時(shí)間：2023-05-30 10:26:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電磁波的實(shí)際應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：電磁場與電磁波；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
作者簡介：劉鑫（1980-），女，黑龍江佳木斯人，黑龍江科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，講師；
趙志信（1979-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，講師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院博士研究生。
基金項(xiàng)目：本文系黑龍江省教育廳“十二五”規(guī)劃課題“EIP-CDIO在電磁場與微波技術(shù)類課程教學(xué)中的應(yīng)用”（課題編號(hào)：GBD1212069）、黑龍江省高教學(xué)會(huì)十二五規(guī)劃課題“EIP-CDIO 模式下電磁場與微波技術(shù)類課程教學(xué)改革探討”（課題編號(hào)：HGJXH C110902）、黑龍江科技大學(xué)教研項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）14-0073-02
“電磁場與電磁波”課程是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它是在“大學(xué)物理”（電磁學(xué)）課程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究電磁場與電磁波的基本屬性、描述方法、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、與物質(zhì)的相互作用及其應(yīng)用。“電磁場與電磁波”是“微波技術(shù)”、“移動(dòng)通信”、“光纖通信”等相關(guān)課程的前續(xù)課程，可見該課程在通信工程專業(yè)課程體系中的重要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程時(shí)普遍反映難度很大。以下針對本課程的特點(diǎn)，就教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行探討。
一、“電磁場與電磁波”課程特點(diǎn)
1.所需基礎(chǔ)知識(shí)面廣
“電磁場與電磁波”課程是以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)等課程為基礎(chǔ)，所涉及的內(nèi)容很廣。因此要想學(xué)好這門課，必須有很好的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。
2.推導(dǎo)多、計(jì)算難
“電磁場與電磁波”課程中所涉及的公式和推導(dǎo)很多且計(jì)算難度大，許多結(jié)論是由推導(dǎo)總結(jié)而得到的。推導(dǎo)中需要用到大量的矢量運(yùn)算、微分方程、積分方程等，過程非常復(fù)雜。
3.課時(shí)少、內(nèi)容多
由于教學(xué)大綱的重新修訂，“電磁場與電磁波”課程的學(xué)時(shí)由54學(xué)時(shí)調(diào)整為45學(xué)時(shí)，但教學(xué)內(nèi)容并沒有做大的調(diào)整，主要包括靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜態(tài)場邊值問題、時(shí)變電磁場、平面電磁波、導(dǎo)行電磁波等。[1]
二、教學(xué)內(nèi)容和方法的研究
1.針對不同的學(xué)生講授不同的內(nèi)容
筆者所在高校通信工程專業(yè)學(xué)生分為二本生和三本生，二者在教學(xué)計(jì)劃中的差別之一是三本生在“電磁場與電磁波”課程后沒有“微波技術(shù)”課程。這就要求針對二者在教學(xué)內(nèi)容上有區(qū)分。導(dǎo)行電磁波在“微波技術(shù)”課程中會(huì)有深入的講解，因此針對二本生可以不講授這部分內(nèi)容，針對三本生則需要講授。
2.理清思路，圍繞“一條線”展開電磁場理論教學(xué)
學(xué)生在學(xué)習(xí)“電磁場與電磁波”課程時(shí)感覺內(nèi)容多且條理性差，在課上對于講授內(nèi)容不知如何定位，不了解各個(gè)章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，這就導(dǎo)致學(xué)生思路不清晰，進(jìn)而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對這一情況，在上課時(shí)要給學(xué)生理清思路。
針對《電磁場與電磁波》教材，[2]說明其章節(jié)安排。教材分為數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)部分（第1章）、電磁場部分（第2-5章）和電磁波部分（第6-8章）。電磁場根據(jù)時(shí)間變化特性可分為靜態(tài)場（第2-4章）和時(shí)變場（第5章）。靜態(tài)場包括靜電場、恒定電場和恒定磁場。電磁場部分圍繞亥姆霍茲定理展開研究，亥姆霍茲定理講述的是在空間有限區(qū)域的任一矢量場由它的散度、旋度和邊界條件唯一確定。[2]亥姆霍茲定理說明研究一個(gè)矢量場必須要研究該場的散度、旋度和邊界條件，而場的散度、旋度又構(gòu)成場的基本方程。此外，研究場時(shí)還可以借助輔助量，輔助量一般為位函數(shù)和場能量。因此，電磁場理論的“一條線”可以歸納為“基本方程（散度、旋度）—邊界條件—位函數(shù)—場能量”。表1以邊莉編著的《電磁場與電磁波》教材中靜電場、恒定磁場和時(shí)變電磁場為例說明“一條線”對應(yīng)的內(nèi)容。由于恒定電場與靜電場有可比擬性，因此對于恒定電場可以采取與靜電場相比較的方法來教學(xué)。學(xué)生通過表1對電磁場理論部分的主要內(nèi)容能夠產(chǎn)生較有條理性的認(rèn)識(shí)，在上課時(shí)知道所學(xué)知識(shí)在整個(gè)電磁場知識(shí)體系中的位置，學(xué)習(xí)時(shí)不會(huì)抓不到頭緒。
3.教學(xué)中結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生初步的科研能力
由于電磁場與電磁波理論性強(qiáng)，在教學(xué)中要結(jié)合實(shí)際講解理論，例如講授電磁波在介質(zhì)中透射時(shí)，解釋日常用到的微波爐工作原理。微波在穿過有耗介質(zhì)（含水分子的食物）時(shí)，使水分子產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，水分子之間發(fā)生激烈的摩擦和碰撞，進(jìn)而產(chǎn)生熱量，加熱含水的食物。在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中教師不斷地解答現(xiàn)實(shí)中的各類現(xiàn)象，可以促使學(xué)生激發(fā)更強(qiáng)的求知欲，從而使學(xué)生能夠主動(dòng)地學(xué)習(xí)。
除了課堂上的教學(xué)要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生課后以課程中的某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，查閱相關(guān)科研文章。例如，講到電磁波在介質(zhì)中傳播特性時(shí)，結(jié)合黑龍江科技學(xué)院礦業(yè)特色，要求學(xué)生下載并閱讀文章《“電磁場理論”課程教學(xué)中兩個(gè)實(shí)例的應(yīng)用》，[3]并要求學(xué)生回答手機(jī)能否應(yīng)用于煤礦井上與井下的透地通信。學(xué)生通過對文章的查找、自學(xué)，對知識(shí)點(diǎn)做進(jìn)一步的掌握，可以從中獲得成就感，同時(shí)有益于培養(yǎng)學(xué)生初步的科研能力。
4.多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合
傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是教學(xué)速度較慢，留給學(xué)生思考的時(shí)間較多，使其能跟上教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生注意力容易集中。它的缺點(diǎn)是耗時(shí)多，且不容易展示圖片，對動(dòng)態(tài)顯示更是無能為力。多媒體教學(xué)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了板書教學(xué)的缺點(diǎn)，例如法拉第電磁感應(yīng)定律、均勻平面波極化和傳播等等通過多媒體可以動(dòng)態(tài)地演示給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生的理解能力，加深學(xué)生的印象，提高教學(xué)效果。
多媒體教學(xué)方法雖然優(yōu)點(diǎn)多，但不能一味使用而放棄板書。多媒體反映的信息量大，教學(xué)速度快，如果大量使用多媒體會(huì)使學(xué)生跟不上教師的節(jié)奏。一旦聽不懂，學(xué)生會(huì)厭倦學(xué)習(xí)，形成惡性循環(huán)。因此，采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方式更適宜。對于重點(diǎn)內(nèi)容還是使用板書比較好，過于煩瑣且只需了解的推導(dǎo)過程、例題題目、圖片、動(dòng)態(tài)演示等采用多媒體比較適合。
5.教與練并重，認(rèn)真批改作業(yè)
在“電磁場與電磁波”的教學(xué)中，有必要給學(xué)生留一些課后的作業(yè)，從而鞏固課堂上的學(xué)習(xí)。學(xué)生在課堂上聽懂教師的講解，通過課后的練習(xí)將課堂上知識(shí)的掌握情況反饋給教師，使得教師更好地掌握學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，在課堂上予以重點(diǎn)講解。從作業(yè)情況看，部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，抄襲他人作業(yè)，這樣會(huì)導(dǎo)致教師對學(xué)生掌握情況的判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤。針對這種情況，有必要在第一次作業(yè)中找出作業(yè)雷同的學(xué)生進(jìn)行談話，必須在抄襲剛一出現(xiàn)時(shí)就將其遏制在萌芽狀態(tài)。筆者在教學(xué)中針對作業(yè)抄襲情況采取過上述辦法，個(gè)別抄襲情況還存在，但總體上明顯下降。
6.健全考核機(jī)制
為了加強(qiáng)對教學(xué)過程的監(jiān)管，采用8+2的考核機(jī)制，即總成績中期末考試占80%，平時(shí)成績占20%。平時(shí)成績包括課堂表現(xiàn)（出勤、課堂回答問題等）、作業(yè)和期中考試。平時(shí)成績的考核可以使學(xué)生提高對課程的重視程度，必要時(shí)可以采取一些壓制手段。例如課堂提問回答錯(cuò)誤的學(xué)生扣1分，回答正確加1分。這樣教師可以向不認(rèn)真聽課的學(xué)生提問，提醒其集中注意力。而回答問題的正確與否關(guān)系到期末成績，所以回答錯(cuò)誤的學(xué)生會(huì)期望在下一次被提問時(shí)能夠回答正確而補(bǔ)得1分。通過這種方式可以有效地管理表現(xiàn)不理想的學(xué)生。
期末考試采取閉卷考試方式，而期中考試采取“一張紙開卷”的考試方式。所謂“一張紙開卷”是指在考試時(shí)學(xué)生可以參考自己帶的一張A4紙進(jìn)行答題，考試前學(xué)生可以在紙的正反面手寫與課程相關(guān)的任何內(nèi)容。“一張紙開卷”，有效地督促學(xué)生對上半學(xué)期所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納和總結(jié)，教師通過一張紙的書寫內(nèi)容以及答題情況對學(xué)生上半學(xué)期的學(xué)習(xí)情況有所掌握，考試過后可以針對學(xué)生普遍沒有掌握好的知識(shí)點(diǎn)重新講解。教師針對這些內(nèi)容可以反思教學(xué)方法的不足之處，以便在新一輪上課時(shí)有所改進(jìn)。此外，通過期中考試教師可以在下半學(xué)期對成績不好的學(xué)生加強(qiáng)管理。考試題目題型應(yīng)該多樣化，包括是非判斷題、選擇題、填空題、計(jì)算題、證明題等題型，從多方面考核學(xué)生。
三、結(jié)束語
“電磁場與電磁波”課程理論性很強(qiáng)，存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的情況。我們在注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，把教學(xué)內(nèi)容歸納成一條主線，教學(xué)中結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生初步的科研能力，多方面對學(xué)生進(jìn)行考核。從學(xué)生的反饋情況來看，這些做法取得了一定的成績。
參考文獻(xiàn)：
[1]張昕.電磁場與電磁波[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2008.
【關(guān)鍵詞】高職物理 電磁波 電磁場
【中圖分類號(hào)】G718.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）01-0209-02
引言
隨著微波、磁場技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁場、電磁波知識(shí)的教學(xué)成為了當(dāng)前高職物理課程教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。尤其是對于高職學(xué)校機(jī)電專業(yè)學(xué)生而言，電磁場與電磁波教學(xué)尤其重要，是必不可少的內(nèi)容。但是近幾年來，隨著高職院校的擴(kuò)招，高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不夠高是客觀問題，所以在高職物理教學(xué)的過程中保證高職學(xué)生高效的學(xué)習(xí)尤為重要。本文將從高職機(jī)電專業(yè)物理教學(xué)實(shí)際出發(fā)，探討高職物理課中電磁場與電磁波教學(xué)的具體策略，希望能為提高高職物理課程電磁場與電磁波教學(xué)水平起到一定的積極作用。
1.高職物理課程中電磁場與電磁波內(nèi)容的特點(diǎn)
電磁場和電磁波是高職物理課程中包含豐富的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)的部分課程，是高職物理課中難教、難學(xué)的一部分。該部分內(nèi)容不但具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)還具有數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程繁瑣、概念抽象等特點(diǎn)，這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該具有較強(qiáng)的抽象思維能力、空間想象能力以及邏輯推理能力，在學(xué)習(xí)的過程中采用多樣化的分析方法。毋庸回避，而這對基礎(chǔ)不是很扎實(shí)的高職學(xué)生具有一定的難度。加之，由于高職物理電磁場和電磁波的部分實(shí)踐教學(xué)成本較高，教師在教學(xué)過程中就忽略了這部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中對學(xué)科知識(shí)難以理解和掌握，導(dǎo)致學(xué)生對電磁波和電磁場的相關(guān)知識(shí)理解不夠深入，難以融會(huì)貫通。
例如，在電磁波與電磁場的教學(xué)過程中，通常是以麥克斯韋的電磁場基本理論為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上分析并論述“電磁場與電磁波”的相關(guān)內(nèi)容。在該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，由于學(xué)生物理、數(shù)學(xué)知識(shí)以及抽象思維能力的不足，導(dǎo)致學(xué)生在理解電磁理論方程的過程中出現(xiàn)了似懂非懂、知其然而不知其所以然的問題。這些特點(diǎn)都要求對現(xiàn)代高職物理教學(xué)方式進(jìn)行改革。
2.教學(xué)方法的選擇
在采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法過程中，高職物理課中的電磁場與電磁波教學(xué)主要注重理論教學(xué)，而實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容所占的比例相對較小。這首先給學(xué)生形成了一個(gè)該部分內(nèi)容實(shí)用性不強(qiáng)的印象，導(dǎo)致高職學(xué)生完全失去了學(xué)習(xí)動(dòng)力。同時(shí)，該部分內(nèi)容還存在著考核內(nèi)容較為單一，絕大部分情況是通過筆試考試分?jǐn)?shù)決定考核成績，沒有對高職學(xué)生的動(dòng)手能力進(jìn)行鍛煉與考核。基于此，在高職物理課中的電磁場與電磁波教學(xué)過程中應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手改革：
2.1 將提高學(xué)生興趣作為主要目標(biāo)，以實(shí)踐應(yīng)用作為教學(xué)組織的主要內(nèi)容
在教學(xué)過程中，從機(jī)電專業(yè)工程應(yīng)用以及工程實(shí)踐的角度出發(fā)，以具體的實(shí)際問題為突破口，對課本的內(nèi)容進(jìn)行講授，采用理論聯(lián)系實(shí)際的方式，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過程中注重理論知識(shí)以及理論知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用實(shí)例介紹，諸如電磁場理論在現(xiàn)代通信衛(wèi)星、電磁波技術(shù)在醫(yī)療、生物及化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2 充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容
隨著現(xiàn)代電磁技術(shù)的迅速發(fā)展，高職物理教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該在基礎(chǔ)內(nèi)容和知識(shí)方面進(jìn)行持續(xù)的更新，尤其是在電磁技術(shù)的應(yīng)用方面，應(yīng)該通過持續(xù)更新的方式方能充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于更新教學(xué)內(nèi)容的方式，利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)有效的途徑。這不但要求教師在教學(xué)過程中充分應(yīng)用信息網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還應(yīng)該積極地引導(dǎo)學(xué)生正確合理地使用網(wǎng)絡(luò)資源，對電磁學(xué)科發(fā)展與應(yīng)用的最新動(dòng)態(tài)予以認(rèn)識(shí)。教師在教學(xué)的過程中則重點(diǎn)關(guān)注電磁技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在對原有經(jīng)典理論知識(shí)進(jìn)行分析、講解的同時(shí)，適當(dāng)?shù)卦黾有碌睦碚摷皯?yīng)用技術(shù)，對教學(xué)講義進(jìn)行持續(xù)更新、充實(shí)和完善。
2.3 淡化理論公式的推導(dǎo)過程
電磁波理論公式的推導(dǎo)是一個(gè)較為復(fù)雜而繁瑣的過程，它對高等數(shù)學(xué)以及電磁學(xué)等都有較高的要求。但是，從高職學(xué)生的實(shí)際情況以及學(xué)生工作過程中的實(shí)際應(yīng)用來看，學(xué)生只需要對各個(gè)微波元器件的工作原理進(jìn)行了解，在此基礎(chǔ)上對元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與尺寸等進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)即可，并不需要太多的數(shù)學(xué)理論知識(shí)。因此，高職教師在教學(xué)的過程中可以適當(dāng)?shù)貙碚摴接枰缘@樣不但消除了學(xué)生畏難的情緒，同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2.4 綜合采用多種教學(xué)方法
當(dāng)前高職物理教學(xué)過程中，主要采用的教學(xué)方法包括利用仿真軟件教學(xué)和多媒體教學(xué)兩種主要的方式。其中，仿真軟件教學(xué)方式給學(xué)生提供了一個(gè)真實(shí)的數(shù)字平臺(tái)，學(xué)生能夠通過軟件設(shè)計(jì)出元器件。在教學(xué)中充分的利用仿真軟件可以有效的縮短電磁理論計(jì)算的時(shí)間，同時(shí)還可以顯著的提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。
而多媒體教學(xué)具有圖、文、聲并茂的教學(xué)特點(diǎn)，所以在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)膽?yīng)用多媒體來表示電磁波元器件的外部特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，通過短片、動(dòng)畫等形式使得學(xué)生能夠?qū)φn本上的理論知識(shí)形成一個(gè)更加深刻、直觀的理解。
同時(shí)，對于條件不夠成熟的高職院校而言，在教學(xué)的過程中可以通過形象化的教學(xué)方式提高電與磁物理教學(xué)的水平。例如，在教授“運(yùn)動(dòng)的電場產(chǎn)生磁場”的教學(xué)內(nèi)容方面時(shí)，長直導(dǎo)線長為L，其中通過電流I，則與導(dǎo)線距離為r處的磁通密度為B，
這時(shí)，長直導(dǎo)線周圍的磁感線應(yīng)該是一個(gè)沿著垂直導(dǎo)線平面內(nèi)的同心圓，可以采用右手螺旋定則的方式予以表示，可以用圖1表示。
而從形象化教學(xué)的角度出發(fā)，設(shè)想伴隨著運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生了一個(gè)運(yùn)動(dòng)的電場，而運(yùn)動(dòng)的電場又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)的磁場。如圖2所示，當(dāng)載流導(dǎo)線的電子以速度做定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線截面中的正離子被認(rèn)為是靜止不動(dòng)的，而正離子所產(chǎn)生的靜電場與電子產(chǎn)生的靜電場則出現(xiàn)相互抵消的現(xiàn)象。但是，由于正離子靜止不動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)電子所產(chǎn)生的電場并沒有被抵消。然而，由于正離子沒有運(yùn)動(dòng)，從而伴隨運(yùn)動(dòng)電子的運(yùn)動(dòng)電場所產(chǎn)生的磁場沒有抵消。這時(shí)，在導(dǎo)線長為L，半徑為r的圓柱面之上，導(dǎo)線的線電荷密度為ρ，則在該圓柱面上所產(chǎn)生的電通量是：
電通量=E×S=E2πrL。
由高斯定理有：
則與導(dǎo)線相距πr距離的運(yùn)動(dòng)電場的場強(qiáng)E=。
2.5 積極開展互動(dòng)式的教學(xué)方式
在新的教學(xué)理念之下，學(xué)生是整個(gè)教學(xué)過程的主體。因此，教師在教學(xué)過程中通過互動(dòng)式的教學(xué)方法，讓學(xué)生帶著自己的知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)、思考、靈感、興致參與活動(dòng)，這樣可以為他們萌發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力提供良好的契機(jī)。為了形成較好的學(xué)習(xí)氛圍，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生提問。教師可以在電磁場或者電磁波結(jié)束之后進(jìn)行分組討論，通過這種方式能有效的提高他們學(xué)好高職物理課程的積極性與信心。同時(shí)，教師還應(yīng)該強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)提高學(xué)生對知識(shí)的理解與鞏固，鍛煉學(xué)生的整體應(yīng)用能力，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，及時(shí)的更新課程內(nèi)容，對教學(xué)講義進(jìn)行逐步的完善，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于高職物理的理論性較強(qiáng)，因此在教學(xué)的過程中還可以采用上述形象化的教學(xué)方式來加強(qiáng)學(xué)生對理論知識(shí)的理解，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對所學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與掌握。
2.6 對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計(jì)
電磁場與電磁波的內(nèi)容具有理論性較強(qiáng)、內(nèi)容枯燥以及思維抽象等特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生難以提起興趣進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中容易出現(xiàn)走神等現(xiàn)象。這時(shí)，教師應(yīng)該以提高學(xué)生興趣為首要目的，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)尤為重要。在實(shí)際的講授過程中，將重點(diǎn)放在電磁學(xué)的基本概念以及基本理論的闡釋方面；而在實(shí)踐課程的教學(xué)過程中，結(jié)合課程教學(xué)的主要內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)幾個(gè)經(jīng)典的案例，在每次課程進(jìn)行之前都從工程實(shí)際出發(fā)，提起學(xué)生的學(xué)習(xí)胃口，接下來的課程教學(xué)內(nèi)容自然能夠達(dá)到預(yù)期的效果。
結(jié)語：
本文在對高職物理課程中電磁場與電磁波的教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行論述的同時(shí)，對高職物理課程電磁場與電磁波的教學(xué)策略進(jìn)行分析。同時(shí)，以具體的教學(xué)內(nèi)容為例探討了電磁場與電磁波的教學(xué)策略，對提高高職物理課程中電磁場與電磁波的教學(xué)水平具有一定的積極作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]錢大慶. 高職物理形象法教學(xué)中電磁場概念的解讀[J]. 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2009，6（5）：26-28.
關(guān)鍵詞 《電磁場與電磁波》 教學(xué)改革 教學(xué)效果
中圖分類號(hào)：O441-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2015）21-0006-02
《電磁場與電磁波》是普通高等學(xué)校電子信息類、電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要研究宏觀電磁場的基本規(guī)律及分析計(jì)算方法，為采用“場”的觀點(diǎn)解決實(shí)際電磁問題和今后在這一領(lǐng)域的繼續(xù)深造打下較扎實(shí)的基礎(chǔ)。隨著電子信息和通信系統(tǒng)的發(fā)展，我國對電磁場與電磁波工程技術(shù)的研究也發(fā)展迅速。因此，為適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)目標(biāo)，如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)開好該課程是急需解決的問題。我們在課程教學(xué)過程中，努力摸索合適的教學(xué)方法，以期提高教學(xué)效果。
一、充分利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源
《電磁場與電磁波》課程涉及較多抽象理論、概念以及大量的公式、定理及復(fù)雜的計(jì)算過程，如果只使用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方法，學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)興趣。而多媒體課件可以提供文字、圖像和聲音等多方面的信息，更以形象、生動(dòng)、直觀的方式展現(xiàn)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，有助于學(xué)生很快抓住學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。并且對于較為復(fù)雜的場，我們可以借助MATLAB、電磁仿真軟件等進(jìn)行仿真和數(shù)值計(jì)算，將場的分布等做成動(dòng)畫直觀演示給學(xué)生，使抽象的問題形象化。教學(xué)內(nèi)容以圖文并茂的多媒體手段呈現(xiàn)，能從多角度吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生興趣。且使用多媒體教學(xué)，擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。適當(dāng)?shù)陌鍟虒W(xué)配合形象生動(dòng)的多媒體展示，可以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源越來越豐富，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，擴(kuò)展課堂教學(xué)空間，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足。學(xué)生可上網(wǎng)搜索相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，拓寬學(xué)習(xí)渠道，開拓學(xué)習(xí)思路，加深對課堂知識(shí)的掌握。還可將課程的資料上傳至網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生利用課余時(shí)間查閱、學(xué)習(xí)，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。通過網(wǎng)絡(luò)途徑，積極引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源了解學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)以及熱點(diǎn)問題，進(jìn)行自主的探究式學(xué)習(xí)，將理論運(yùn)用于實(shí)際。
二、教學(xué)內(nèi)容體系的優(yōu)化
從我校學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，通過多方比較，我們最終選擇了鄭鈞編著的《電磁場與電磁波》作為主要教材，該教材由淺入深，內(nèi)容編排較為合理和連貫，理論的系統(tǒng)性和邏輯性較好。《電磁場與電磁波》課程是先修課程《大學(xué)物理》的延續(xù)，需注意前后課程的銜接，同時(shí)避免授課內(nèi)容的重復(fù)性。以往課程教學(xué)中，根據(jù)教材的內(nèi)容編排講授會(huì)導(dǎo)致對靜態(tài)場的授課時(shí)間較多，可是其基本理論學(xué)生在學(xué)習(xí)《大學(xué)物理》時(shí)卻已學(xué)過，學(xué)生覺得沒有吸引力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果欠佳。時(shí)變場的內(nèi)容是本課程的授課重點(diǎn)，同時(shí)也是考核的重點(diǎn)，課時(shí)卻相對不足，很難保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。因此，有必要對課程知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，縮減靜態(tài)場授課學(xué)時(shí)，增加時(shí)變場授課學(xué)時(shí)，這樣的課時(shí)分配更顯合理性。對靜態(tài)場的教學(xué)，教師以講解重難點(diǎn)為主，學(xué)生課下自學(xué)部分內(nèi)容為輔。時(shí)變場授課內(nèi)容包括電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、波動(dòng)方程，時(shí)諧電磁場，到平面波的傳播及平面邊界的入射，波導(dǎo)及天線，學(xué)時(shí)數(shù)的增多使得時(shí)變場的學(xué)習(xí)更為系統(tǒng)和全面，學(xué)生可以較為牢固地掌握時(shí)變場的分析思路和計(jì)算方法，從而系統(tǒng)地了解電磁場與電磁波的理論。
三、案例式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
電磁場理論有廣泛的應(yīng)用背景，因此在課堂授課中教師可以增加與理論密切相關(guān)的應(yīng)用背景知識(shí)，列舉一些工程實(shí)踐和日常生活中電磁理論應(yīng)用的案例。案例式教學(xué)是將理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生直接了解理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，不僅活躍課堂的氛圍，避免學(xué)生分散注意力，而且有助于開闊學(xué)生的思路，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到本課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。我們選取了如電磁輻射與電磁污染、靜電復(fù)印工作原理、醫(yī)學(xué)中的微波治療、磁共振成像技術(shù)、噴墨打印機(jī)、靜電屏蔽、多普勒雷達(dá)等內(nèi)容作為案例，進(jìn)一步結(jié)合課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納講解，讓學(xué)生從案例中更深刻地了解教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維與創(chuàng)新思維。也可以介紹學(xué)科發(fā)展前沿，比如“電磁隱形衣”“電磁黑洞”等，結(jié)合課程內(nèi)容提出問題進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。
總之，在電子信息迅速發(fā)展、電磁應(yīng)用越來越廣泛的背景下，課題組教師經(jīng)過多年的不懈努力，《電磁場與電磁波》課程教學(xué)實(shí)踐取得了一定成效，教學(xué)效果得到明顯改善。當(dāng)然，還有許多工作需要進(jìn)一步完善，我們一定會(huì)在今后的教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:探地雷達(dá);橋梁橋面;缺陷檢測
中圖分類號(hào):U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2010)07-0028-03
在橋梁病害中,由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降,致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整順適,從而使車輛駛過橋頭時(shí),產(chǎn)生輕微或嚴(yán)重跳車。橋后臺(tái)背沉降也是目前國內(nèi)城市道路較常見的病害,而且隨著城市道路橋梁建設(shè)的加快,交通流量的增加,這個(gè)問題越來越突出。橋頭沉降跳車不但影響車速,影響行車質(zhì)量,也會(huì)影響橋梁使用壽命;由于路面瀝青材料的老化,極易造成上部的瀝青混凝土砼鋪裝層由于沉降而破壞,這種破壞的直接結(jié)果是路面開裂,地表水沿裂縫下滲直接沖刷臺(tái)背填土,導(dǎo)致臺(tái)背填土變形或者流失,最終使得該處路基發(fā)生沉降,破壞了受力結(jié)構(gòu),出現(xiàn)空洞、路面沉陷的嚴(yán)重問題。
近年來地質(zhì)雷達(dá)在路面、橋面的探測工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用,它具有探測精度高,探測時(shí)間短,探測深度可控等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是在地質(zhì)雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用中,仍然存在著一些問題。例如讀圖難度較大,需要大量工程經(jīng)驗(yàn)等。因此,本文在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上,對地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié),并結(jié)合工程實(shí)例對地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用進(jìn)行了全面的描述。
一、地質(zhì)雷達(dá)探測原理
探地雷達(dá)作為路面檢測的一項(xiàng)新技術(shù),具有連續(xù)無損探測、高效、高精度等優(yōu)點(diǎn)。該方法既能準(zhǔn)確地提供城市道路面層和基層的厚度參數(shù),同時(shí)又可以探測路基內(nèi)存在的病害隱患及其結(jié)構(gòu)缺陷,有助于道路養(yǎng)護(hù)管理部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)和盡早處理,確保道路行車的安全暢通。探地雷達(dá)由主機(jī)、天線和配套軟件等幾部分組成,根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性,發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波,當(dāng)其遇到地下不均勻體(界面)時(shí)會(huì)反射一部分電磁波,其反射系數(shù)主要取決于地下介質(zhì)的介電常數(shù),雷達(dá)主機(jī)通過對此部分的反射波進(jìn)行適時(shí)接收和處理,達(dá)到探測識(shí)別地下目標(biāo)物的目的,如圖1、圖2所示:
電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度是不變的,因此根據(jù)探地雷達(dá)記錄上的地面反射波與地下反射波的時(shí)間差ΔT,即可據(jù)下式算出基層異常的埋藏深度H:
H=V?ΔT/2 (1)
式中,H即為目標(biāo)層厚度;V是電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度,其大小由下式表示:
式中,C是電磁波在大氣中的傳播速度,約為3×108 km/s;ε為相對介電常數(shù),取決于地下各層構(gòu)成物質(zhì)的介電常數(shù)。
雷達(dá)波反射信號(hào)的振幅與反射系統(tǒng)成正比,在以位移電流為主的低損耗介質(zhì)中,反射系數(shù)可表示為:
式中:ε1、ε2分別為上下介質(zhì)的介電常數(shù)。
由上式可知,反射信號(hào)的強(qiáng)度主要取決于上、下層介質(zhì)的電性差異,電性差越大,反射信號(hào)越強(qiáng),對于非磁性介質(zhì),電磁波的反射特性僅與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。城市道路為層狀結(jié)構(gòu),均為非磁性介質(zhì),各層介質(zhì)的介電常數(shù)有明顯的差異,它們之間能形成良好的電磁波反射界面。探地雷達(dá)發(fā)射的電磁波脈沖向下傳播遇到這些反射界面時(shí),就會(huì)產(chǎn)生發(fā)射。當(dāng)結(jié)構(gòu)層發(fā)生破損(如出現(xiàn)空洞、裂縫、脫空等),在雷達(dá)資料中便會(huì)出現(xiàn)明顯的特征反射,如:脫空時(shí)將產(chǎn)生夾層反射,空洞會(huì)產(chǎn)生繞射等;當(dāng)結(jié)構(gòu)層因透水性問題而使某層含水量增大,或出現(xiàn)軟弱夾層時(shí),介電常數(shù)將明顯增大,在資料中就可以得到高含水性的反射;且探地雷達(dá)具有極高的探測精度,在道路的結(jié)構(gòu)層劃分、病害檢測、隱患調(diào)查中具有良好的檢測效果。
各類巖石、各類土的電磁學(xué)性質(zhì)有了很多的研究和測定。空氣是自然界中電阻率最大、介電常數(shù)最小的介質(zhì),電磁波速最高,衰減最小。水是自然界中介電常數(shù)最大的介質(zhì),電磁波速最低。干燥的巖石、土和混凝土其電磁參數(shù)雖有差異,但差異不大,基本上多數(shù)屬于高阻介質(zhì),介常數(shù)在4～9之間,屬中等波速介質(zhì)。但是由于各類巖土不同的孔隙率和飽水程度,顯現(xiàn)出較大的電磁學(xué)性質(zhì)差異。這些差異表現(xiàn)在介電常數(shù)和電導(dǎo)率方面,決定了不同巖性對應(yīng)不同的波速和不同的衰減。
二、應(yīng)用實(shí)例
勘察所用儀器為意大利IDS公司生產(chǎn)的RIS_K2-0型雷達(dá),根據(jù)現(xiàn)場情況,選用400MHz天線工作,具體測試參數(shù)見表1:
(一)簡介
浙江省某橋建于1988年,全橋長273米,主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁,橋墩為鋼筋混凝土空心墩。
(二)測線布置與工作量完成情況
沿車輛通行方向南測引道布置測線5條,測線號(hào)分別為:02線、03線、04線、05線、11線;沿紹興路方向北測引道布置測線5條,側(cè)線號(hào)分別為:06線、07線、08線、09線、10線,測線長均為30米。測線布置示意圖如圖3所示:
工作量完成情況:
縱測線:10條×30米/條=300米。
(三)勘察結(jié)果分析
所有結(jié)果均在普通模式下查找存在缺陷的位置。進(jìn)行Move to Start處理,并在map_cl_01模式下觀察道路層狀結(jié)構(gòu)的完整性。在map_cl_01模式下路面瀝青面層呈藍(lán)色,墊層呈紅色,基層呈現(xiàn)紅藍(lán)交替的層狀結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象是由于瀝青面層與墊層介電常數(shù)差異較大,且墊層介電常數(shù)大于瀝青面層,反射雷達(dá)波反相且反射強(qiáng)烈。
02～05線:02～06線典型區(qū)段如圖4所示。02～06線不存在明顯的缺陷,圖中可見,地基層厚實(shí),反射強(qiáng)烈,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
06線:06線位置如圖5所示。06線自起始點(diǎn)12米以后的部分尚在施工,路面未鋪裝。從圖5中可以看到在12米處雷達(dá)圖像出現(xiàn)明顯的跳動(dòng),且同性軸出現(xiàn)錯(cuò)位,與實(shí)際情況符合很好。
07～09線:07～09線位置如圖6所示。07～09線不存在明顯的缺陷,其典型區(qū)段如圖6所示。圖中可見,地基層厚實(shí),反射強(qiáng)烈,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
10線:10線位置如圖7所示。從圖7中可見,在路面下距起始點(diǎn)7m存在疑似金屬管線物體,物體呈現(xiàn)正相雷達(dá)反射且反射強(qiáng)烈,反射曲線呈近似雙曲線,圖中13.5～16m處0.5～1.5m深處存在似高含水區(qū)。其它位置雷達(dá)探測圖如圖8的典型區(qū)段。從圖8中可見,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
三、結(jié)論
根據(jù)以上的雷達(dá)探測圖像分析并結(jié)合已有的對垂直于行車方向進(jìn)行探測所得結(jié)果得出如下結(jié)論:該橋橋臺(tái)后背基本完好,部分存在疑似沉陷、松散、高含水等區(qū)域等缺陷。該探測結(jié)果與后期鉆孔取樣所得結(jié)果符合很好。因此,本次地質(zhì)雷達(dá)探測是成功的。
地質(zhì)雷達(dá)探測具有經(jīng)濟(jì),高效,非破壞性等優(yōu)點(diǎn),探測精度高,分辨率高。在公路橋橋面破損長期動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面必將有廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]李大心.探地雷達(dá)方法與應(yīng)用[M].北京:地質(zhì)出版社,l994.
（中鐵十二局第二工程有限公司，重慶401120）
摘要院對超前探孔進(jìn)行深入研究的主要目的是為了探索其實(shí)用性，通過各個(gè)方面反饋出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，判斷出其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性和應(yīng)用價(jià)值。通過對此方面的研究，可以更好地學(xué)習(xí)到超前探孔方法，并判斷超前探孔方法的實(shí)際意義。以合肥地鐵網(wǎng)（鏈接各市區(qū)的主線）地下區(qū)間施工為例，講述了地下鉆孔爆破的方法打穿避免巖溶涌突水，以及針對砂層洞發(fā)育地區(qū)使用的工程施工流程和先進(jìn)的抵制類型探測技術(shù)。
關(guān)鍵詞 院地下鉆孔爆破；巖溶區(qū)涌突水；鉆孔灌注法；井間電磁波CT 法；地質(zhì)勘探
中圖分類號(hào)院U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼院A 文章編號(hào)院1006-4311（2015）27-0145-02
0 引言
隨著地下工程的增多，超前探孔的施工在地質(zhì)勘探中的位也不斷提升，也就體現(xiàn)出超前探孔在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，因?yàn)樾枨罅坎粩嘣黾樱瑫r(shí)在此方面的要求也就不斷提高。另一方面因?yàn)樵趯?shí)際操作中遇到的困難暫沒有更好的解決方法，因此要重新探索這一領(lǐng)域。對超前探孔技術(shù)的研究是為了地下工程建設(shè)的順利實(shí)施，超前探孔技術(shù)就為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1 超前探孔技術(shù)確定砂層洞的方位
超前探孔為進(jìn)一步查清重要構(gòu)造物及路基的工程地質(zhì)條件，為防止工程中遇到阻礙進(jìn)程的地質(zhì)危害，要求對本項(xiàng)目施工前進(jìn)行地質(zhì)鉆探工作，其目的是為工程地基處理提供準(zhǔn)確參數(shù)，為確定樁長提供定量計(jì)算指標(biāo)，為巖溶處理措施提供地質(zhì)依據(jù)。超前探孔主要分為四種方法：淤井間電磁波法加；于雷達(dá)掃描法；盂長螺旋引孔技術(shù)加；榆超高密度電法。
淤井間電磁波法是可以用來勘探斷層砂層洞和地質(zhì)巖塌陷以及多水區(qū)等許多對地下工程不利的自然因素，灰色地區(qū)代指電阻率低的物質(zhì)，黑色地區(qū)代指高電阻率物質(zhì)，剩下地區(qū)是電阻率在高阻與低阻兩者范圍以內(nèi)的物質(zhì)。由于受到成受到承受物的材質(zhì)影響，井間電磁波法多用于馬路邊的自行車道的地質(zhì)勘探。井間電磁波法其實(shí)是通過電流兩端電極的規(guī)格和排陣方式來，觀察需要進(jìn)行地下建設(shè)地質(zhì)中的電力場分布，從而達(dá)到對建設(shè)地區(qū)電阻率勘探的效果。
于在跨越路段處普遍會(huì)使用雷達(dá)掃描法。它的主要好處在于，能夠再更短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)更加地質(zhì)勘探快速。雷達(dá)掃描法是通過放射出高頻率的電磁波，當(dāng)遇到不同的阻礙物以后再反射出另外一種電磁波，通過儀器計(jì)算得出地下的巖層種類。井間電磁波法和雷達(dá)掃描法呈現(xiàn)的效果較為明顯。
盂長螺旋引孔技術(shù)其實(shí)是地質(zhì)勘探的一種方法，鉆孔勘探使用的機(jī)器是ZJ40J 型鉆孔機(jī)，使用了猛烈撞擊外加回旋以及套管、砂漿護(hù)邊、不銹鋼與金剛石鑲嵌的鉆如方法。不同巖層的巖芯按地質(zhì)順序擺放到巖芯盒中，要及時(shí)地獲取鑒定數(shù)據(jù)，然后用高清相機(jī)記錄每一個(gè)鉆孔和巖芯，勘測孔洞分布在巖溶的成長地區(qū)兩旁的孔道線上，孔道外圍2耀5m 以及孔道左右線之間，安插多條勘測的線路，隨著勘測線按照高度差為5m 的間隙分布著鉆孔，勘測的鉆孔深度大致到達(dá)地下建筑底端以下的6m。
榆超高密度電法是一種地下電磁波探測技術(shù)，是通過借助物質(zhì)的電阻率不同區(qū)分出不同影像的技術(shù)，工作方式與井間電磁波法相近，只是比一般的井間電磁波法更加節(jié)省時(shí)間。使用的器材是擁有WGMD-9 系統(tǒng)多通道數(shù)據(jù)采集技術(shù)超高密度多方位直流電法勘測等多種有利條件的儀器，勘測線路的導(dǎo)向重在截取地鐵隧道的方向，借助處在地鐵隧道兩側(cè)的鉆孔進(jìn)行越孔是電阻率超高密電法計(jì)算。其主要作用的寬度為26m，越孔進(jìn)行電阻率超高密度電法勘測的過程中，兩邊的鉆孔中都插入了含有為數(shù)不少電極的電纜，其中每一個(gè)電極相距0.5m，在借助鉆孔的寬度，就能夠推算出進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的電極個(gè)數(shù)，設(shè)定地下電極排布，從而對越孔計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測和研究，這樣便可以反推出隧道之間物質(zhì)的電阻率的切面分布圖。長螺旋引孔技術(shù)及超高密度電法以上兩種地質(zhì)勘測方法制出的效果較為明顯。
2 超前探針孔對砂層洞的處理技術(shù)
超前探孔在砂層洞的應(yīng)用十分廣泛，所以其重要性毋庸置疑。憑借巖層勘測的井間電磁波法在洞內(nèi)所獲得的超前探測的收獲，由地質(zhì)中巖層的形態(tài)和材質(zhì)把這些劃分為砂溝、砂槽、砂管以及砂層洞，憑借巖層的形成速度以及形態(tài)的不同，填充的材質(zhì)種類，蓄水水量的多少，以及施工過程中分為巖層中與巖層外兩種處理技術(shù)。
巖層頂超前固定。憑借超前探測的數(shù)據(jù)，巖層中能夠調(diào)控的成型范圍很小，生長的地方位于地下挖掘覆蓋面內(nèi)有著填充物質(zhì)與半填充物質(zhì)的砂層洞。蓄水巖溶的地段開鑿時(shí)的爆破必須遵守：超前探測、鉆孔灌注、鉆孔長度短、支撐維護(hù)要到位、測量數(shù)據(jù)要不斷更新、封鎖鉆孔的速度要快等要求，要在施工爆破之前必須鋪設(shè)鉆孔開展超前的灌注處理工作，依靠超前探測獲得施工前方的巖層中滲水?dāng)?shù)據(jù)，施工過程使用灌注泥漿和石灰或者水玻璃石灰液漿兩種方法，灌注的力0援4耀0援7MPa。灌注泥漿隨著施工挖掘的切面150毅的面積里鋪設(shè)，鉆孔中鋪設(shè)了50 熱扎的不銹鋼管，管厚3.36mm，每根管長4m，豎直方向每隔0.5m 鋪設(shè)為一趟而且即接著進(jìn)行施工灌注泥漿，施工中的灌注過程中混凝土用做巖層的鋪蓋，再借助巖層中往鋼管超前注漿用來鞏固工程建設(shè)進(jìn)城范圍之中松軟易碎地區(qū)，填充區(qū)的砂溝、砂槽，填堵巖層夾縫中的滲水，以防施工過程中巖層中發(fā)生突水狀況。
整個(gè)切面處進(jìn)行泥漿灌注，依靠巖層勘探得到的詳細(xì)數(shù)據(jù)，融合超前勘探技術(shù)對松軟地區(qū)的斷裂帶和一些巖層生長地段，會(huì)形成蓄水滲水的狀況，利用切面處的超前注漿手段實(shí)施鞏固。通過具體實(shí)例去分析問題：
跨越填充式砂層洞處理方法，就施工進(jìn)程里展示的巖層頂端出現(xiàn)了填充式的砂層洞，頂端120毅首先開始40伊3援36mm 的鋼管進(jìn)行超前的支撐和維護(hù)，相隔250mm，灌注水玻璃和石灰的混合漿；砂層洞覆蓋中，相隔600mm，架設(shè)起多層的材料，鉆開工程方向的灌注點(diǎn)用來為之后的灌漿加固做鋪墊，工程砂層洞的地方設(shè)置支撐維護(hù)。數(shù)據(jù)見圖1。
拼接地質(zhì)勘測井間電磁波法探測可以勘探出生長體型較大的砂層洞，需要依靠他的生長方位、形狀等使用地表處置的方法來化解砂層洞對地下工程施工的威脅，具有危險(xiǎn)性的砂層洞外處理技術(shù)的實(shí)施順序：是否符合砂層洞處治的評判標(biāo)準(zhǔn)寅確定砂層洞的高低危險(xiǎn)區(qū)域寅砂層洞處理寅砂層洞處理成果檢測。對砂層洞處理要求體積大于1.5m3 或者是半徑不小于0.5m 的砂層洞。
3 工程實(shí)例
合肥地鐵頭期施工一期進(jìn)程1、2、3 標(biāo)段包括五個(gè)區(qū)間，分別為方興大道站耀翡翠路站區(qū)間，大劇院路站耀潛山站區(qū)間，史河路站耀蒙城路站區(qū)間，阜陽路站耀合肥站區(qū)間，銅陵北路站耀北二環(huán)路站區(qū)間，線路全長76.3 公里，絕大多數(shù)采用了地下鉆洞法施工。預(yù)計(jì)時(shí)期地質(zhì)勘測報(bào)告、工程施工進(jìn)程中使用的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)資料顯示，史河路站耀蒙城路站區(qū)間段鉆孔碰到洞的概率36%，這一地區(qū)的巖溶體型推測大致是初等發(fā)育。巖溶在整條線路都有形成、形成數(shù)目居多、大大小小的砂層形態(tài)都有出現(xiàn)、想找到成垂直形態(tài)發(fā)育的熔巖很難，絕大多數(shù)的砂層都是被全部填滿或半填滿，地質(zhì)表面波動(dòng)較大，巖層表體砂溝砂槽砂隙以及砂層洞，地質(zhì)里砂層洞可能出現(xiàn)片狀分布的特征。
巖溶絕大多數(shù)在空地的泥灰?guī)r中形成，勘測中看到的砂巖洞（如圖2 所示），絕大多數(shù)砂層洞容易滲入地下工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，其中有一些處于框架的頂端外側(cè)和底端外側(cè)，砂層洞被填補(bǔ)的物體多是粘性較強(qiáng)的沙土，砂層洞頂端同摻雜大理石的碎石粘土，工程進(jìn)行時(shí)很有可能出現(xiàn)泥層涌出水突的情況以及施工地面凹陷等諸多狀況，對地下工程施工的干擾是非常嚴(yán)重的。
這些困難問題都是實(shí)際情況反饋出來的，亟需要去解決。只有采用超前探孔方法，提前詳細(xì)了解地層的砂層情況才是解決問題的核心。
根據(jù)底層實(shí)際情況，工程采用螺旋引孔技術(shù)、井間電磁波法、地下超前探孔等技術(shù)方案，同時(shí)采用一些地下或地表的地質(zhì)處理技術(shù)，降低工程中遇到風(fēng)險(xiǎn)的概率，也保證了正在施工的地段的安全，安全保障期至少可以達(dá)到八十年（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。與此同時(shí)，大幅縮短了施工所需要的時(shí)間（相對減少30%施工時(shí)間），更好更快地達(dá)到目標(biāo)。此工程在2008 年九月竣工，竣工之后始終依照國家有關(guān)規(guī)定對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、定期檢查，至今為止尚未發(fā)現(xiàn)裂縫等跡象。
4 結(jié)語
射頻加熱系統(tǒng)基本工作原理分析
農(nóng)產(chǎn)品及食品加工行業(yè)所使用的射頻加熱系統(tǒng)，主要以射頻平行極板式加熱系統(tǒng)為主，其主要結(jié)構(gòu)可簡化理解為，由兩塊上下平行的極板組成的電容器，如圖一所示。在實(shí)際應(yīng)用過程中，操作人員將目標(biāo)物體放置于平行極板之間，啟動(dòng)設(shè)備，在極板的作用下，交變電磁場對目標(biāo)物體做功，如忽略極板邊緣的雜散電場，可視為目標(biāo)物體受射頻能量作用的方向?yàn)榇怪睒O板方向。
目標(biāo)物體在射頻能量的作用下，其溫度會(huì)不斷上升。目標(biāo)物體射頻能量的吸收量，主要由其本身介電損耗因子決定。射頻場中的目標(biāo)物體的升溫速率，可由如下公式進(jìn)行計(jì)算：
（2）較之微波加熱方式。射頻加熱技術(shù)與微波加熱技術(shù)相比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在設(shè)備建設(shè)投資少、能量穿透能力強(qiáng)兩方面。
由電磁波穿透一般規(guī)律可知，電磁波的頻率與其在物體中的穿透深度為反比例關(guān)系，射頻的頻率范圍為3.0kHz-300.0kHz，微波的頻率范圍為300.0MHz-300.0GHz，故而射頻加熱的穿透能力更強(qiáng)。此外，使用微波對大塊食物進(jìn)行加熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生邊角集中效應(yīng)，這是由于當(dāng)物料厚度大于1.5倍的電磁波穿透深度時(shí)，微波能量會(huì)在食物表面下1倍穿透深度區(qū)域集中，在實(shí)際應(yīng)用中就會(huì)出現(xiàn)食物邊角焦糊但中并未熟透的現(xiàn)象。
射頻發(fā)生器的最大功率為900Kw，相比之下微波發(fā)生器的功率普遍偏低，如2450MHz的微波發(fā)生器的最大功率為10Kw。在微波加熱設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，為滿足實(shí)際使用需求，通常需設(shè)計(jì)多個(gè)微波發(fā)生器，從而導(dǎo)致建設(shè)成本的增加。就一般情況而言，如加熱要求相同，射頻加熱系統(tǒng)的建設(shè)成本僅為微波加熱系統(tǒng)的一半左右。
射頻及時(shí)應(yīng)用劣勢及缺點(diǎn)分析
（1）熱偏移現(xiàn)象。在射頻設(shè)備實(shí)際加熱過程中，目標(biāo)物體的介電損耗因子會(huì)隨著溫度不斷升高而不斷增大，從而導(dǎo)致目標(biāo)物體吸收的射頻能量不斷增多。在這一過程中，如目標(biāo)物體內(nèi)部出現(xiàn)局部溫度較高的現(xiàn)象，就會(huì)使射頻能量在該區(qū)域內(nèi)集中，從而導(dǎo)致目標(biāo)物體出現(xiàn)局部過熱問題，即熱偏移現(xiàn)象。因此，在射頻技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制電磁場分布及初始溫度均勻情況，以滿足系統(tǒng)均勻加熱實(shí)際需求。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化電磁場做功模式，即可有效解決熱偏移問題。
（2）尖角效應(yīng)。尖角效應(yīng)具體是指，如使用射頻加熱技術(shù)對不規(guī)則形狀的物體進(jìn)行加熱，射頻能量易在物體最厚的部位集中，導(dǎo)致物體受熱不均，局部出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。由于這一特性，射頻加熱在實(shí)際應(yīng)用中，對于目標(biāo)物體的外形要求較為嚴(yán)格，只有形狀簡單、規(guī)則的物體才能得到均勻的加熱。這就導(dǎo)致射頻技術(shù)在民用領(lǐng)域發(fā)展困難，更適用于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)使用。
射頻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
殺菌。根據(jù)相關(guān)科研人員對于炒雞蛋、袋裝切片面包、火腿、乳酪通心粉等食物的射頻殺菌實(shí)驗(yàn)可得，射頻對于食品中微生物孢子的殺除效果明顯，可有效提高食物品質(zhì)、延長保質(zhì)期。使用射頻及熱風(fēng)聯(lián)合對袋裝切片面包進(jìn)行處理，加熱速率約是傳統(tǒng)單一熱風(fēng)處理模式的30倍。當(dāng)面包冷點(diǎn)溫度逐漸升高至58.0℃時(shí)，袋裝切片面包中含有的桔青霉孢子數(shù)明顯降低，平均可降低四個(gè)數(shù)量級左右。如使用傳統(tǒng)加熱方式進(jìn)行殺菌處理，需將面包加熱至68.0-70.0攝氏度，并保持20.0min左右，才能滿足實(shí)際殺菌需求；如使用傳統(tǒng)殺菌工藝對乳酪通心粉進(jìn)行殺菌處理需持續(xù)90.0min，使用射頻技術(shù)可將時(shí)間縮短60min左右，從而提高食物質(zhì)量。
通過熱風(fēng)和射頻聯(lián)合處理的袋裝切片白面包可延長35d±3d的保存期，使用高阻隔材料進(jìn)行包裝且經(jīng)過射頻處理后的火腿，其保質(zhì)期可延長到28d左右。
干燥。干燥是射頻加熱技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域最早的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，食品射頻干燥技術(shù)也隨之不斷發(fā)展，并取得了相應(yīng)的成績。其中餅干類焙烤制品加工中射頻干燥技術(shù)應(yīng)用廣泛，并已經(jīng)形成商業(yè)化的生產(chǎn)模式。
肉制品蒸煮。Tang等研究人員針對射頻加熱在熱制品蒸煮領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探究，他們分別使用火雞胸肉和牛腱子肉進(jìn)行了蒸煮實(shí)驗(yàn)。首先，將肉進(jìn)行定型包裝；其次，將肉制品放入循環(huán)水中，控制循環(huán)水溫度80.0℃左右；最后，使用射頻對肉制品進(jìn)行加熱，使其冷點(diǎn)溫度逐漸升至73.0℃，維持2min左右的循環(huán)水、射頻加熱時(shí)間。新型加熱方法與傳統(tǒng)加熱方法相比，可節(jié)約69.0%-77.0%左右的時(shí)間。通過感官評定可知，兩種加熱處理后的肉制品在感官上并無明顯差異。通過質(zhì)構(gòu)儀測量結(jié)果可知，通過射頻加熱的牛肉韌性降低明顯。通過射頻加熱處理的火雞肉，紅度較低，并且在冷藏過程中，脂肪氧化速率降低明顯。
殺蟲
（1）鮮果殺蟲。由Wang、Hansen等人的射頻鮮果殺蟲研究可知，通過脈沖處理或熱水、射頻聯(lián)合處理，均能對蘋果中含有的第五齡蘋果小卷蛾進(jìn)行有效殺除，但經(jīng)射頻處理后的蘋果并不能保障其品質(zhì)不發(fā)生變化。
針對射頻殺蟲技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，先使用熱水對鮮果進(jìn)行預(yù)熱處理，隨后使用熱水、射頻聯(lián)合處理，可在清除蘋果內(nèi)部第三齡墨西哥果蠅以及第五齡蘋果小卷蛾的基礎(chǔ)上，較好地控制蘋果的品質(zhì)，該方法應(yīng)用于櫻桃、柿子同樣可保障鮮果的品質(zhì)。經(jīng)過射頻處理后的柿子、蘋果，外觀上顏色有所加深、硬度增加，水果含水量有所下降，總體對于鮮果的食用品質(zhì)影響不大，且可有效延長貯存期。通過射頻殺蟲處理的櫻桃，僅能再5℃溫度條件下，貯藏24h左右，但其品質(zhì)普遍優(yōu)于溴化鉀熏蒸殺蟲處理后的櫻桃。
鮮果品質(zhì)較難保障的原因在于，鮮果與害蟲的介電特性差異性較小。在實(shí)際射頻處理過程中，二者常被一起加熱，從而影響鮮果的品質(zhì)。通過技術(shù)優(yōu)化改良后，可在殺蟲的同時(shí)，控制鮮果品質(zhì)。
（2）核桃殺蟲。核桃常見蟲害包括臍橙蠕蟲、蘋果小卷蛾以及玉米粉蛾三種。相關(guān)研究表明，通過射頻加熱將核桃升至53℃，維持加熱時(shí)間3min左右，即可將蘋果小卷蛾全部殺死；升溫至55℃，并維持加熱時(shí)間5min左右，即可將第五齡臍橙蠕蟲全部殺死。經(jīng)過射頻殺蟲處理的核桃，其感官品質(zhì)、外殼質(zhì)量以及氣味均無明顯影響。
關(guān)鍵詞：RTK技術(shù)；地質(zhì)勘查測量；應(yīng)用
]1 RTK技術(shù)概述
RTK技術(shù)是指載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分定位技術(shù)，其定位乃是建立在載波相位觀測值的基礎(chǔ)之上，精度達(dá)到了厘米級。RTK技術(shù)模式下的測量具有動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，為觀測點(diǎn)提供的是三維坐標(biāo)。從RTK系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)來看，RTK系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站、無線電通訊系統(tǒng)三大部分組成。而就定位方法而言，RTK技術(shù)采用了二次差分算法[1]。從工作原理來看，RTK系統(tǒng)中，基準(zhǔn)站以無線電通訊體統(tǒng)為介質(zhì)，將衛(wèi)星信息傳送到流動(dòng)站，而流動(dòng)站作為一種連接裝置，起到了接收數(shù)據(jù)的作用，即接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)被接收之后，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，最后得出坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即完成了定位。
2 RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查測量應(yīng)用中的特點(diǎn)分析
第一，RTK技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘查測量中，對礦區(qū)環(huán)境的依賴性不大，換言之，即RTK技術(shù)能夠做到只依靠一個(gè)已知控制點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，即使礦區(qū)周圍的已知控制點(diǎn)處于不可用狀態(tài)，它仍然能夠正常運(yùn)作。第二，RTK技術(shù)具有直觀快捷的特點(diǎn)。因?yàn)樗褂玫氖强刂破鬟M(jìn)行運(yùn)算，所以數(shù)據(jù)資料從接收到計(jì)算，都顯得直觀而快捷，工作人員無需再做平差計(jì)算。第三，RTK技術(shù)具有精度高的特點(diǎn)。與導(dǎo)航型手持機(jī)相比，RTK技術(shù)測量結(jié)果的精度已經(jīng)達(dá)到了厘米級，導(dǎo)航型手持機(jī)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不過RTK技術(shù)[2]。第四，RTK技術(shù)對無線通訊技術(shù)的依賴性比較大，它需要依靠無線通訊技術(shù)來完成信息的收集。而當(dāng)前的無線通訊技術(shù)條件下，數(shù)據(jù)鏈連接的范圍一般只能達(dá)到10千米左右，最大也只能達(dá)到20-30千米。因此，作業(yè)距離非常近。在山區(qū)，這種情況更為嚴(yán)重。由此可見，RTK技術(shù)除了有點(diǎn)之外，還存在著局限性。
3 RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查測量應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)與不足
3.1 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
RTK測量技術(shù)是一種不同于傳統(tǒng)測量技術(shù)的新技術(shù)類型，近年來，它已經(jīng)在我國地質(zhì)勘查測量工作中得到越來越多的應(yīng)用。而之所以將RTK技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘查測量，主要是因?yàn)樗哂袔讉€(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)。第一，RTK技術(shù)的精度高。對RTK技術(shù)而言，只要具備了能夠正常工作的基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和無線電通訊系統(tǒng)，并滿足其作業(yè)半徑要求，就能夠在平面精度和高程精度上達(dá)到厘米級。而RTK技術(shù)之所以能夠有這樣高的精度，主要是因?yàn)镽TK技術(shù)不必多次搬動(dòng)儀器，所以收集到了數(shù)據(jù)安全可靠，誤差非常小。在地質(zhì)勘查測量中，高精度意味著地形繪制與實(shí)際地質(zhì)情況基本上能夠達(dá)到一致，對礦產(chǎn)資源的尋找與開發(fā)有著很大的作用[3]。第二，RTK技術(shù)降低了作業(yè)要求。傳統(tǒng)測量技術(shù)一般都要求兩點(diǎn)之間能夠光學(xué)通視，即兩點(diǎn)之間沒有遮擋視線的物體。而RTK技術(shù)則只要求兩點(diǎn)之間能夠滿足電磁波通視和對天基本通視，這對山區(qū)等地形復(fù)雜、障礙物較多的地區(qū)而言，無疑非常有利。除此之外，RTK技術(shù)還基本上不受季節(jié)、氣候、能見度等的影響，所以我國大多數(shù)地區(qū)都能夠使用這一測量技術(shù)。第三，RTK技術(shù)的測繪功能強(qiáng)大。RTK系統(tǒng)中，流動(dòng)站安裝了軟件控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無人測繪，而這種測繪方式不僅節(jié)省了人力，而且還減少了認(rèn)為誤差，使得測繪的準(zhǔn)確性得到保證。第四，RTK技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。從本質(zhì)上來看，RTK技術(shù)是GPS技術(shù)的一項(xiàng)突破，它基于GPS技術(shù)而又具有傳統(tǒng)GPS技術(shù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，RTK技術(shù)已經(jīng)體現(xiàn)出了諸多的優(yōu)點(diǎn)，并且其巨大的技術(shù)潛力也預(yù)示著未來RTK技術(shù)將獲得更多的突破，實(shí)用性將得到加強(qiáng)，整個(gè)技術(shù)將得到完善。因此，發(fā)展前景良好。
3.2 RTK技術(shù)的不足
第一，某些情況下，RTK技術(shù)的信號(hào)強(qiáng)度不夠。RTK技術(shù)依靠無線電通訊系統(tǒng)來收集信息數(shù)據(jù)資料，而無線電通訊系統(tǒng)是依靠電磁波來傳遞信息，這就表明，電磁波在信息的傳遞中發(fā)揮著重要的作用。但是，在一些特殊的場合，電磁波容易受到干擾，進(jìn)而造成信息傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定。比如，在“V”型溝谷，在山高林密的地區(qū)，電磁波就容易受影響，導(dǎo)致信息傳輸失敗或者信息傳輸不完整。此外，距離對RTK技術(shù)的信號(hào)也有著一定的影響，如果工程點(diǎn)分布較分散，測量點(diǎn)之間的距離較大，那么無線數(shù)據(jù)的傳輸就會(huì)受到影響[5]。第二，RTK技術(shù)仍然存在多源性誤差。雖然RTK基準(zhǔn)站不需要頻繁搬動(dòng)，減少了誤差積累，但是RTK技術(shù)卻有著其他方面的誤差源，比如衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、作業(yè)中的對中誤差以及多路徑效應(yīng)等。第三，RTK技術(shù)可能漏測地形。漏測地形對地質(zhì)勘查測量工作而言是一項(xiàng)比較嚴(yán)重的錯(cuò)誤，而RTK技術(shù)之所以會(huì)漏測地形，是基于以下原因，即地形難以分辨，而只通過幾個(gè)測量點(diǎn)來測量無法滿足測量的準(zhǔn)確性。
4 RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用
第一，RTK技術(shù)應(yīng)用于礦區(qū)控制測量。礦區(qū)控制測量是首級控制，而現(xiàn)行的RTK測量主要還是基于國家等級控制點(diǎn)，所架設(shè)的基準(zhǔn)站有很大一部分是建立在國家等級控制點(diǎn)之上，這樣才實(shí)現(xiàn)了直接性的測量工作。而這種測量方式一般是適用于國家等級控制點(diǎn)無法滿足使用需要的情況。作者根據(jù)相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)及調(diào)研認(rèn)為，RTK技術(shù)的礦區(qū)控制測量中的應(yīng)用具有極高的精度，符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。第二，RTK技術(shù)應(yīng)用于地形測量中。地形對找礦有著重大的影響。因此，地形測量工作非常重要。當(dāng)?shù)匦螚l件較好時(shí)，則可以直接使用RTK技術(shù)進(jìn)行測量，采集并分析數(shù)據(jù)。通過這種方式，使地形測量的工作效率以及測圖精度得到大大的提高。第三，RTK技術(shù)應(yīng)用于工程點(diǎn)的布設(shè)中。在某些情況下，工程點(diǎn)布設(shè)對精度有著較高的要求，而當(dāng)導(dǎo)航型手持GPS不能滿足這種精度要求時(shí)，就需要使用RTK技術(shù)。在使用RTK技術(shù)時(shí)，只需要將設(shè)計(jì)工程點(diǎn)的坐標(biāo)輸入掌上機(jī)，之后再放樣，就可以將點(diǎn)位布設(shè)到實(shí)地。這項(xiàng)功能是RTK技術(shù)所獨(dú)有的，因而愈見其應(yīng)用價(jià)值。第四，RTK技術(shù)應(yīng)用于勘探線剖面測量。RTK技術(shù)的放樣功能屬于RTK技術(shù)的獨(dú)有功能，而這一點(diǎn)決定了只有RTK技術(shù)能夠測量勘探線剖面。其實(shí)際應(yīng)用為：其一，利用線放樣功能將觀測點(diǎn)固定下來，不隨便移動(dòng)；其二，保證觀測點(diǎn)的高程精度。
5 結(jié)束語
全球定位技術(shù)的發(fā)展給地質(zhì)勘查測量工作帶來了極大的便利，使得地質(zhì)勘查測量具有了多種可供選擇的測量方法。而RTK技術(shù)因?yàn)榫容^高等優(yōu)點(diǎn)而在其中脫穎而出，獲得了越來越多的應(yīng)用。鑒于RTK技術(shù)廣闊的發(fā)展前景，我國應(yīng)當(dāng)大力支持RTK技術(shù)的發(fā)展，使RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查測量中獲得更多的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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Abstract: The anti-interference design of embedded system is a systematic project. Basing on the working practice, the author concludes a combination of flex and rigid combination comprehensive anti-interference techniques for embedded system.
關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);抗干擾技術(shù);軟硬結(jié)合
Key words: embedded system; anti-interference techniques; rigid-flex combination
中圖分類號(hào):TN97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)27-0234-02
0引言
當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)發(fā)展如日中天,關(guān)于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料也是滿天飛,但是關(guān)于嵌入系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)卻鮮見全面的論述,筆者從實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)出一套針對嵌入式系統(tǒng)軟硬結(jié)合的綜合抗干擾技術(shù),具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。嵌入式系統(tǒng)的抗干擾是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,要綜合考慮,軟硬結(jié)合,因地制宜,才能達(dá)到理想的效果。
總的來說,嵌入式系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)采用以硬件為主,軟件為輔,軟硬結(jié)合的方法。因?yàn)檐浖目垢蓴_是被動(dòng)的,只有在程序異常出現(xiàn)后,或復(fù)位或執(zhí)行其它相關(guān)操作;而硬件抗干擾卻是主動(dòng)的隔離外部干擾,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)然,一些軟件的抗干擾技術(shù)也會(huì)對軟件本身的BUG具有很好的糾正作用,那就另做它論了。
1硬件干擾分析與對策
在分析硬件干擾的時(shí)候,我們要分清三個(gè)主體:干擾源,干擾途徑與擾設(shè)備。如圖1所示,搞清楚了這三個(gè)主體,我們就可以有的放矢,無往而不勝。
就干擾源而言,分系統(tǒng)內(nèi)部干擾源與外部干擾源,在系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)區(qū)分哪些是高頻信號(hào),哪些是低頻信號(hào),哪些是大電流電路,哪些是小電流電路,以便在電路設(shè)計(jì)時(shí)有針對性的進(jìn)行處理。而對干擾途徑,無非是傳導(dǎo)、近場感應(yīng)與遠(yuǎn)場輻射。對傳導(dǎo)干擾就在傳輸線路中對干擾信號(hào)進(jìn)行阻擋或?yàn)V除,而對付感應(yīng)與輻射干擾的重要手段就是屏蔽。另外,熱干擾也是不可忽視的一種,設(shè)計(jì)時(shí)要注意發(fā)熱器件對注意器件的影響,并注意隔離。
對于傳導(dǎo)干擾,通常的采用的技術(shù)有濾波技術(shù)、吸收技術(shù)、隔離技術(shù)等。濾波技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)方式是結(jié)構(gòu)各異、特性不同的濾波器,包括電容濾波器,電感濾波器,電感電容濾波器,電阻電容濾波器等。在使用濾波器時(shí),要對有用和無用的信號(hào)進(jìn)行透徹的分析,至少要明確有用的信號(hào)的頻率特征,以便有的放矢,合理的選擇濾波器的截止頻率,控制濾波器的斜率、紋波與漂移,同時(shí)還要考慮濾波器的阻抗匹配問題與插入損耗。另一種抑制傳導(dǎo)干擾的器件是鐵氧體磁珠,又稱屏蔽珠(Shield bead)、抗干擾珠(Anti-interference bead),或者電磁/射頻干擾抑制器(EMI/RFI suppressor)。與大多數(shù)濾波器將干擾信號(hào)反射回源端或轉(zhuǎn)換成電場、磁場可能形成二次干擾不同,鐵氧體磁珠在高頻段呈現(xiàn)為阻性,可將干擾信號(hào)轉(zhuǎn)化熱量,具有較好的高頻抗干擾作用。由于它容易使用,抑制效果好,價(jià)格便宜和占用空間小等諸多優(yōu)點(diǎn),當(dāng)前應(yīng)用十分廣泛。隔離技術(shù)也通常用來抑制傳導(dǎo)干擾,其實(shí)質(zhì)是徹底切斷干擾的傳輸通道,以達(dá)到抗干擾的目的。常用的隔離方法有光電隔離、繼電器隔離與變壓器隔離等,使用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的信號(hào)選擇不同的隔離方法。
對于感應(yīng)與輻射干擾,主要靠屏蔽技術(shù)。屏蔽技術(shù)能有效地抑制通過自由空間傳播的電磁干擾,通過屏蔽技術(shù),可以限制系統(tǒng)內(nèi)部對外部元件和裝置的干擾,同時(shí)也防止來自系統(tǒng)外部的干擾進(jìn)入系統(tǒng)。按其原理,屏蔽可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。為了抑制由電場感應(yīng)引起的干擾,應(yīng)采取以下措施:
增大擾電路與干擾源間的距離,以減小兩者之間的分布電容;盡量使擾線路貼近地平面,以增大其對地電容;在擾電路與干擾源間之間插入金屬薄板,實(shí)施屏蔽。
對磁場進(jìn)行屏蔽則主要采取高磁導(dǎo)率材料屏蔽體、反向電流及渦流實(shí)現(xiàn)。提高磁場屏蔽效果,屏蔽體的材料和開關(guān)是關(guān)鍵。對于電磁波來說,電場分量與磁場分量總是同時(shí)存在的,所以在屏蔽電磁波時(shí),必須同時(shí)對電場和磁場進(jìn)行屏蔽。電磁波屏蔽的關(guān)鍵是選擇合適的屏蔽體。屏蔽體之所以能阻止電磁波的傳播,是因?yàn)殡姶挪ㄔ诖┰狡帘误w時(shí)發(fā)生了能量的反射衰減和吸收衰減。實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能是由構(gòu)成屏蔽體的材料和屏蔽體的結(jié)構(gòu)決定的,這些因素包括:屏蔽材料的導(dǎo)電性越高越好;屏蔽材料的導(dǎo)磁性越高越好;屏蔽材料的厚度越厚越好;屏蔽體上導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)越少越好。
2軟件抗干擾技術(shù)
盡管采取了硬件抗干擾措施,但由于干擾信號(hào)產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,且具有很大的隨機(jī)性,所以很難保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此,通常在采取了硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上,同時(shí)采取軟件抗干擾措施加以補(bǔ)充,做硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法靈活方便,易于實(shí)施,在嵌入式系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常普遍。
軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受干擾后,使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行或輸入信號(hào)受干擾后去偽求真的一種輔助方法,其主要研究內(nèi)容,其一是采取軟件的方法抵制疊加在輸入信號(hào)上的噪聲的影響,如數(shù)字濾波技術(shù);其二是由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂,導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí),采取使程序納入正軌的措施,如軟件冗余、軟件陷阱及看門狗技術(shù)。常用的軟件抗干擾措施為:
數(shù)字濾波;輸入口信號(hào)重復(fù)檢測;輸出端口數(shù)據(jù)連續(xù)刷新及回采;軟件攔截技術(shù)(指令冗余、軟件陷阱);看門狗技術(shù)等。
關(guān)于上述幾種軟件抗干擾措施的具體實(shí)施方法有很多資料可以參考,有興趣的讀者可查閱相關(guān)資料,受篇幅限制,此處不再深入講解。
下面筆者想詳細(xì)地談?wù)劰收献詣?dòng)恢復(fù)處理程序。嵌入式系統(tǒng)的微處理器因干擾而失控導(dǎo)致程序亂飛、死循環(huán)、甚至使某些中斷關(guān)閉。我們采用指令冗余、軟件陷阱和看門狗技術(shù),使系統(tǒng)盡快擺脫失控狀態(tài)而轉(zhuǎn)到初始入口0000H。一般說來,因干擾故障轉(zhuǎn)入0000H后,控制過程并不要求從頭開始,而要求轉(zhuǎn)入相應(yīng)的控制模塊。程序亂飛期間,有可能破壞內(nèi)部RAM和外部RAM中的一些重要信息,因此必須經(jīng)檢查之后方可使用。程序轉(zhuǎn)入0000H有兩種方式,一種是上電復(fù)位,一種是故障復(fù)位(如看門狗復(fù)位),這兩種入口方式要加以區(qū)分。所有這些,都是故障自動(dòng)恢復(fù)處理程序要研究的內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】無源定位發(fā)展運(yùn)用
無源定位是相對于有源定位而言的，是指發(fā)射電磁波進(jìn)行主動(dòng)的搜索，這也是傳統(tǒng)雷達(dá)工作的主要原理。而到了無源定位之后探測定位系統(tǒng)已經(jīng)不需要再發(fā)射電磁波了只需要單純地接收電磁波信號(hào)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析即可，作用距離遠(yuǎn)、具有隱蔽性好，就可以獲得目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息。無源探測定位系統(tǒng)完全是處于被動(dòng)的工作方式，無源定位系統(tǒng)中按照系統(tǒng)所接收電磁波的輻射源不同可以分為兩類，一類是導(dǎo)航中常用的識(shí)別、探測、定位和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，另一類中通過接收被探測目標(biāo)輻射源的電磁信號(hào)對其定位和跟蹤，其廣泛運(yùn)用在如測控、航天、航空、航海等各個(gè)領(lǐng)域，并發(fā)揮著突出的作用。
無源定位系統(tǒng)可以分為兩類，單站無源定位和多站無源定位。多站無源定位顧名思義要比單站無源定位存在著很多的觀測平臺(tái)，以雙站、三站和四站為多，而且這些單位之間都是存在著聯(lián)系的，一般會(huì)采用時(shí)差定位、方位信息關(guān)聯(lián)等技術(shù)。單站無源定位即只利用單個(gè)觀測平臺(tái)對目標(biāo)進(jìn)行無源定位。從原理上看，單站采用的是幾何學(xué)原理定位和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理測距，能夠在非線性濾波技術(shù)的輔助下對目標(biāo)進(jìn)行精度定位跟蹤。多站無源定位往往是通過多個(gè)觀測平臺(tái)同步觀測，從幾何學(xué)的角度進(jìn)行分析就是利用多條定位曲（直）線的匯聚來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位，首先需要將所有的信息集合起來，在進(jìn)行分析。單站無源定位相對于多站而言，隱蔽性強(qiáng)、資源少具有機(jī)動(dòng)性，但是獲取的信息量相對較少。
目前無源定位技術(shù)中有很多的方法，如到達(dá)時(shí)間（TOA）定位、測向（DOA）定位、方位-到達(dá)時(shí)間（DOA-TOA）聯(lián)合定位、測多普勒頻移變化率定位等。
測向定位技術(shù)是無源定位系統(tǒng)中較為成熟的和使用得較多的方法，這種技術(shù)工作的基本原理是三角測量法，僅利用方向測量信息來確定未知目標(biāo)的位置。不同位置的觀測平臺(tái)，對固定目標(biāo)定位時(shí)運(yùn)用交叉定位，但是并不能適用于所有的情況，在很多時(shí)候，“交叉”無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟繕?biāo)也是在運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候就需要利用已知位置的地面輻射源，或?qū)﹃懙鼗蚝Ｃ婧叫休d體進(jìn)行導(dǎo)航定位，這種技術(shù)數(shù)據(jù)量小，只需要測向和觀測平臺(tái)自身位置數(shù)據(jù)，但是實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)陷入局部極小點(diǎn)的情形，但是其實(shí)用性也是經(jīng)過了檢驗(yàn)的。
到達(dá)時(shí)間定位技術(shù)也被稱為雙曲線定位法、反羅蘭法和測時(shí)差定位法，其主要的原理是測量目標(biāo)輻射信號(hào)到達(dá)兩個(gè)探測平臺(tái)的時(shí)間差來完成定位工作。而且為了分析輻射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，需要建立4個(gè)接收站，要做到這些，必須對輻射信號(hào)的時(shí)間特征進(jìn)行精確的抽取和計(jì)算，從而獲取目標(biāo)的速度信息和距離信息，進(jìn)而獲取目標(biāo)的空間位置信息。
觀測平臺(tái)和目標(biāo)之間往往會(huì)存在著相對運(yùn)動(dòng)，這樣就導(dǎo)致目標(biāo)輻射源實(shí)際信號(hào)的頻率與觀測平臺(tái)接收到的信號(hào)頻率與之間會(huì)產(chǎn)生偏差，為了解決這個(gè)問題多普勒頻移技術(shù)就出出現(xiàn)了，其實(shí)它也是一個(gè)觀測平臺(tái)位置、目標(biāo)輻射源位置和觀測平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的函數(shù)，此偏差的大小與目標(biāo)和觀測平臺(tái)之間的相對速度成正比。對于位置固定、發(fā)射頻率固定的目標(biāo)，若其輻射頻率（載頻）已知，只要觀測點(diǎn)不是總在徑向上，對勻速運(yùn)動(dòng)的觀測平臺(tái)，通過三次以上的測量可以實(shí)現(xiàn)定位。對于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，在跟蹤過程中為保證其可觀測性，必須使觀測平臺(tái)作機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，和傳統(tǒng)測向定位一樣，而且誤差和估計(jì)精度依賴于觀測平臺(tái)的機(jī)動(dòng)特性。
目標(biāo)輻射源可以分為脈沖和連續(xù)波兩種，對于連續(xù)波目標(biāo)信號(hào)存在的不間斷性問題是不適合使用到達(dá)時(shí)間定位技術(shù)，一般會(huì)選擇使用多普勒頻移定位和測向定位。一般的脈沖目標(biāo)，可以使用沖信號(hào)的波達(dá)角和脈沖到達(dá)時(shí)間的測量數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析定位。但是一些情況下，一些情況下目標(biāo)發(fā)射的脈沖串具有恒定脈沖重復(fù)周期，這樣就使得觀測平臺(tái)器和發(fā)射脈沖信號(hào)時(shí)之間的距離改變了，脈沖傳播時(shí)間會(huì)相應(yīng)變化，通過觀測平臺(tái)測得的TOA，依據(jù)DOA和TOA信息中就可以提取目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，利用這些信息就可進(jìn)行定位。
總之，目前的很多技術(shù)如到達(dá)時(shí)間定位、單站測向定位、多普勒頻移定位的研究已基本成熟，但是并不能保證絕對的有效，更多時(shí)候還是依賴于實(shí)際測量設(shè)備測量能力的提高。比較經(jīng)典的方法蘇日安顯得比較落伍，但是在新的算法涌現(xiàn)出來的情況下，其在實(shí)用性和精度上不斷改進(jìn)，仍存在許多方面有待探索。
【關(guān)鍵詞】鍋爐檢驗(yàn)；檢測技術(shù)；應(yīng)用分析
目前在我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，鍋爐系統(tǒng)的使用有著十分重要的意義。但是在鍋爐運(yùn)行的過程中，由于其工作條件十分的惡劣，經(jīng)常在高溫、高壓的環(huán)境下工作，因此這就使得鍋爐系統(tǒng)在使用的過程中，容易出現(xiàn)問題。這就不僅對鍋爐工作性能和使用壽命有著嚴(yán)重的影響，還存在著一定的安全隱患，威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。為此，我們就要將相關(guān)的檢測技術(shù)應(yīng)用到鍋爐檢驗(yàn)工作當(dāng)中，進(jìn)而使得鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到很好的保障。
一、鍋爐檢驗(yàn)概述
所謂的鍋爐檢驗(yàn)也就是指人們在鍋爐運(yùn)行前，對整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的工藝、條件等方面進(jìn)行相應(yīng)的檢測，以確保鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前人們在對鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，都會(huì)按照我國相關(guān)規(guī)范要求，來對其進(jìn)行相應(yīng)的檢測處理，其中在鍋爐檢驗(yàn)工作中，人們可以根據(jù)其情況的不同，將檢驗(yàn)工作劃分成定期常規(guī)檢驗(yàn)和特殊檢驗(yàn)這兩種。其中定期檢驗(yàn)也就是根據(jù)我國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的相關(guān)要求，將鍋爐進(jìn)行一年一次的檢驗(yàn)。而特殊鍋爐檢驗(yàn)這是在鍋爐系統(tǒng)中部分構(gòu)件出現(xiàn)質(zhì)量問題的時(shí)候，來對其進(jìn)行相應(yīng)的維修處理，從而保障鍋爐的安全性和可靠性。
我們在鍋爐檢驗(yàn)過程中，人們主要是從內(nèi)部、外部以及水壓試驗(yàn)這三個(gè)方面的內(nèi)容來檢驗(yàn)的。其中外部檢驗(yàn)工作也就是對鍋爐的外部狀況進(jìn)行相應(yīng)的觀察，看起是否存在著漏氣現(xiàn)象、漏水現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的觀察。而內(nèi)部檢驗(yàn)就是指人們在鍋爐停爐狀態(tài)下，對鍋爐部件的質(zhì)量和使用情況進(jìn)行檢驗(yàn)，盡可能的排除鍋爐中存在的安全隱患。
二、檢測技術(shù)的應(yīng)用
在當(dāng)前鍋爐檢驗(yàn)的過程中，檢測技術(shù)的應(yīng)用有著十分重要的意義，它是保障鍋爐檢驗(yàn)質(zhì)量的重要手段。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們在對其相關(guān)的檢測技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和完善，這就使得鍋爐檢驗(yàn)工作的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步的提升。其中常見的檢測技術(shù)主要有著以下幾種。
1.無損檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用
1.1 低頻率電磁波檢測技術(shù)
低頻電磁檢測技術(shù)的應(yīng)用，主要是以電磁波為媒介，來對鍋爐系統(tǒng)的管壁進(jìn)行檢測，從而根據(jù)其相關(guān)的電磁信號(hào)，來對鍋爐的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的檢測。目前，我們在鍋爐檢測的過程中，低頻電磁波檢測技術(shù)已經(jīng)得到了人們的廣泛應(yīng)用，這樣不僅可以對鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行全面的了解，還增強(qiáng)了鍋爐檢測的準(zhǔn)確性和可靠性，從而使得人們技術(shù)檢驗(yàn)的過程中，其應(yīng)用效果得到進(jìn)一步的提升。不過，雖然這種低頻電磁波在實(shí)際應(yīng)用的過程中，其檢查技術(shù)的準(zhǔn)確性和超聲波檢查技術(shù)相比還存在一定的差異，但是其檢查速度比較快，可以對整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的進(jìn)行快速整體的檢查，進(jìn)而使得鍋爐檢測效果得到進(jìn)一步的提升。
1.2 超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)
鍋爐管道由于長度大，分布較為復(fù)雜，較難在定期檢測中實(shí)現(xiàn)百分之百檢測，尤其對于四大管道等基材的檢測，目前也只能對關(guān)鍵焊縫進(jìn)行抽查檢驗(yàn)。同時(shí)，鍋爐的布管較為復(fù)雜，不少位置的管子用常規(guī)檢測儀器無法觸及，比如穿墻管。超聲波則能很好的解決這個(gè)問題。導(dǎo)波是一種特殊的電磁波，在板狀介質(zhì)中傳 播時(shí)，聲場可以遍及整個(gè)厚度方向，可以在長距離內(nèi)以極小的衰減幅度傳播，不需要檢測掃描整個(gè)板狀介質(zhì)表面。
1.3 相控陣檢測技術(shù)
相控陣檢測也是超聲波檢測的一種，它的探頭由一系列晶片構(gòu)成，每個(gè)晶片都可以獨(dú)立調(diào)節(jié)激發(fā)時(shí)間，控制聲束軸線和定位焦點(diǎn)。相控陣波束可以對某一位置的復(fù)雜幾何形狀進(jìn)行檢測，或用一個(gè)相控陣攝像頭代替多個(gè)普通探頭。在過去，相控陣系統(tǒng)的成本較高，在工業(yè)無損檢測方面應(yīng)用不多。近年來，由于相關(guān)技 術(shù)的不斷成熟，超聲相控陣檢測技術(shù)逐步推廣，在多集渦輪風(fēng)機(jī)渦輪圓盤檢測、機(jī)車軸彎曲度檢測和核電站反應(yīng)堆檢測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當(dāng)然，在鍋爐檢測中，相控 陣技術(shù)尚未普及，但對于一些關(guān)鍵部位卻很有幫助，
2.熱成像技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用
該技術(shù)的理論基石是斯特凡-波爾茲曼定律，也即物體發(fā)射的能量正比于其溫度的四次方，在已知物體固有發(fā)射率時(shí)，通過紅外探測器或傳感器探尋物 體輻射能量，就可推算出物體表面溫度。紅外熱成像儀，由紅外探測器、光機(jī)掃描系統(tǒng)和光學(xué)成像物鏡組成。熱成像儀接收被測目標(biāo)的輻射能量分布云圖，傳送到紅外探測器光敏元件上。光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器間有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)，它負(fù)責(zé)掃描被測物體的紅外熱像，并匯集于單元或分光探測器上，而后探測器將紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過電子元件的放大、濾波等處理過程，變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，借助監(jiān)測器顯示出紅外熱成像圖。
3.遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)
鍋爐水冷壁管由于種種原因會(huì)造成腐蝕穿孔，容易產(chǎn)生爆裂泄漏等事故。遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)在水冷壁檢測中具有重要地位。
遠(yuǎn)場渦流（REFC）檢測技術(shù)是一種能穿透金屬管壁的低頻渦流監(jiān)測技術(shù)。遠(yuǎn)場渦流檢測基于渦流檢測，遵循電磁場擴(kuò)散方程。探頭是內(nèi)通過式，由電磁激勵(lì)線圈和檢測線圈構(gòu)成。遠(yuǎn)場渦流檢測現(xiàn)象取決于管中的兩個(gè)效應(yīng)。首先是管子內(nèi)部對激勵(lì)線圈直接耦合磁通具有屏蔽效應(yīng)；再者，管子中存在能量的2次穿過管壁的間接耦合路徑。遠(yuǎn)場渦流源于機(jī)理線圈附近區(qū)域管壁中感應(yīng)周向渦流，它能迅速擴(kuò)散到管外壁，同時(shí)造成幅值衰減相位滯后，到達(dá)管外壁的電磁信號(hào)向外部擴(kuò)散，但外部場強(qiáng)的衰減、速度相對管內(nèi)直接耦合區(qū)要慢很多。
【關(guān)鍵詞】：巖土勘察；技術(shù)應(yīng)用；應(yīng)用發(fā)展
1、巖土勘察工程主要技術(shù)應(yīng)用
1.1高密度電阻率技術(shù)應(yīng)用
高密度電阻率技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍較廣，這種技術(shù)的原理是巖土介質(zhì)存在一定差異。在具體的操作過程中，勘察人員需要在對應(yīng)的地點(diǎn)施加一定的電場，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)探測地下傳導(dǎo)電流的分布狀況以及變化規(guī)律，通過對電流的進(jìn)一步分析，得出勘察地點(diǎn)巖土的性質(zhì)。高密度電阻率技術(shù)可以采用供電電極向地下輸送直流電流，因此在實(shí)際操作過程中會(huì)對地下電流分布情況產(chǎn)生影響，還可以探測地面電場的變化情況，可以測算出地表電阻率，整個(gè)過程達(dá)到了數(shù)據(jù)收集的自動(dòng)化和規(guī)范化，具有高效、科學(xué)、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
1.2多瞬面波技術(shù)
在物理學(xué)中，不同的介質(zhì)可以傳播出不同速度的面波，而通過震動(dòng)則能夠一直的產(chǎn)生面波，在通過對面波的波動(dòng)進(jìn)行收集和處理，判斷震動(dòng)的幅度等內(nèi)容。多瞬面波技術(shù)正是基于此原理，在進(jìn)行巖土工程勘察的過程中，可以利用瞬態(tài)的沖擊力作為震動(dòng)的的源頭，傳遞出面波，再通過傳感器來對面波的分布狀態(tài)進(jìn)行分析，將分析的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，通過不同曲線圖的不同變化規(guī)律來勘察地質(zhì)條件和巖土性質(zhì)。多瞬面波技術(shù)的主要優(yōu)勢為：第一，多瞬面波技術(shù)是提用過物理學(xué)的特征來對面波所代表的巖土性質(zhì)來進(jìn)行勘測，所以勘測的結(jié)果相對來說較為精確。第二，一般情況情況下，多瞬面波技術(shù)的勘測方法可以分為瞬態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法，這兩種方法可以結(jié)合不同巖土和地質(zhì)的不同情況來進(jìn)行勘察，所以其適用性較強(qiáng)。
1.3動(dòng)態(tài)技術(shù)
巖土勘察是病害防治的新技術(shù)，利用GPS設(shè)定勘察平臺(tái)可實(shí)時(shí)收錄相關(guān)地質(zhì)信息，為病害防控與處理做好指導(dǎo)。將GIS用于公路監(jiān)測系統(tǒng)，可為公路路面養(yǎng)護(hù)提出可行的指導(dǎo)方案。現(xiàn)代GIS科技改變了傳統(tǒng)信息傳遞模式，為用戶提供更大范圍服務(wù)，病害檢測是當(dāng)代GIS領(lǐng)域比較普遍的技術(shù)。例如，檢測軟件采用專業(yè)的數(shù)據(jù)庫，并支持使用變化曲線、三維模型對檢測點(diǎn)位移情況進(jìn)行全面展示；檢測系統(tǒng)可以全天候運(yùn)行，在惡劣環(huán)境及氣候條件下仍能正常進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)采集。
1.4淺層地震反射波法
淺層地震勘探通過人工激發(fā)地震波在巖、土介質(zhì)中的進(jìn)行傳播，根據(jù)地震波的振幅、波形、頻率及其變化規(guī)律進(jìn)而推測淺層地下構(gòu)造、物質(zhì)組成以及物理力學(xué)參數(shù)等信息。實(shí)際操作中根據(jù)地震波傳播特點(diǎn)可以細(xì)化為折射波法、反射波法、透射波法。其中反射波應(yīng)用較為普遍，這種方法利用反射波在不同介質(zhì)分界面上按一定規(guī)律產(chǎn)生反射這一原理完成探測，這與人在山谷里的呼喊及其回聲的原理近似，通過記錄聲波反射來回的時(shí)間就可以準(zhǔn)確推算出由障礙物至呼喊者之間的距離。
1.5橫波反射技術(shù)
橫波反射技術(shù)和多瞬面波技術(shù)的原理較為相似，都是利用了物理學(xué)的基礎(chǔ)和面波的特征來進(jìn)行操作的，上文中提到，面波在不同的介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生不同的傳播速度，因此，如果介質(zhì)存在明顯的差異，那么則會(huì)產(chǎn)生反射波。所以，在巖土工程勘察的實(shí)際工作中，可以通過在地表安裝專業(yè)的面波檢測器來對反射的橫波信號(hào)進(jìn)行收集和整理，在通過反射波的長短和速度來進(jìn)行必要的計(jì)算，與上文提到的多瞬面波技術(shù)相比，橫波反射技術(shù)的可操作性更強(qiáng)，反射波更加明顯，所以分辨性更高，同時(shí)，橫波的傳播速度與其他波形相比有著更快的速度，因此，通過橫波反射技術(shù)可以更加快速的會(huì)進(jìn)行檢測。
1.6探地雷達(dá)
探地雷達(dá)通過利用寬帶電磁波以脈沖形式從而有效確認(rèn)探測對象地下介質(zhì)的分布規(guī)律，這種方法的基礎(chǔ)理論來自高頻電磁波，在實(shí)際操作過程中向?qū)?yīng)的地下介質(zhì)發(fā)射一定強(qiáng)度的高頻電磁脈沖波，電磁波在傳播過程中由于地下介質(zhì)電性參數(shù)以及地質(zhì)形態(tài)的差異會(huì)發(fā)生不同程度的反射或者散射，在這個(gè)過程中電磁波的傳播路徑、電磁場強(qiáng)度以及電磁波波形等要素都會(huì)發(fā)生改變，因此可以通過分析具體的波形資料來判斷地下空間位置及其物質(zhì)構(gòu)造。
2、巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的發(fā)展趨勢
2.1巖土工程勘察將向數(shù)字化方向發(fā)展
數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用讓我國各行各業(yè)在發(fā)展的速度上都得到了有效的提升，巖土工程的勘查工作也不例外，使用現(xiàn)代化的設(shè)備讓數(shù)字化技術(shù)得到良好的運(yùn)用，這樣巖土勘探工作的開展起到非常大的推動(dòng)作用。這也致使現(xiàn)在的巖土工程在工作的開展過程中正朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，在發(fā)展過程中大量的新型技術(shù)的作用被凸顯出來，紅外線技術(shù)的應(yīng)用使得勘探工作的精準(zhǔn)性得到了有效的提升，這些先進(jìn)設(shè)備使得勘探的結(jié)果更加準(zhǔn)確，同時(shí)也減輕了勘探人員在工作過程中的工作負(fù)擔(dān)，不但提升了勘探工作開展上的效率，為了讓巖土勘探工作可以跟著上時(shí)代，發(fā)展的腳步，巖土工程上的管理人員必須加大對工具與技術(shù)上的投入力度，讓這些使用工具進(jìn)行及時(shí)的更新?lián)Q代，適應(yīng)巖土工程工作上的要求。
2.2提高r土勘察人員的專業(yè)素質(zhì)
巖土勘察工作要求勘察人員擁有專業(yè)的職業(yè)素質(zhì)。換句話說，勘察人員的素質(zhì)將在一定程度上決定勘察質(zhì)量的高低。提高巖土勘察人員專業(yè)水平的極其重要。勘察人員在進(jìn)入實(shí)地勘察前都要有一個(gè)比較長實(shí)習(xí)時(shí)間，同時(shí)還應(yīng)加快完善勘察工作相關(guān)法規(guī)章程，為巖土勘察工作的順利開展提供理論指導(dǎo)。只有做好這兩方面工作，勘察人員才能盡量避免勘察工作中的缺點(diǎn)。
結(jié)束語
作為巖土工程過程中的重要的環(huán)節(jié)，巖土勘察技術(shù)應(yīng)該受到有關(guān)部門的高度重視。由于其自身的特點(diǎn)和作用，應(yīng)被視作巖土工程中必不可少的環(huán)節(jié)，與世界先進(jìn)水平同步。由于我國的巖土勘察技術(shù)正處在關(guān)鍵時(shí)期，面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和全新的發(fā)展機(jī)遇。在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)字化、高精尖技術(shù)化在巖土勘察中得到廣泛應(yīng)用。有關(guān)部門應(yīng)抓住千載難逢的機(jī)會(huì)，著力促進(jìn)巖土工程勘察的發(fā)展，為我國的城市化建設(shè)增添新的活力。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞：地下管線；探測；定位；埋深；電磁法
Abstract: in recent years, along with the city of underground pipeline management work and pay more attention to the pressing of underground pipeline measurement, detection projects has increased, the position of the pipeline positioning and buried depth detection technology in urban underground pipeline based data for the measurement of database construction and plays an important role. The paper introduces the application of some of the underground pipeline detection method, and from the application of metal pipe detecting underground electromagnetic method basic theory, three observation system of the positioning and buried deep detecting error are compared and analyzed.
Keywords: underground pipeline; Detection; Positioning; Buried deep; Electromagnetic method
中圖分類號(hào)：F291.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
城市地下管線是現(xiàn)代城市高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的基本保障組成部分。為了給城建管理部門提供準(zhǔn)確的地下管線分布資料,建立城市管線管理綜合數(shù)據(jù)庫，在實(shí)際工程技術(shù)應(yīng)用中大量采用不同的地下管線探測技術(shù)。目前，各類地下管線水平位置定位、埋深定位的各類探測技術(shù)得到了廣泛開展，且方法日趨成熟。
一、管線探測背景
地下管線按照材質(zhì)不同分為非金屬和金屬兩種。當(dāng)被探測的地下管線與周圍介質(zhì)存在著明顯的物理性差異,管體對土壤占比具有一定規(guī)模,能夠產(chǎn)生足夠的可從干擾背景中分辨出異常時(shí)，采用相應(yīng)的物探方法，即可探知管線在土壤中的分布情況。由于非金屬管線導(dǎo)電性差，常規(guī)的地下管線探測儀不能進(jìn)行正常探測，須采用預(yù)埋檢測帶法、探地雷達(dá)及面波法、示蹤電磁法等方法進(jìn)行探測。
城市地下空間管線具有埋設(shè)方式多樣的特點(diǎn)，管線的種類有十幾種，埋設(shè)的年限不同，而且管線所處的地下介質(zhì)的多樣性和不均勻性，城市化進(jìn)程的加快，對管線造成掩埋和破壞，均導(dǎo)致城市的地下管線探測和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取較為困難。所以，人們往往采用特定的方法以及專用的設(shè)備儀器來進(jìn)行測量，以獲得能滿足地下管線管理需求的足夠精確的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前，管線探測領(lǐng)域所使用的儀器主要為金屬管線探測儀、地質(zhì)雷達(dá)等設(shè)備。
二、常用地下管線定位探測技術(shù)方法
進(jìn)行管線探查前，應(yīng)在探查區(qū)域進(jìn)行方法試驗(yàn)，以了解該儀器設(shè)備和方法技術(shù)的有效性、精度和有關(guān)參數(shù)。不同地球物理?xiàng)l件的地區(qū)、不同類型的地下管線、應(yīng)分別進(jìn)行方法試驗(yàn)。目前，常用的探測方法有以下幾種：
（1）直接測量法：其工作原理是發(fā)射機(jī)一段連接到待測的金屬管線上，另一端接地，利用直接加到地下金屬管線的信號(hào)，如消防栓、管道閥門、水龍頭、通信交接箱、電力變電箱等部分，在其周圍將產(chǎn)生交變電磁場。此方法信號(hào)強(qiáng)，定位準(zhǔn)確，深度測試精度高，且不易受周圍相鄰管線的干擾。但實(shí)際情況往往無金屬點(diǎn)，無法進(jìn)行直接測量。
（2）感應(yīng)測量法：地下金屬管線在一次場的作用下，便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，管線中的電流產(chǎn)生二次磁場。在地面上探測二次電磁異常，便可確定地下管線的空間分布和深度。本法因受場地條件及方法本身特點(diǎn)限制，無法長距離使用，實(shí)際工作中較少采用，通常都會(huì)采用磁偶極感應(yīng)法。
（3）夾鉗法測量：夾鉗法是利用夾鉗內(nèi)的環(huán)形磁芯，把管線夾在中間，信號(hào)發(fā)生器輸出的交流信號(hào)電流通過磁芯的初級繞組在磁環(huán)上形成環(huán)繞管線的磁場，這個(gè)由交流信號(hào)產(chǎn)生的變化的磁場在管線方向上產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，根據(jù)管線的導(dǎo)電性及綜合阻抗，產(chǎn)生相應(yīng)的感生電流，利用管線探測儀配備的耦合環(huán)來夾住被探測的管線，然后通過耦合環(huán)把電磁信號(hào)加載到管線上，以達(dá)到對管線進(jìn)行測量的目的。這種方法定位定深精度高，信號(hào)強(qiáng)，適用于不宜使用直接法探測且管線直徑小的金屬管線或電纜，如電力、燃?xì)馊霊艄芫€、電信類電纜等，但要求管線必須有出露點(diǎn)，而且夾鉗的大小要大于被探測管線的直徑。
（4）電磁波測量法：工作原理就是通過特定儀器想地下發(fā)送脈沖形式的高頻、甚高頻電磁波。 電磁波在介質(zhì)中傳播，當(dāng)遇到存在典型差異的地下管線時(shí)，電磁波變發(fā)生發(fā)射，返回到地面時(shí)由接收天線所接收。在對接收天線收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)波形、強(qiáng)度、雙程時(shí)間等參數(shù)便可推斷地下目標(biāo)的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性和幾何形狀，從而達(dá)到探測的目的。它可以探測地下的金屬和非金屬管線。通常探地雷達(dá)由發(fā)射天線和接收天線組成，裝載在一輛小推車上，便于移動(dòng)和位置確認(rèn)。 是一種非破壞性的探測技術(shù)，并具有較高的探測精度。尤其對非金屬管線方面應(yīng)用提供了一種較好的解決手段。
（5）示蹤電磁法：是將發(fā)射電磁信號(hào)的示蹤探頭或?qū)Ь€送入非金屬管道內(nèi)，用接收機(jī)接收探頭或?qū)Ь€發(fā)出的電磁信號(hào)，從而確定地下管道的位置。其局限性是必須能可視出入口的非金屬管道，并要進(jìn)入管道內(nèi)部。如埋深過深，信號(hào)衰竭也很嚴(yán)重，精度受影響。
三、電磁法進(jìn)行地下管線定位和埋深測定的基本原理
在城市建設(shè)中, 除少量地使用非金屬管道外,絕大多數(shù)采用的各種金屬材料都具有良好的導(dǎo)電性,這為應(yīng)用電磁法探測地下管線提供了物理基礎(chǔ)。通常在管線上發(fā)送某種頻率的交變電流, 然后在地面上觀測由該電流產(chǎn)生的交變磁場分布特征, 即可達(dá)到探測地下管線的目的。
(一)、三種觀測系統(tǒng)定位及埋深探測誤差分析
用不同的線圈組合方式，可以組成3種觀測系統(tǒng)。
（1）啞點(diǎn)法觀測系統(tǒng)
地面磁場分量為零的點(diǎn)稱做啞點(diǎn)。用單個(gè)水平線圈接收磁場的垂直分量,利用BZ=0的點(diǎn),可確定管線的平面位置,量出B45=0點(diǎn)的位置到BZ=0點(diǎn)間的距離,便是管線的埋藏深度，這就是所謂的啞點(diǎn)法。由于整個(gè)測量過程中只要求能判斷出最小值的存在,而不需要求出這個(gè)值的絕對大小,所以儀器性能穩(wěn)定與否,并不影響定位定深的精度。
