＣＰ参数的比较。目前风速的反演结果在中风速范围内已经满足ｗｉｎｄｓａｔ设计要求。由于海面风向信号的二次谐波特性，在进行风向反演结果的选择时会出现模糊性，使风向反演目标函数最小的风向值有可能并不能反映真实的风向情况，目前的反演结果距离Ｗｉｎｄｓａｔ风向设计指标２０。还有一定差距。接下来将
图２风场反演结果与ＮＥｃＰ匹配数据的比较
Ｆｉｇ．２ＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｗｉｎｄｒｅｔｒｉｅＶａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈＮＣＥＰ
要采取一些方法去除风向模糊，提高反演风向的准确度。
４结语
本文在建立海洋和大气算法的基础上，把物理统计法和最大似然估值法结合起来，利用星载全极化微波辐射计Ｗｉｎｄｓａｔ的数据，反演海面风矢量。本反演方法收敛迅速，为将来其它的极化微波辐射计进行风场反演提供了理论和算法依据。海面风场反演的好坏主要受海洋大气算法的准确度、反演方法的有效性、风向方位模糊的去除能力以及卫星数据的质量这４个方面因素的影响。接下来我们将继续完善双尺度模型、建立海洋泡沫的模型等，提高海洋和大气算法模拟中高风速海面风场的准确度；深入分析和研究ｗｉｎｄｓａｔ辐射计５个通道亮温之间的相互关系，每个亮温包含海洋和大气信息的强弱，综合利用各个通道的亮温数据，增强反演算法的有效性；利用中值滤波等风向模糊去除方法使反演的风向与真实风向更加接近；进一步对卫星数据进行修正和筛选，提高用于反演的数据源质量。
致谢：本文使用的ｗｉｎｄｓａｔＳＤＲ数据来自于美国ＪＰＬ实验室公布的物理海洋学分布数据文档（ＰＯ．ＤＡＡＣ），在此特别感谢Ｗｉｎｄｓａｔ项目组提供的Ｗｉｎｄｓａｔ和ＧＤＡＳ匹配数据。
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ＦｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓＢｅｌｏｗ１０００ＧＨｚ［Ａ］．１ｎＡＧＡＲＤ５ｚｎｄ
ＳｐｅｃｉａｌｉｓｔｓＭｅｅｔｉｎｇｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａＶｅＰｒｏｐ８９ａｔｉｏｎ
第２期刘臻怡等：一种针对Ｗｉｎｄｓａｔ极化辐射计的海面风场反演方法２１５
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ＬＩＵＪｉｎｇ—ｙｉｌ”，ＷＡＮＧＺｈｅｎ—ｚｈａｎｌ，ＹＩＮＸｉａｏ－ｂｉｎｌ”，ＪＩＡＮＧＪｉｎｇ～ｓｈａｎｌ（１．＆，ｚｆＰｒ如ｒ却口ｃｇＳｆ诒，２ｃＰ口挖ｄ锄舭ｄＲ已ｓ鲫℃＾，蕊砌Ｐ５ｅＡｃ日如哪Ｄ厂＆如咒ｃＰｓ，Ｂｅ彬以ｇ１０００８０，鳓锄以；
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄｓａｔ，ｔｈｅｗｏｒｌｄ’ｓｆｉｒｓｔｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｉｎｓｐａｃｅ，ｗａｓ１ａｕｎｃｈｅｄｂｙＵ．ＳｏｎＪａｎｕａｒｙ６，２００３．Ｉｔａｉｍｓａｔｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｐ０１ａｒｉｍｅｔｅｒｉｃｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｏｃｅａｎｓｕｒｆａｃｅｗｉｎｄｖｅｃｔｏｒｆｒｏｍｓｐａｃｅ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＷｉｎｄｓａｔｏｎ—ｏｒｂｉｔｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｄａｔａ，ｗｅｂｕｉｌｔｔｈｅｏｃｅａｎａｎｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｒｅｔｒｉｖｅｄｏｃｅａｎｗｉｎｄｖｅｃｔｏｒ，ｏｃｅａｎｓｕｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗａｔｅｒＶａｐｏｒ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ，Ｗｉｎｄｓａｔ，Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ，Ｗｉｎｄｖｅｃｔｏｒｒｅｔｒｉｅｖａｌ
一种针对Windsat极化辐射计的海面风场反演方法
作者：刘璟怡， 王振占， 殷晓斌， 姜景山， LIU Jing-yi， WANG Zhen-zhan， YIN Xiao-bin ， JIANG Jing-shan
作者单位：刘璟怡,LIU Jing-yi(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100039)， 王振占,姜景山,WANG Zhen-zhan,JIANG Jing-shan(中国科学院空间科
学与应用研究中心,北京,100080)， 殷晓斌,YIN Xiao-bin(中国科学院空间科学与应用研究
中心,北京,100080;中国海洋大学物理海洋实验室,山东,青岛,266100)
刊名：
遥感技术与应用
英文刊名：REMOTE SENSING TECHNOLOGY AND APPLICATION
年，卷(期)：2007，22(2)
被引用次数：1次
参考文献(10条)
1.JPL Windsat Data Products users' Manual.Version 3.0 2006
2.王振占海面风场全极化微波辐射测量--原理、系统设计与模拟研究[学位论文] 2005
3.Monahan E C.O'muircheartaigh.Iognaid G Whitecaps and the Passive Remote Sensing of the Ocean Surface 1986(05)
4.Ellison W.Balana A.Delbos G New Permittivity Measurements of Sea Water 1998(C3)
5.Wilheit T T A Model for the Microwave Emissivity of the Ocean's Surface as A Function of Wind Speed 1979(04)
6.Piepmeier J R.Abin J Gasiewski High-resolution Passive Polarimetric Microwave Mappping of Ocean Surface Wind Vector Fields 2001(03)
7.Wentz F J AMSR Ocean Algorithm,Remote Sensing System,Version 2[RSS Tech.Report 110398] 1999
8.Liebe H J.Hufford G A.Cotton M G Propagation Modeling of Moist Air and Suspended Water/ice Particles at Frequencies Below 1000 GHz 1993
9.Yueh S H Modeling of Wind Direction Signals in Polarimetric Sea Surface Brightness Temperatures 1997(06)
10.Joel T Johnson An Efficient Two-Scale Model for the Computation of Thermal Emission and Atmospheric Reflection from the Sea Surface 2006(03)
相似文献(1条)
1.会议论文刘璟怡.王振占.殷晓斌.姜景山一种针对Windsat极化辐射计的海面风场反演方法2006
星载极化微波辐射计(Windsat)是美国于2003年1月6日发射的全球第一颗星载极化微波辐射计卫星,目的是为了验证极化辐射计在卫星上遥感海面风场的能力.针对Windsat在轨运行期间的数据,研究了风场反演的海洋和大气算法,进行了全球海面风场的反演,同时反演出其它地球物理参数.最后利用同步的其它数据对反演结果进行了验证.本文在极化辐射计风场反演方法和算法研究方面做了初步的尝试.
引证文献(1条)
1.陆文.严卫.施健康.任建奇一种适用于WindSat的地理定位方法[期刊论文]-遥感技术与应用 2010(1)
本文链接：https://www.360docs.net/doc/f38065408.html,/Periodical_ygjsyyy200702018.aspx
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成都理工大学核辐射测量方法复习题(研究生师兄制作良心版)
一、名词解释（每名词3分，共24分） 半衰期：放射性核素数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值。 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 射气系数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。 原子核基态：处于最低能量状态的原子核，这种核的能级状态叫基态。 核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核，并伴随放出射线的现象。 α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程成为α衰变 衰变率：放射性核素单位时间内衰变的几率。 轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。线衰减系数：射线在物质中穿行单位距离时被吸收的几率。 质量衰减系数：射线穿过单位质量介质时被吸收的几率或衰减的强度，也是线衰减系数除以密度。 铀镭平衡常数：表示矿（岩）石中铀镭质量比值与平衡状态时铀镭质量比值之比。 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 核素:具有特定质量数，原子序数和核能态，而且其平均寿命长的足以已被观察的一类原子 粒子注量：进入单位立体球截面积的粒子数目。 粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量 能注量：在空间某一点处，射入以该点为中心的小球体内的所有的粒子能量总和除以该球的截面积 能注量率：单位时间内进入单位立体球截面积的粒子能量总和 比释动能：不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能总和 剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和 同位素:具有相同的原子序数，但质量数不同，亦即中子数不同的一组核素 照射量：X=dq/dm，以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度 照射量率：单位质量单位时间内γ射线在空间一体积元中产生的电荷。 剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 同质异能素：具有相同质量数和相同原子序数而半衰期有明显差别的核素 平均寿命：放射性原子核平均生存的时间.与衰变常熟互为倒数。 电离能量损耗率：带电粒子通过物质时，所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量 平衡含量铀：达到放射性平衡时的铀含量 分辨时间: 两个相邻脉冲之间最短时间间隔 康普顿边:发生康普顿散射时，当康普顿散射角为一百八十度时所形成的边 康普顿坪：当康普顿散射角为零到一百八十度时所形成的平台 累计效应:指y光子在介质中通过多次相互作用所引起的y光子能量吸收 边缘效应: 次级电子产生靠近晶体边缘，他可能益处晶体以致部分动能损失在晶体外，所引起的脉冲幅度减小 和峰效应: 两哥y光子同时被探测器晶体吸收产生幅度更大的脉冲，其对应能量为两个光子能量之和 双逃逸峰：指两个湮没光子不再进行相互作用就从探测器逃出去 响应函数: 探测器输出的脉冲幅度与入射γ射线能量之间的关系的数学表达式 能量分辨率: 表征γ射线谱仪对能量相近的γ射线分辨本领的参数 探测效率：表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲1. 峰总比:全能峰的脉冲数与全谱下的脉冲数之比 峰康比:全能峰中心道最大计数与康普顿坪内平均计数之比
第四章频率域激发极化法
第四章 频率域激发极化法 频率域激电法主要使用偶极装置。我国常用的频率域视激电参数为视频散率 P s ；80 年 代初期，研制和引进了相位激电仪，开始在频率域激电法中研究新的参数——视相位φs ； 随后又研制和引进了频谱激电系统，使视复电阻率频谱r s (i w )成了新的研究对象。下面分别 介绍这些参数的异常形态。 3.4.1 视频散率异常 除在小比例尺普查找矿阶段使用单个或两个极距作偶极剖面观测外， 通常偶极—偶极装 置都采用多个极距的测量，即供电和测量偶极长度保持相同（AB =MN =a ），逐个改变偶极间 隔系数（一般 n=1，2，3，……，6）进行观测。所以，偶极—偶极装置兼有剖面法和测深 法的双重性质，它的观测结果，除可绘制成剖面曲线外，更多地是表示为拟断面图。 图 3.4.1 给出了低阻水平、倾斜、垂直板状体和水平圆柱体上偶极装置的视频散率 P s 拟断面图。模拟参数表明围岩是不极化的，而 低阻极化体的频散率 P 2?100%。 从图 3.4.1 可看到，不同形状和产状的极 化体上的 P s 拟断面图有很大差别：低阻水平 板状极化体的 P s 拟断面图的高值等值线对称 地位于极化体两侧下方，呈“八”字形分布。 当一个偶极（AB 或 MN ）位于远处，另一个 偶极（MN 或 AB ）位于极化体正上方，对极 化体水平极化（即沿延伸方向极化），可得到 最大的激电异常。低阻倾斜板状极化体的 P s 拟断面图具有不对称形状， 主异常的倾斜方向 与极化体的倾向相反，极化 体位于主异常等值线簇的上 端附近。P s 异常极大点位于 极化体下盘。这是因为该点 图3.4.2 体极化球体上偶极装置的视相位φs 剖面曲线和拟断面图 球体参数：r 0=5；h 0=6，ρ20=10Ω·m ，m 2=0.6，c 2=0.25，τ2=1s ；围岩参数：ρ10=10 Ω·m ，m 1=0.04，c 1=0.25，τ1=0.1s ；偶极长度 a=2；频率 f =1Hz 。 拟断面图中 实线—“正异常”等值线；虚线—“负异常”等值线； 点划线—“零异常”等值线；点线—球体断面 图3.4.1 偶极装置的不同形状和产状二维低阻极化体 上的P s 拟断面图（导电低模拟） 围岩电性：ρ1（f D ）=1，ρ1（f G ）=1，即 P 1=0；极化体电性： ρ2（f D ）=0，ρ2（f G ）=0.1，即 P 2→100%。极化体的断面形状已 绘在相应的拟断面图
单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法
单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法 方德贤1，2 3 董新宁4慕熙昱 1葛文忠1 1 南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京，210093 2 重庆市气象台，重庆，401147 3 南京工业大学，南京，210093 4 重庆市气候中心，重庆，401147 摘要 文中提出的EVPP(Extended Velocity Plan Processing)方法是根据风场连续及局部分片光滑的性质，假定在一很小的分析窗内风矢量保持线性变化关系，使得在分析窗内反演得到的风场在矢径上的投影与实际观测的多普勒雷达径向速度场之间的误差达到最小，并利用零速度线这一特点对问题的求解做出约束，使得所得解尽可能达到全局最优，即：(1) 利用变分的思想求出水平风速的大小及方向；(2) 利用风场局部分片光滑，对风的方向做出矫正。虽然由于风场受到线性假设这一限制，使得其使用的范围得到了局限，但是在本文中利用零速度线这一特征使得反演的结果得到了进一步的提高。 文中利用模拟的理想个例和实际观测到的个例分别进行了研究分析。为了证明其理论的可行性，首先我们利用三维冰雹云模式模拟了辽宁2005年7月8日的一次冰雹云过程，考虑到个例的代表性，我们选择了辐合、辐散、旋转以及均匀风场等4种类型的流场结构进行了模拟分析，同时为了验证该种方法对于资料质量的依赖性以及噪声的敏感性，我们在理想质量中加入了随机噪声。从对模拟风场的反演，证明了该方法理论上的可行性，而且噪声对其结构的影响不大。然后针对台风、飑线、强对流等实际天气过程作了进一步分析。最后对反演结果进行了误差分析，结果表明这一方法能较好地反演出中尺度系统的水平流场结构。 关键词：零速度线，线性规划，速度模糊。 初稿时间：2006年1月6日；修改稿时间：2006年5月11 资助项目：国家自然科学基金项目“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）"(49794030)。 作者简介：方德贤，主要从事雷达资料质量控制和雷达风场反演、强天气识别等工作。E-mail：cqhawk@https://www.360docs.net/doc/f38065408.html,
成都理工大学《核辐射测量方法》考题
“核辐射测量方法”思考题 一、名词解释 1.核素 2.半衰期 3.碰撞阻止本领 4.平均电离能 5.粒子注量 6.粒子注量率 7.能注量 8.能注量率 9.比释动能 10.吸收剂量 11.剂量当量 12.辐射量 13.同位素 14.放射性活度 15.照射量 16.剂量当量指数 17.射气系数 18.α衰变 19.核衰变 20.同质异能素 21.轨道电子俘获 22.半衰期 23.平均寿命 24.电离能量损耗率 25.衰变常数 26.伽玛常数 27.平衡铀含量 28.分辨时间 29.轫致辐射 30.康普顿边 31.康普顿坪 32.累计效应 33.边缘效应 34.和峰效应 35.双逃逸峰
36.响应函数 37.衰变率 38.能量分辨率 39.探测效率 40.峰总比 41.峰康比 42.能量线性 43.入射本征效率 44.本征峰效率 45.源探测效率 46.源峰探测效率 47.俄歇电子 48.线衰减系数 49.光电吸收系数 50.质量衰减系数 51.光电截面 52.原子核基态 53.铀镭平衡常数 54.放射性活度 55.碰撞阻止本领 56.离子复合 57.光能产额 58.绝对闪烁效率 59. 二、填空 1.天然放射性钍系列的起始核素是其半衰期是。 2.天然放射性铀系列的起始核素是其半衰期是。 3.铀系、钍系和锕铀系中的气态核素分别是、和； 其半衰期分别是、和。 4.α射线与物质相互作用的主要形式是和。 5.β射线与物质相互作用的主要形式是、和。 6.天然γ射线与物质相互作用的主要形式是、和 7.β衰变的三种形式是、和。 8.形成电子对效应的入射光子能量应大于MeV。 9.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是、和； 其γ光子的能量分别是、和。 10.β－衰变的实质是母核中的一个转变为。
单多普勒雷达水平风场的扩展VAP反演技术
单多普勒雷达水平风场的扩展VAP反演技术 梁旭东1梅珏2 1上海台风研究所，上海，200030 2民航华东管理局气象中心，上海，200335 摘要 单Doppler雷达风场反演技术对于扩大Doppler雷达的应用范围具有重要的作用。在传统的反演技术中，VAD技术和VAP技术具有操作简单，原理清晰的特点，具有一定的实用价值。本文在提出“按方位角均匀假定反演关系”的基础上，进一步证明VAD和VAP技术是“按方位角均匀假定反演关系”的两种特殊应用，进而把这两个方法统一起来。在此基础上，提出采用“按方位角均匀假定反演关系”进行全风速的反演的扩展VAP技术（EVAP），采用该技术可以克服VAP技术对小尺度脉动敏感，以及VAD技术对流场过于平滑的问题。最后通过对发生在上海的“0185“特大暴雨的雷达风速的反演，对EVAP技术进行了应用试验。 一、引言 由于Doppler雷达能提供较高时空分辨率的风场和降水粒子分布信息，而且具有较大的空间覆盖范围，因此在强对流天气的监测、分析、预报中具有非常广泛的应用。但是由于Doppler雷达只能探测到径向速度，并不能直接探测大气的三维运动。通过两个或多个Doppler雷达同时对同一个目标的探测可以较准确地得到完整的风矢量，但是由于Doppler雷达站点距离的限制，这很难在实际应用中实现，同时双Doppler雷达分析也需要解决一些与单Doppler反演中不会遇到的问题，比如双Doppler雷达分析时需要两部雷达同时运作，同时需要对两部雷达进行精度订正。因此对单Doppler雷达反演技术的研究更具有实际应用价值。通过雷达的一维观测反演三维的流场必须通过附加的约束条件来减少未知量。已经有较多的研究通过一定的假设，采用单Doppler雷达的探测信息来反演全风场，并且取得了一定的成果。 近年来，风场反演方法研究更多的集中在采用同化技术。但是基于同化技术的反演方法由于计算复杂，在实际应用中具有一定的局限性。传统的VAD和VAP技术直接从探测资料中提取风场信息，具有原理简单，算法简洁快速的特点，因此更便于业务应用。本研究即在将VAD和VAP技术进行统一的基础上，提出扩展的VAP技术。采用该技术具有原理简单，计算简洁的特点，同时由于该方法同时具有了VAD
本科核辐射测量方法考题及参考答案
成都理工大学学年 第一学期《核辐射测量方法》考试试题 参考答案与评分标准 一、名词解释（每名词3分，共18分） 1. 探测效率：探测效益率是表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲计数之间关系的重要物理参数。 2. 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。 3. 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。 4. 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。 5. 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A＝ｄN/dt。 6.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。 二、填空题（每空0.5分，共9分） 1.α射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。 2.铀系气态核素是222Rn；其半衰期是 3.825d。 3.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是214Bi 、208Tl 和40K；其γ光子的能量分别是 1.76MeV 、 2.62MeV和 1.46MeV。 4.β＋衰变的实质是母核中的一个质子转变为中子。 5.放射性活度的单位为：Bq；照射量率的单位为：C/kg*s；能注量率的单位为 W/m2。 6.β射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、轫致辐射和弹性散射。
三、简要回答下列问题（每题6分，共36分） 1.简述NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。 解答：当γ光子在晶体内发生光电效应时，原子的相应壳层上将留一空位，当外层电子补入时，会有特征X射线或俄歇电子发出（3分）。若光电效应发生在靠近晶体表面处时，则改特征X射线有可能逃逸出探测晶体，使入射光子在晶体内沉淀的能量小于光子能量，光子能量与在晶体内沉淀能量即差为特征X射线能量（2分）。因此，使用Na(Tl)晶体做探测器时，碘原子K层特征射线能量为38keV，在测量的γ谱线上将会出一个能量比入射γ射线能量小28keV的碘特征射线逃逸峰（2分）。随着入射射线能量增加和探测晶体体积的增大，NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸峰会逐渐消失。（2分） 2.画出γ能谱仪的基本框图，并说明各个部分的作用。 图（3分） 闪烁体和倍增管是探测器部分，用于将γ射线的能量转化为可以探测的电信号。前置放大器是将信号进行一定倍数的放大。主放大器是将信号转化微可以供多道脉冲幅度分析器使用的信号。多道脉冲幅度分析器将信号转化成数字信号。微机对采集的信号进行软件的处理。（3分） 3.随着入射γ射线能量的变化，γ射线与物质相互作用的主要效应所占比例如何变化？ 解答：伽马射线与物质相互作用的主要形式是光电效应、康普顿效应和电子对效应。随着入射伽玛射线能量的变化，三种效应所占比例是不同的。低能光子与物质作用的主要形式是光电效应（2分）；随着射线能量增大，光电效应所占比例逐渐降低，康普顿效应所占比例增加，成为射线与物质作用的主要形式（2分）。当入射光子能量大于1.02MeV，将存在形成电子对效应的几率，并随着能量的继续增大，电子对效应所占的比例会逐渐增大；而康普顿效应和光电效应所占比例逐渐降低。电子对效应是高能量光子与物质作用的主要的作用形式。（2分） 4.简述半导体探测器的工作原理。 解答：半导体探测器工作时，在搬半导体P区和N区加反向电压，使空间电荷电场增强。电子和空穴分别向正负两级扩散，使得探测器灵敏区的厚度增大。（3分）当探测的射线进入
核辐射测量方法
核辐射测量方法 葛良全 周四春 成都理工大学核技术与自化工程学院 2007．8
前言 本讲义旨在缓解我院“核工程与核技术”专业人才培养计划调整后尚无专业教材的状况。主要内容有核辐射测量基础知识、射线与物质相互作用、核辐射测量的单位、核辐射防护知识、γ射线测量方法、β射线测量方法、α射线测量方法、X射线荧光测量方法、核辐射测量统计学与误差预测等。该讲义可作为“核工程与核技术”和“辐射防护与环境保护”专业的核辐射测量方法课程的教材，也可作为“测控技术与仪器”、“勘查技术工程”和“地球化学”（铀矿地质勘探方向）等本科专业的教学参考书，以及“核科学与技术”学科专业研究生教学的参考书。 本讲义相关内容主要从以下几本参考书的有关内容编辑： [1]章晔，华荣洲、石柏慎编著，放射性方法勘查，原子能出版社，1990 [2]葛良全，周四春，赖万昌编著，原位X辐射取样技术，四川科学技 术出版社，1997 [3]格伦敦F 诺尔著（李旭等译），辐射探测与测量，原子能出版社， 1984。 [4]复旦大学、清华大学、北京大学，原子核物理实验方法，北京，原 子能出版社，1985 [5]李星洪等编，辐射防护基础，北京，原子能出版社，1982 [6]吴慧山，核技术勘查，北京，原子能出版社，1998 [7]王韶舜，核与粒子物理实验方法，北京，原子能出版社，1989
1 第1章 放射性方法勘查的基本知识 1.1 原子和原子核 1.1.1 原 子 原子是构成自然界各种元素的最基本单位，由原子核及核外轨道电子(又称束缚 电子或绕行电子)组成。原子的体积很小，直径只有10－ 8cm 左右，原子的质量也很小， 例如氢原子质量为1.67356×10－ 24g ，铀原子的质量为3.951×10-22g 。原子的中心为原子核，它的直径比原子的直径小得多，为n·10-13～n ·10-12(cm)，但它集中了原子的绝大部分质量。例如氢原子由原子核和一个束缚电子组成，其结构示于图1-1，氢核的质量为1.67×10-24g ，而束缚电子的质量仅 为9.1×10-28g ，两者的比值近似为1/1840。对 于原子序数较大的原子，这个比值更小些。例如，铀原子92个绕行电子的总质量和原子核质量之比为1/4717。 原子核带正电荷，束缚电子带负电荷，两者所带的电荷量相等，符号相反，因此原子本身呈中性。当原子吸收外来的能量，使轨道上的电子脱离原子核的吸引而自由运动时，原子便失去电子而呈现电性，成为正离子。 原子中束缚电子按一定的轨道绕原子核运动，相应的原子处于一定的能量状态。对一种原子来说，它的绕行电子的数目和运动轨道都是一定的，因此每一个原子只能处于一定的，不连续的一系列稳定状态中。这一系列稳定状态，可用相应的一组能量W i 表征，W 称为原子的能级。处于稳定状态的原子，不放出能量。当原子由较高能级W 1跃迁到较低的能级W 2时，相应的能量变化△W 即W 1一W 2，以发射光子的形式释放出来，此时光子的能量为： 21W W hv ?= 式中，h ——普朗克常数，等于6.6262×10-34J·s ； v ——光子的频率。 将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列起来，便构成了该种原子的发射 图1-1 氢原子核结构示意图 10-13cm 10-8cm
电磁辐射检测方法
电磁辐射检测方法
常规电磁辐射监测方法 1.电磁辐射污染源监测方法 1)环境条件 应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。 2)测量仪器 可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平。 测量仪器工作频带应满足待测场要求，仪器应经计量标准定期鉴定。 3)测量时间 在幅射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15秒，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。 4)测量位置 测量位置取作业人员操作位置，距地面0.5、1、1.7m三个部位。 辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面0.5—1.7m。 辐射体附近的固定哨位、值班位置等。 数据处理 出每个测量部位平均场强值（若有几次读数）。 根据各操作位置的E值（H、P d）按国家标准《电磁辐射防护规定》（GB 8702—88）或其它部委制定安全限值”作出分析评价。 2.环境电磁辐射测量方法 1）测量条件 气候条件： 气候条件应符合待业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度相对湿度。 测量高度： 离地面1.7~2m高度。也可根据不同目的，选择测量高度。 测量频率： 电场强度测量值＞50 dBμV/m的频率作为测量频率。 测量时间： 本测量时间为5：00~9：00，11：00~14：00，18：00~23：00城市环境电磁辐射的高峰期。 24小时昼夜测量，昼夜测量点不应少于10点。 测量间隔时间为1h，每次测量观察时间不应小于15s，若指针摆动过大，应适当延长观察时间。 2）布点方法
核辐射测量方考试必考点
剂量当量：是用适当的修正因数对吸收剂量进行修正，使得修正后的吸收剂量更好地和辐射所引起的有害效应联系起来。定义为在组织内所关心的一点上的吸收剂量D 、品质因数Q 、修正因子的三项乘积。 这组辐射物理量适用于度量在各种介质中的各种射线。 吸收剂量与照射量的关系：空气辐射场的X 或γ射线，可通过下式将照射量X 换算为吸收剂量D ： 其中：g 表示发生韧致辐射而逃逸出去的能量（未发生电离产生离子对）；W 为平均电离能；e 为电子电量。 2、简要说明放射性物质的常用重量单位及其适用对象，常用 的活度单位及其适用对象，常用的含量单位有哪些？ 放射性物质的重量（常将重量和质量称呼一致）单位常用的有克、千克，适用长寿核素；常用的活度单位有Bq 、Ci ，适用长寿和短寿核素。固体物质中放射性核素的含量单位有：克/克、克/100克（%）、克/吨（g/t ）、ppm ；液体或气体物质中放射性核素的含量单位有：g/L, mg/L ，Bg/L,Bg/m3。 3、说明放射性活度与射线强度的区别。 放射性活度：指单位时间内发生衰变的原子核数目。射线强度：放射源在单位时间内放出某种射线的个数。 4、放射性核素的活度经过多少个半衰期以后，可以减少至原 来的15%、7%、0.1%？ 根据： ， 依次类推。 5、采用两种方法计算距一个活度为1居里的60Co 放射源一米远处的伽玛射线照射量率（注： 60CO 每次衰变放出能量为1.17MeV 和1.33MeV 的光子各一个，在空气中的质量吸收系数为2.66×10-3m2/Kg ）。 解法一（查表法）： 查表知 解法二（物理法）： 6、简述外照射防护的基本原则和基本方法，以及内照射防护 的最根本方法。 外照射防护基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射N Q D H ??=W e g D W e g dm dE dm dQ X ?-=?-==)1()1(2/12 ln T =λt T t e A e A t A 2/121ln )0()0()(==-λ2/121 ln 3.0ln )0()0(15.02/1T t e A A t T =?=118-2 1 11218102 109.25)1(10503.2107.31------????≈????????=Γ ?=s kg C m s Bq kg m C Bq R A X 24R E An πψγ γ= 118-19123261102109.2585.3310602.11066.2)1(1415926.3410)33.117.1(107.314------????≈????????+???= ???? ??=???? ??=s kg C eV kg m m eV s W e R E An W e X a en a en Ｃρμπρμψγγ
激发极化法极化率衰减曲线测量技术
激发极化法极化率衰减曲线测量技术上海绿海电脑科技有限公司陆焕文
电法勘探测量方法与仪器的分类： 1：按电场生成分类： 可分为天然电场法和人工电场法。天然电场是大地中自然产生的，或者是有雷电，远距离长波无线电台发出的电场，底下电化学效应自己引起的电场（自然电场）。 人工电场是勘探人员用发送机法术固定的电流波形在底下建立的人工电场。人工电场还可以分成传导类电场和感应类电场，传导类电场是发送机的发送电极接地的（用铜电极赶插入地下）。感应类电场是用无线电发送天线向空中发射后感应到地下的，即发送机发送端不接地（如测地雷达）。2：按被测的参数分类： 根据测量不同的物探参数可以分成不同的测量仪器，从被测信号频率的高低可分成以下几类：* 直流：（超低频1HZ以下）直流电阻率法 * 低频：（0.1HZ～20HZ）激发极化法 * 音频：（20HZ～10KHZ）音频磁大地电流法 3：按测量效率分类： 按一次供电可同时测多少的物理册点分类： * 单点普通方法：每测一个物理点后要移动测量电极到新物理点再测，需要“跑极”，这种方法仪器简单，人工多，效率低。 * 多点同时测量的高密度法：这种方法可以一次发送机供电。同时多个物理测点上同时测量，测量效率高，数据可靠性高。 高密度测量中还可分为多线制和总线制。 多线制是一台主机上引出多道测量线，用星形网直接接到不同物理点的MN接线电极上。这种方法的缺点是要用长导线传诵模拟量ΔV信号，而ΔV信号是mV级的微弱信号，容易受空中电磁波干扰，测量精度受影响。
总线制是一台主机与多台从机用一根电缆连接起来，组成一个野外现成总线局域网，主机用数字通讯指挥各从机同时测量，测量完成后用数字通讯把各从机测得的信号分时传送给主机。在长线上传送的是数字信号。选用半双工的RS485通讯总线，距离可达1000米，数字不易受干扰，一根电缆线最多可以带128个从机。 4：按野外的布极方法分类，以下介绍几种常用的布极和K 值计算公式 * 中间梯度法 A 供电电极组 B 供电电极组 M N M N A MN 距（米） B
时间域激发极化法技术规定(DOC 42页)
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时间域激发极化法技术规定 1主题内容与使用范围 本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。 本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。 2引用标准 DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准 3技术符号 技术符号见表1 表1 技术符号
4总则 时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化。以查明矿产资源和有关地质问题的方法。 非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%），而矿化岩石和矿石的极化率随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达ｎ%～ｎ·10%。二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。 激发极化法作为探矿手段具有如下特点； ａ.可以发现和研究浸染型矿体。当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时。可以发现规模较小或埋藏较深的矿体； ｂ.观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小； ｃ.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。 4.4 激发极化法目前主要用于普查硫铁矿床、某些有色金属、贵金属、稀有 元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。
4.5激发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作： ａ.地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区； ｂ.地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。 4.6激发极化法不宜在下述地区布置工作： ａ.地形切割剧烈、河网发育的地区； ｂ.覆盖层厚度大、电阻率又低（形成低电阻屏蔽干扰），无法保证观测可靠信号的地区； ｃ.无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区。 5 技术设计 5.1装置与工作方式和时间制式 5.1.1 装置 为取得预期的地质效果，应根据测区的地质条件和勘查任务，适当地选择装置类型。常用的装置有六种。 5.1.1.1中间梯度装置 本装置敷设一次供电电极（A、B），可在一个较大的范围内观测，且异常形态简单易于解释常用于普查。 设计时要注意下述要求： ａ.AB距应通过测深试验选择。如果电源功率允许，且AB距增大时异常并不明显减小，在观测仪器检测能力允许的条件下，AB距可尽量的大一些。MN距应适合关系式：MN≥（1/50～1/30）AB。用横向中间梯度装置确定矿体走向长度时，允许采用比纵向中间梯度装置有较大的MN极距；
时间域激发极化法技术规定
时间域激发极化法技术规定 1主题内容与使用范围 本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。 本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。 2引用标准 DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准 3技术符号 技术符号见表1 表1 技术符号
续表1 4总则 时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化。以查明矿产资源和有关地质问题的方法。 非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%），而矿化岩石和矿石的极化率随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达ｎ%～ｎ210%。二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。 激发极化法作为探矿手段具有如下特点；
ａ.可以发现和研究浸染型矿体。当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时。可以发现规模较小或埋藏较深的矿体； ｂ.观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小； ｃ.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。 4.4 激发极化法目前主要用于普查硫铁矿床、某些有色金属、贵金属、稀有 元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。 4.5激发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作： ａ.地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区； ｂ.地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。 4.6激发极化法不宜在下述地区布置工作： ａ.地形切割剧烈、河网发育的地区； ｂ.覆盖层厚度大、电阻率又低（形成低电阻屏蔽干扰），无法保证观测可靠信号的地区； ｃ.无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区。 5 技术设计 5.1装置与工作方式和时间制式 5.1.1 装置 为取得预期的地质效果，应根据测区的地质条件和勘查任务，适当地选择装置类型。常用的装置有六种。
电磁辐射检测方法
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常规电磁辐射监测方法 1.电磁辐射污染源监测方法 1)环境条件 应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。 2)测量仪器 可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。采用有方向性探头时，应在测量点调整探头方向以测出测量点最大辐射电平。 测量仪器工作频带应满足待测场要求，仪器应经计量标准定期鉴定。 3)测量时间 在幅射体正常工作时间内进行测量，每个测点连续测5次，每次测量时间不应小于15秒，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间。 4)测量位置 测量位置取作业人员操作位置，距地面、1、三个部位。 辐射体各辅助设施（计算机房、供电室等）作业人员经常操作的位置，测量部位距地面—。 辐射体附近的固定哨位、值班位置等。 数据处理 出每个测量部位平均场强值（若有几次读数）。
根据各操作位置的E值（H、P ）按国家标准《电磁辐射防护规定》（GB d 8702—88）或其它部委制定安全限值”作出分析评价。 2.环境电磁辐射测量方法 1）测量条件 气候条件： 气候条件应符合待业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度相对湿度。 测量高度： 离地面~2m高度。也可根据不同目的，选择测量高度。 测量频率： 电场强度测量值＞50 dBμV/m的频率作为测量频率。 测量时间： 本测量时间为5：00~9：00，11：00~14：00，18：00~23：00城市环境电磁辐射的高峰期。 24小时昼夜测量，昼夜测量点不应少于10点。 测量间隔时间为1h，每次测量观察时间不应小于15s，若指针摆动过大，应适当延长观察时间。 2）布点方法 典型辐射体环境测量布点 对典型辐射体，比如某个电视发射塔周围环境实施监测时，则以辐射为中心，按间隔45°的八个方位为测量线，每条测量线上选取距场源分别30、50、100mm等不同距离定点测量，测量范围根据实际情况确定。
成都理工大学核辐射测量方法题库
成都理工大学核辐射测量方法题库 名词解释 1.原子能级：一种原子绕行电子数目和运动轨道是一定的，因此，一种原子总是处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级。 2.核素：核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 3.γ衰变：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出γ光子的过程。 4.平均电力能：在某一种气体内产生一个离子对的电离辐射所失去的能量的平均值。 5.粒子注量率：单位时间内通过单位面积的粒子数 6.吸收计量：单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量。 7.剂量当量：在要研究的组织中某点处的吸收剂量、品质因素和其它修正因数的乘积。 8.同位素：相同Z ,不同A（N不同）的核素。 9.放射性活度：放射性元素或同位素每秒衰变的原子数。 10.照射量：单位质量内由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在空气中完全被阻止时所产生的离子电荷和的绝对值。 11.剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值。 12.射气系数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值。 13.α衰变：原子核自发放射α粒子的核衰变过程。
14.核衰变：原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。 15.同质异能素：相同N、Z；不同能级的核素。 16.轨道电子俘获：放射性核俘获一个核外轨道电子而使核内的一个质子转化为中子并放出中微子的过程。 17.平均寿命：处于某不稳定状态的一种微观粒子的平均生存时间。 18.衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。 19.γ常数：质量为1g 的点状源在距离1cm 处的照射量率。 20.基体效应：待测元素含量相同，由于其基体成份不同，测量到的待测元素特征X射线强度是不同的。 填空 1 天然放射性铀钍系列起始核素及半衰期： 铀系：232Th 1.41*1010a 钍系：238U 4.468*109a 2 α，β，γ射线与粒子相互作用主要形式： 3 电离，激发/电离和激发，韧致辐射，弹性散射/光电，康普顿，电子对 4 形成电子对条件：入射光子能量应大于1.02MeV 5 半衰期与平均寿命衰变常数关系：t=1/λ=1.44T1/2 T1/2=-ln（1/2）/λ 6 α粒子实质：高速运动的He核 7 天然γ射线最大能量：2.62MeV 8 天然α射线在空气中最大射程：8.62cm 9 β衰变3种形式：β+（母核中一中子转变为质子），β-（母核中一质子转变为中子），轨道电子俘获（同上）
核辐射测量方法
核辐射测量方法 一．名词解释（6） 1，原子能级：原子总是处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级。 2，核素：具有确定质子数、中子数、核能态的原子核称做核素。 3，γ衰变：处于激发态的原子核由较高能态向较低能态跃迁时，发出γ光子的过程。 4，半衰期：放射性核素的数目衰减到原来数目一半所需的时间。 5，平均电离能：每产生一对离子（包括原电离与次级电离）入射粒子所损耗的平均能量。6，粒子注量率：表示在单位时间内粒子注量的增量。 7，吸收剂量：受照物质在特定体积内，单位质量物质吸收的辐射能量。 8，剂量当量：某点处的吸收剂量与辐射权重因子加权求和。 9，同位素：具有相同的原子序数,但质量数不同,亦即中子数不同的一组核素10，放射性活度：单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。A ＝ｄN/dt。 11，照射量：X=dq/dm 以X射线或γ射线产出电离本领而做出的一种量度。 12，剂量当量指数：全身均匀照射的年剂量的极限值 13，射气指数：在某一时间间隔内，岩石或矿石析出的射气量N1与同一时间间隔内该岩石或矿石中由衰变产生的全部射气量N2的比值，即η*= N1/N2×100%。14，α衰变：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程。 15，核衰变：放射性核素的原子核自发的从一个核素的原子核变成另一种核素的原子核 并伴随放出射线的现象。 16，同质异能素:原子序数和质量数相同而核能态不同的核素。 17，轨道电子俘获：原子核俘获了一个轨道电子，使原子核内的质子转变成中子并放出中微子的过程。 18.平均寿命：放射性原子核平均生存的时间，与衰变常熟互为倒数。 19.衰变常数：指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率 20.γ常数： 21.基体效应： 二，填空（15） 1.天然放射性系列，铀，钍起始元素及半衰期。 铀系：238-U,半衰期：4.468×109a.钍系:232-Th，半衰期：1.41×1010a,锕系:起始核素是235-U，半衰期：T1/2＝7.038×108a 2.α，β，γ与物质相互作用的形式。 3.形成电子对效应的条件。 4.半衰期，平均寿命，衰变常数之间的关系。 5.α粒子的实质。（氦原子核） 6.天然α粒子的最大能量。（8.785MeV）。 7.天然α粒子的最大射程（8.62cm）。 8.β衰变的三种形式。 9.铀系，钍系，锕系能量最大的α粒子。 铀系:214-Po7.687MeV,钍系:212-Po8.78MeV，锕系211Po7.455MeV
放射性同位素的检测方法和仪器
放射性同位素的检测方 法和仪器 Revised as of 23 November 2020
放射性同位素的检测方法和仪器 核辐射与物质间的相互作用是核辐射检测方法的物理基础。放射性同位素发出的射线与物质相互作用，会直接或间接地产生电离和激发等效应，利用这些效应，可以探测放射性的存在、放射性同位素的性质和强度。用来记录各种射线的数目，测量射线强度，分析射线能量的仪器统称为检测器。 一．核辐射的检测方法 使用相关核辐射检测仪器是检测核辐射的重要方法，利用物质衰变辐射后的电离、吸收和反射作用并结合α、β和γ射线的特点可以完成多种检测工作。对人体进行核辐射检查，主要先做物理性检测，如果发现检测指标异常，再进行生理性检测。主要采取以下方法： （一）使用核辐射在线测厚仪 核辐射在线测厚仪是利用物质对射线的吸收程度或核辐射散射与物质厚度有关的原理进行工作的。 （二）使用核辐射物位计
不同介质对γ射线的吸收能力是不同的，固体吸收能力最强，液体次之，气体最弱。若核辐射源和被测介质一定，则被测介质高度与穿过被测介质后的射线强度将被探测器将穿过被测介质的I值检测出来，并通过仪表显示H值。 （三）使用核辐射流量计 测量气体流量时，通常需将敏感元件插在被测气流中，这样会引起压差损失，若气体具有腐蚀性又会损坏敏感元件，应用核辐射测量流量即可避免上述问题。 （四）使用核辐射探伤 放射源放在被测管道内，沿着平行管道焊缝与探测器同步移动。当管道焊缝质量存在问题时，穿过管道的γ射线会产生突变，探测器将接到的信号经过放大，然后送入记录仪记录下来。 二．核辐射的检测仪器 检测核辐射有各种不同的仪器，一般将检测器分为两大类：一是“径迹型”检测器，如照像乳胶、云室、气泡室、火花室、电介质粒子探测器和光色探测器等，它们主要用于高能
时间域激发极化法技术规定(DZ-T 0070-1993)
时间域激发极化法技术规定（DZ/T0070-1993） （1993年5月18日发布，1994年1月1日实施） 目录 1 主题内容与适用范围 (1) 2 引用标准 (1) 3 技术符号 (1) 4 总则 (2) 5 技术设计 (2) 6 仪器设备 (7) 7 野外工作和技术保安 (10) 8 野外观测质量的检查与评价 (13) 9 观测结果的整理和图示 (14) 附录A 极化率的测定与质量检查 (17) 附录B 时间域激发极化法野外记录本格式 (20) 附加说明： (21)
时间域激发极化法技术规定（DZ/T0070-1993） 1 主题内容与适用范围 本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。 本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。 2 引用标准 DZ/T0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准 3 技术符号
4 总 则 4.1 时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化，以查明矿产资源和有关地质问题的方法。 4.2 非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%）而矿化岩石和矿石的极化率，随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达n%～n 210%。二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。 4.3 激发极化法作为探矿手段，具有如下特点， a. 可以发现和研究浸染型矿体。当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时，可以发现规模较小或埋藏较深的矿体， b. 观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小； 已常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。 4.4 激发极化法目前主要用于普查硫化矿床、某些氧化物矿床、地下水、检查其他物化探异常，有时还用于探测石油天然气。某些有色金属、贵金属、稀有元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。 4.5 发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作， a. 地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区： b. 地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。 4.6 激发极化法不宜在下述地区布置工作， a. 地形切割剧烈、河网发育的地区， b. 覆盖层厚度大、电阻率又低（形成低电阻屏蔽干扰），无法保证观测可靠信号的地区； c. 无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区。 5 技术设计 5.1 装置与工作方式和时间制式 5.1.1 装置 为取得预期的地质效果，应根据测区的地质条件和勘查任务，适当地选择装置类型。常用的装置有六种。 5.1.1.1 中间梯度装置 本装置敷设一次供电电极（A 、B ），可在一个较大的范围内观测，且异常形态简单，易于解释，常用于普查。 设计时应注意下述要求： a. AB 距应通过测深试验选择。如果电源功率允许，且AB 距增大时异常并不明显减小，在观测仪器检测能力允许的条件下，AB 距可尽量的大一些。MN 距应适合关系式：1( 50MN ～1 )30 Z AB 。用横向中间梯度装置确定矿体走向长度时，允许采用比纵向中间梯度装置有较大的MN 极距； b. 观测范围限于装置的中部。这个范围不应大于AB 距的三分之二； c. 当测线长度大于三分之二AB 距，需移动AB 极完成整条测线的观测时，在相邻观测段间应有2～3个重复观测点， d. 一线供电多线观测时，旁剖面与主剖面间的最大距离，应不超过AB 距的五分之一。