打靶法进行射线追踪实验
基于射线追踪的成像域走时层析反演及其应用
第26卷第1期CT理论与应用研究Vol.26, No.1张子良, 李振春, 张凯, 等. 基于射线追踪的成像域走时层析反演及其应用[J]. CT理论与应用研究, 2017, 26(1): 27-33. doi:10.15953/j.1004-4140.2017.26.01.04.Zhang ZL, Li ZC, Zhang K, et al. Traveltime tomography in imaging domain and application based on raytracing[J]. CT Theory and Applications, 2017, 26(1): 27-33. (in Chinese). doi:10.15953/j.1004-4140.2017.26.01.04.基于射线追踪的成像域走时层析反演及其应用张子良，李振春 ，张凯，胡博凯，祝柏航（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580）摘要：层析成像是现今地震勘探开发处理中的常用手段，针对传统走时层析反演中角度覆盖问题，利用正则化约束加以解决，利用角道集的拾取拟合来判断实验模型的准确性，同时，不再利用原始炮记录拾取剩余时差，利用深度残差与走时残差的线性关系提高走时残差的拾取精度。
以三层洼陷模型和实际资料进行试算，结果表明：本方法可以较好地反演更新偏移速度场，得到更精确的偏移成像结果，对于小尺度地质构造可以精细刻画。
关键词：速度场；走时层析；角道集；走时残差；正则化约束doi:10.15953/j.1004-4140.2017.26.01.04 中图分类号：P631.3 文献标志码：A层析成像最早应用于医学领域，原理与医学中X成像类似，后被用于地震勘探开发成像中，用于对地下地质构造进行成像分析。
20世纪70年代开始，Aki等[1]首次根据多个地震台站的走时信息对地下地质构造进行成像，走时层析逐步走向人们的视野，并被广泛研究和使用。
物理实验技术中的放射性测量与实验方法
物理实验技术中的放射性测量与实验方法引言放射性是一种重要的物理现象，在科研和工业生产中具有广泛应用。
为了确保人们的生活环境和工作场所的安全，放射性测量是必不可少的一项任务。
本文将探讨物理实验技术中的放射性测量与实验方法。
一、放射性的概念与特点放射性是指原子核不稳定的性质，通过放射性衰变将核内过多或过少的粒子释放出来，以达到稳定的状态。
放射性具有以下特点：不依赖温度、压力等外部条件；具有无法改变的特定半衰期；同时，放射性也存在一定的危害性，因此需要采取措施进行测量。
二、常见的放射性测量方法1. 闪烁体探测器法闪烁体探测器是利用某些物质在放射射线照射下受激发光发射的性质来测量射线的方法。
其工作原理是当放射射线入射到闪烁体中时，被闪烁体中的原子或分子激发，进而发射光子。
通过探测器接收到的光子数目，可以间接测量出放射性物质的强度。
2. GM管法GM管（Geiger-Muller管）是一种用于测量放射射线强度和能量的检测器。
GM管法通过采集放射射线的游离电离粒子来测量辐射剂量。
当放射性射线通过GM管时，会产生电离效应，使得GM管中的工作气体电离，产生脉冲信号。
通过计算脉冲信号的数量和强度，可以得到放射性射线的辐射剂量。
3. 核轨迹探测器法核轨迹探测器是一种用于测量带电粒子的路径和动量的装置。
核轨迹探测器利用带电粒子在物质中所产生的电离现象，通过跟踪观察粒子在电离室中的轨迹，可以确定粒子的进入方向、出射角度以及能量等参数。
核轨迹探测器法在高能物理实验中得到广泛应用。
三、放射性实验方法1. 核衰变法核衰变是指某个原子核在自发衰变过程中释放出一个或多个射线的现象。
通过测量衰变射线的强度和半衰期，可以计算出放射性物质的活度和浓度等参数。
核衰变法是一种非常常用的放射性实验方法。
2. 吸收法吸收法是通过测量射线在物质中经过一定距离后的强度来计算放射性物质的强度。
根据射线的吸收规律，可以推算出物质中放射性元素的浓度。
3. 闪烁法闪烁法是一种利用闪烁体和光电倍增管来测量放射性物质的技术。
改进的大地电磁与地震资料联合反演方法在黔中隆起区的适用性研究
层次、 多期次的地层推覆和滑覆使得 区内地质一 地
球 物理条 件变 得异 常复杂 ， 大大 增加 了油气 勘探 的
难度 。因此 ， 了进 一步评价该区 的油气勘探前 为 景， 在开展地震勘探工 作的同时部署 了大地 电磁
（ ＭＴ） 测 量Ｅ 目的是 利 用 ＭＴ 法 探 测 深 度 大 、 法 ，
第 ４ 卷第 ２期 ９
２１年 ３ ００ 月
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ＧＥ０ＰＨＹＳ （ Ｉ’ ＰＲ０Ｓ ＡＬ ＰＥＣＴＩ ＮＧ ‘Ｒ Ｉ Ｆ ］ Ｐ ｍ ０ＬＥＵＭ （
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １４ ， ． Ｍ ａ ．， ０ ０ ｒ ２ １
文章编号 ：０ ０ ４ １ ２ １ ） ２ ０ ５ １０ —１４ （０ ０ ０ — １８—０ ６
改进 的大 地 电磁 与 地 震 资料 联 合 反 演 方 法在 黔 中 隆 起 区 的 适 用 性 研 究
陈 高 ， 于 鹏 陈 晓 戴 明刚。 ， ，
（． １ 同济大 学海洋地 质 国家重 点实验 室 ， 海 ２ ０９ ；． 上 ０ ０ ２２ 中国石油 化工 股 份有 限公 司南方 油 气勘
地震 数据辅 助 确定 速 度 结 构 。本 次 研究 的 目的就
是通过 ＭＴ资料与地震资料的联合反演 ， 确定各 震旦系至三叠系各套地层发育及保存变化情况等 ，
重点突出对下古生界几套低阻碎屑岩层方面的反 映能力 ， 以解决该区难 以推断的下古生界 目的层的 分 布及基 本构 造特征 ＿ ］ １ 问题 。
少、 保存 条件好 的地 区 。 研究 区地 形起 伏 剧 烈 ， 质条 件 复 杂 多变 ， 地 多
２ 改进 的 ＭＴ 与地震资料联合反演
方法
基于C++语言实现波前构建射线追踪
２７ 月 ０ 年８ ０
・
石油 址球幽 理 撂
第４卷 ２ 第４ 期
软件 开发 与应 用 ・
基 于 Ｃ ＋语 言 实 现 波 前 构 建 射 线 追 踪 ＋
韩 复 兴 ① 孙 建 国① 杨 昊① ② ② ②
（ 吉林 大 学 地球 探 测 科 学 与 技 术 学 院 ； 国土 资 源 部 应 用 地 球 物 理 综 合 解 释 理论 开 放实 验 室 一 ① ② 波动 理 论 与 成 像 技 术 实 验 室 ）
韩 复 兴 。 建 国 ， 昊 ． 于 Ｃ＋ ＋语 言 实 现 波 前构 建 射 线 追 踪 ． 油 地 球 物 理 勘 探 ，０ ７ ４ （ ） ４ ４ ８ 孙 杨 基 石 ２ ０ ， ２ ４法 射 线追 踪 在 实现 波 前路 径 计 算 过 程 中存 在 的 困难 ， 文提 出 一 种 基 于 ｃ＋ ＋ 语 言 的实 现 本 方 法 。ｃ ＋ 实 现 避 免 了 由于 射 线 插 值 （ 射 线 的插 入 ） 网格 变 换 （ 射 线 网格 到 矩 形 网格 之 问 的 变 换 ） 造 ＋ 新 和 由 所 成 的数 据 重排 和 标 记 等 问题 ， 程 序 的计 算 过 程 中 ， 以 随 时对 数 据 进 行 插 入 而 不 必考 虑 其 定 位 。 从 运 动 学 射 在 可 线追 踪 系统 出发 ， 先 对 波 前 构 建 法 的 基 本 方 程 、 值 计 算 方 法进 行 简 要 回顾 ｝ 后介 绍 ｃ＋ ＋ 实 现 中用 到 的 类 首 数 然 和 函数 ， 出程 序 的 设 计 思 想 和 实 现 步 骤 。 实 例 分 析 表 明 ， ｃ ＋ 语 言 实 现 波 前 构 建 法 射 线 追 踪 能 够 在 很 大 给 用 ＋
地下地震声波层析成像(CT)正演与反演研究
(i)
(8) 将网格节点走时初始化后， 再计算每个节点向周围传播到下一个 节点的走时，并通过比较法，找出最小走时及其入射点。 ③ 计算每个节点上的最小走时 从含有发射点的单元开始，逐步向其四周的单元扩展，计算每个单元 内任意两节点间波的旅行时间：
1 速度网格和射线网格的自动形成
(4)
走时正演计算就是求激发点到接收点的最小路径问题， 为此必须 从激发点到接收点进行射线追踪，射线追踪算法很多，经过筛选我们 采用基于惠更期原理的最短路径追踪算法， 这是目前精度较高且节约 时间的一种算法， 它的主要优点在于能稳定地计算出大差度复杂介质 分布条件下任意两点最小走时， 计算精度主要依赖于射线网格单元的 划分密度。其步骤如下： 将一个二维速度模型用矩形网格离散化， 假设每个网格就是一个 速度单元，单元内速度分布为双线性函数。利用下面的双线性函数即 可确定每一个速度单元内任何一点的速度值 V(x,z)。 V(x,z)=a0+a1x+a2z+a3xz (5) 其中的系数可由网格上的四个速度节点值{VL}和四个节点座标(xL,zL)
3
(10)
小走时的入射节点编号。 ④ 拾取各接收点的最小走时与射线路径 依照上述计算法， 求出每个射线节点上从发射点到该点的最小走 时以及射线路径， 再将接收点所对应的节点走时及其入射点编号抽取 出来，作为理论走时和射线路径，至此就完成了一个发射点的射线路 径追踪过程。 对于多个偏移距的发射点，重复 2、3、4 步骤，即可完成所有发 射点的射线追踪过程，从而取得地震声波层析正演走时数据。 3、数字模型和物理模型的地震声波射线模拟试验 图 1 是数字模型和模型的射线分布图。图 2 是物理模型和射线 分布图。背景速度、数字和物理模型分别为 5000m/s 和 3818m/s,异 常体速度分别为 4000m/s 和 335m/s。 图 1 是数字模型和模型的射线分布图 图 2 是物理模型和射线分布图 我们采用“最短路径”射线追踪方法，在层析正演中实现了对复 杂结构的射线分布模拟， 通过数字模型和物理摸型实验证实了方法的 正确性和适用能力。 该方法的主要特点是可以得到打靶法所不能得到 的绕射波走时。
物理实验技术中的射线物理实验方法与技巧
物理实验技术中的射线物理实验方法与技巧物理实验是物理学研究的重要手段之一，而射线物理实验是其中一种常用的实验方法。
射线物理实验可以帮助研究人员探究物质的微观结构及其性质，对于建立一系列物理模型和理论来解释这些现象具有重要意义。
本文将介绍一些物理实验中常用的射线物理实验方法与技巧。
一、射线源的选择与使用在射线物理实验中，射线源的选择是至关重要的。
常用的射线源包括X射线、γ射线、β射线和中子等。
选择射线源主要考虑实验所需射线的特性以及实验检测器的灵敏度。
使用射线源时需要注意安全，避免对实验人员和实验环境的伤害。
二、射线测量与检测技术射线测量与检测技术是射线物理实验中的关键环节。
常用的射线测量与检测技术有闪烁体探测器、探头计数器、半导体探测器等。
这些仪器可以测量射线的能量、强度和位置等信息，帮助研究人员获取实验数据并进行数据分析。
三、射线物理实验中的辐射防护射线物理实验要求研究人员在实验过程中注意辐射防护，确保自身和他人的安全。
常用的辐射防护措施包括穿戴适当的防护服和防护眼镜，正确使用辐射防护屏等。
此外，实验过程中还需要定期对实验设备和实验场地进行辐射剂量监测，确保辐射水平不超过安全标准。
四、射线物理实验的数据分析方法数据分析是射线物理实验中不可或缺的一环。
对实验数据的合理分析能揭示物质性质的规律。
常用的数据分析方法包括图像处理、谱线拟合、优化算法等。
物理学家通过对实验数据的分析，进一步支持或修正对物质性质的理论解释。
五、射线物理实验中的误差与精度控制物理实验中，误差控制对实验结果的准确性和可信度至关重要。
射线物理实验中的误差包括系统误差和随机误差。
为了控制误差，可以采用多次实验取平均值的方法，通过增加数据点来提高实验的精度。
综上所述，射线物理实验方法与技巧在物理学研究中起着重要作用。
正确选择和使用射线源、合理测量与检测、注意辐射防护、精确的数据分析以及误差与精度控制，这些都是射线物理实验中不可或缺的环节。
二维射线跟踪技术中的掩星面坐标系
。
在非对称模式下 ,可以使用二维射线跟踪技术来构造二维射线跟踪算子 , 得到较高精度的弯曲 角廓线 [ 2 , 3 ] 。本文将介绍二维射线跟踪技术的原理和数学模型 , 讨论掩星面坐标系与地心惯 性坐标系之间的转换关系。
收稿日期 : 2 008 2 03 2 1 0; 修回日期 : 2 008 2 04 2 08 3 国家自然科学基金 ( No. 40 605012 ) 、 浙江省自然科学基金 ( Y50 6040 ) 、 浙江省温州市科技计划 ( S200 6002 5)项目资助课题 。
主题词 : GPS掩星 —二维射线跟踪 —掩星面坐标系 分类号 : P226 . 3, P228. 4
+
1 引 言
作为地球大气探测的新方法 , 全球定位系统 ( GPS) 无线电掩星技术已经成为目前气象学 和大气科学中的一个研究热点 ; 它具有全球覆盖 、 定时 、 全天候 、 高精度 、 高垂直分辨率 、 低成 本、 自校正且具有长期稳定性 、 观测点全球覆盖而不用置身于观测点等优点 。将 GPS 掩星观 测数据同化到数值天气预报和全球天气分析 ,对气候监测 、 大气预报和大气研究具有巨大的潜 在应用价值 。 在进行 GPS掩星的高层资料优化 、 电离层反演、 一维变分同化反演 、 反演廓线与大气观测 结果的比对等计算过程中 ,经常需要利用探空气球、 电离层探测仪等观测资料 , 或利用中性层 、 电离层预报模式来模拟大气的弯曲场或时延场 。模拟计算的技术路线是 :在给定的实测大气 廓线或理论大气廓线下 , 用路径数值积分模拟掩星过程 ,计算它的时延和弯曲 。模拟的弯曲场 能直接用于掩星资料的优化和同化 。通过它的结果 , 可以更合理地重构大气廓线 。从已知的 大气廓线 (实测或理论模式 ) , 计算大气时延和弯曲场的计算过程是正演 ( forward) 过程 , 从模 拟或观测的弯曲场重构大气廓线是反演 ( inve rse ) 技术的一个分支 。 在 GPS掩星技术中 ,从已知的大气剖面来计算大气时延和弯曲场的正演过程可以在两种 模式下进行 :对称模式和非对称模式 。在对称模式下 , 可以使用球对称假设的 Able 积分变换 得到弯曲角廓线 ,由于底层 大气折射率的不均匀性 , 这种做法可能产生大约 10%的误差
(完整word版)地震层析成像概论
《地震层析成像概论》大作业张义蜜，2012260301272016-01-04目录1简述用于地震走时成像方法中的射线追踪算法及原理。
(1)1.1打靶法 (1)1.1.1近(旁)轴射线追踪 (1)1.1.2完全非线性打靶算法 (2)1.2弯曲(调整)法 (2)1.2.1伪弯曲法 (2)1.2.2其它弯曲算法 (3)1.3基于网格(节点)波前扩展的算法 (4)1.3.1快速行进法(FastMarchingMethod) (5)1.3.2最短路径算法 (6)1.3.3改进型最短路径算法 (8)1.4多次反射与透射波射线追踪 (9)1.4.1分区多步快速行进法(MultistageFMM) (9)1.4.2分区多步不规则最短路径算法(MultstageISPM) (10)1.5球坐标系中MultistageISPM算法原理 (11)1.6多值波前(射线)追踪 (12)2简述用于地震走时成像方法中的反演算法及原理。
(13)2.1反向投影算法 (13)2.1.1代数重建技术(ART) (13)2.1.2同时迭代重建技术(SIRT) (14)2.2梯度法 (14)2.2.1最速下降法 (14)2.2.2高斯-牛顿法 (15)2.2.3阻尼最小二乘法 (15)2.2.4共轭梯度(CG)法 (16)2.3 全局最优化法 (16)2.3.1蒙特卡罗(MonteCarlo)方法 (16)2.3.2遗传(GeneticMethod)方法 (17)2.3.3模拟退火(SimulatedAnnealing)法 (17)3简述用于地方震走时成像方法中的炮检排列（作图）、基本步骤、以及最终目的 (19)3.1炮检排列 (19)3.2基本步骤 (19)3.3最终目的 (19)4如何进行反演解的评价，解得评价在地震成像中的意义如何？ (20)4.1分辨率和协方差矩阵 (20)4.2合成实验 (23)5简述采用L1和L2范数下的反演目标函数各自的优缺点，是否可以采用L1/L2范数混合下的反演目标函数，简述如何实现这一混合的反演目标函数。
重力与地震资料的模拟退火约束联合反演
2 期
于 鹏等 :重力与地震资料的模拟退火约束联合反演
531
演. 刘天佑等[23] 则通过重震联合反演方法确定了深 层油气藏的分布.
根据上述重力与地震资料联合反演的研究现 状 ,从联合反演的应用条件分析 ,顺序反演 、剥离法 反演和伸展法反演都不能算是真正意义上的联合反 演 ,基本上是不同方法的反演结果之间的综合. 而同 步反演是应用多种方法对一个地质地球物理模型同 时进行反演 ,各种方法之间相互约束控制 ,可充分发 挥各自优势 ,减少反问题的多解性. 在反演的算法方 面 ,目前应用得较多的还是线性算法 ,但是这几年来 非线性算法的应用越来越广泛. 相比较线性算法而 言 ,非线性算法具有不可比拟的优势. 由于地球物理 的反问题通常是非线性问题 ,如采用线性算法很难 得到一个全局最优的解 ,而模拟退火 、遗传算法 、神 经网络等非线性算法 ,则容易跳出局部极小的局限 , 得到真正全局最优的解 ,最终反演出接近地下真实 情况的地质地球物理模型. 因此采用非线性算法的 同步反演将是联合反演发展的一个主流方向.
ห้องสมุดไป่ตู้
530
地 球 物 理 学 报 (Chinese J . Geophys. )
50 卷
种地球物理观测数据 ,通过反演地质体的物性和几 何参数来求得同一个地质 、地球物理模型. 由于要推 测的地球模型只有一个 ,它必须和地表观测到的所 有物理现象保持一致 ,这也决定了联合反演的基本 条件是参加反演的方法一定有公共的物性界面或地 质体. Aleseev[2] 定量描述了联合反演问题的解及其 一般特征 ,从理论上给出了联合反演问题比单独一 种地球物理反演更优越的结论. 文献 [ 3～5 ]对联合 反演的研究现状与进展做了较系统的总结 ,并指出 了联合反演的发展方向.
高中物理选修课件第十九章探测射线的方法放射性的应用与防护
利用射线激发材料产生荧光的特性，对材料表面 缺陷进行检测，如钢管、钢板表面质量检测等。
中子射线检测
利用中子与物质相互作用的特性，对材料内部缺 陷进行检测，如中子衍射、中子活化分析等。
放射性同位素在能源领域的应用
核能发电
利用放射性同位素的衰变产生的热量，驱动汽轮机发电，是清洁 、高效的能源利用方式。
核热应用
利用放射性同位素衰变产生的热量进行供暖、海水淡化等应用。
核电池
利用放射性同位素衰变产生的能量直接转换为电能，为航天器、 深海探测器等提供长期稳定的能源供应。
05
实验：射线探测与放射性 测量
实验目的与原理
实验目的
通过实验了解射线探测的基本方法，掌握放射性测量的原理和技术，加深对放 射性的应用与防护的理解。
THANKS
射线技术在工业中的应用
无损检测
利用射线的穿透性和成像原理， 对材料或构件进行内部缺陷检测
，如焊缝、铸件等。
厚度测量
利用射线在物质中的衰减规律，测 量材料的厚度或密度。
物质分析
利用射线与物质相互作用产生的特 征X射线或荧光，对物质进行成分分 析或元素鉴定。
03
放射性的防护
放射性危害的认识
放射性危害的来源
放射性废物的处理
包括减容、去污、固化等处理过程，以降低其放射性强度和体积， 便于后续处置。
放射性废物的处置
采用深地质处置方式，将放射性废物埋入地下深处，确保长期安全。 同时，建立严格的监管制度，确保处置过程符合安全标准。
04
射线探测与放射性应用的 案例分析
医疗影像诊断中的射线探测
X射线诊断
01
利用X射线的穿透性，对人体内部结构进行成像，如X光胸片、
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《地震走时成像方法及技术》实验一打靶法进行射线追踪实验
专业名称：地球物理学
学生姓名：
学生学号：
指导老师：白超英
提交日期：2016-12-6
一．试验目的；
一维线性增加模型中会用打靶法进行射线追踪；
二．试验设备；
计算机，射线路径转换软件，正演模型软件
三．试验内容及要求；
1、构建包含速度异常体的井间模型，计算并绘制：
1）单炮走时场及射线路径；
2）模型和射线分布图。
注意：由于是井间模型，震源和检波器应位于井内(检波器可位于地表，即VSP)；
模型速度范围2-4km/s 为宜；
模型尺度：横向100-800m左右，纵向400m-2000m左右；
2、构建一速度随深度线性增加的模型，同样绘制：
1）单炮走时场及射线路径；
2）模型和射线分布图。
注意：震源和检波器均位于地表；
模型速度范围4-8km/s 为宜；
模型尺度：横向100-200km左右，纵向40-90km左右；
3、构建均匀模型，分析对比解析解和数值解的绝对误差和相对误差（图4）。
解析解直接由距离除以速度得到；
绝对误差= 解析解- 数值解
相对误差= 绝对误差/ 解析解* 100%
四．试验结果；
1.所选模型：水平层状，线性速度增加深地震测深模型
2.模型参数：以地面作为X轴，井间为Z轴，震源为（0，0），检波器在x=40的井间；第一层速度为v1=
3.8km/h,增加速度为0.2km/h.
图1 均匀线性增加多层介质单炮走时场及射线路径（真实情况z 轴应倒转）
计算走时 理论走时
绝对误差 相对误差
图2 走时误差分析（真实情况z 轴应倒转）
五．结果分析；
经测试，对于水平层状，线性速度增加深地震测深模型，打靶法能较好地追踪射线得到一个较准确的走时场模型。
X/distance （km
）
Z /d e p t h (k m )。