地球物理学报格式要求

科技信息2010年第7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION0引言GprMax是由AntonisGiannopoulos教授研发，以时域有限差分为基础的探地雷达正演模拟工具，其中GprMax2D用于探地雷达二维正演模拟，GprMax3D用于三维探地雷达正演模拟。GprMax可用于模拟电磁波在各向同性均匀媒质和Debye型色散媒质中的的传播以及电磁波与目标物体的相互影响，从而得到目标物体的探地雷达地质图像。1GPRMAX的输入文件利用GprMax做探地雷达正演数值模拟，首先需要编写关于要模拟的模型数据的输入文件。然后在安装目录下单击或者文件，启动后在光标处输入输入文件的路径名，如果输入文件的格式正确，软件将自动执行进行数值计算，否则自行终止。程序执行完以后，会在安装目录下生成两个输出文件，分别是.geo及.out类型。输入文件需包括模拟模型的所有必要信息。输入文本的格式可用.txt格式。输入文件的每一个有效命令行都必须以符号#开始，否则该命令行无效。输入文件中的命令可分为以下三个步骤：(1)描述性命令语句。描述GPR所要扫描的模型，即模型的规模和扫描的离散步长。(2)所要模拟的背景介质及目标物体的相关命令语句。用来说明模型中所含各种介质的一些特性以及埋于介质中目标物体。(3)GPR扫描及输出的相关命令。在模型中放置发射天线和接收天线的起始位置坐标及扫描的道数。2GPRMAX模拟探地雷达二维和三维模型首先，模拟如图1所示的几何模型：设土壤为非磁性均匀媒质，其相对介电常数εr=，电导率σ=；选择的目标物体是理想导体，其埋深d=，直径为；收发天线位于空气土壤界面上方处的水平测线上；网格大小[]，单位是米。采用剖面法沿测线采集41道雷达信号，道间距，收发天线移动步距为。图1探地二维雷达模型示意图输入文件的形式如下：#medium:运行GprMax2D，输入该输入文件的存储路径，进行模拟计算，待仿真结束后，利用和以及和分别读取输出文件和相关数据，获得几何图及数据剖面图如图2所示。(a)二维模拟儿何图(b)二维模拟数据剖面图图2GprMax二维正演模拟结果示意图模拟如图3所示的几何模型。设土壤为非磁性均匀媒质，其相对介电常数εr=，电导率σ=；目标物体为矩形空洞，其埋深d=，长、宽、高I=；收发天线位于空气土壤界面上方处的水平测线上；网格大小[6012065]，单位厘米。采用剖面法沿测线采集21道雷达信号，天线间距。输入文件如下：#medium:基于GPRMAX的探地雷达图像正演模拟宋审宇于会山(聊城大学物理科学与信息工程学院山东聊城252059)【摘要】利用基于时间域有限差分法模拟软件GprMax软件进行探地雷达地质图像的模拟过程，并模拟了二维和三维的探地雷达模型。【关键词】探地雷达；GPRMAX2D；GPRMAX3DForwardSimulationofGPRImageBasedonGprMaxSONGShen-yuYUHui-shan(SchoolofPhysicsScienceandInformationEngineering,LiaochengUniversitity,LiaochengShandong,252059China)【Abstract】Basedonfinite-different-time-domainmethod(FDTD)，thispaperusessimulationsoftwareGprMaxtostudytheradargeologicalimagesimulatingprocess，andthensimulatetheGPRmodelof2Dand3D科技信息SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2010年第7期（上接第58页）译码器———CD4514以及驱动器MC1413，4软件设计系统软件设计要求要求软件不仅能完成测量任务，还要求软件显示任务、完成系统初始化。具体来说主要以下几个方面的要求：1)系统初始化；2)显示缓冲区初始化.设置堆栈指针以及开中断.3)参数显示；4)中断服务；软件设计思路根据设计要求，要测量每秒的脉冲数，最简单的方案是利用单片机内部三个定时器/计数器，其中定时器/计数器2用来产生秒的定时，定时器/计数器1用来计外部脉冲数，定时器/计数器0用来测量开关闭合，断开之间的时间。按此构思，程序由几大模块组成。其中模块应包含有:1)单片机.8279的初始化2)定时器/计数器初始化3)显示缓冲区初始化.设置堆栈指针以及开中断.4)显示子程序软件设计方案根据设计要求，要测量每秒的脉冲数，最简单的方案是利用单片机内部三个定时器/计数器，其中定时器/计数器2用来产生秒的定时，定时器/计数器1用来计外部脉冲数，定时器/计数器0用来测量时间。系统软件设计框图如图初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCOM、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入定时器中。5结束语通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；近几年新研制的五轮仪结构充分体现了小薄轻的发展方向。该系统具有硬件电路简单、系统功能比较强大、所选用元器件流行实用、数据传输准确、实时性好等特点。其小型化、模块化、集成化、智能化的检测具有较为广泛的前景。【参考文献】［1］王宝光，蒲昭邦.测控仪器设计[M].机械工业出版社，2001，3．［2］袁辉.光电传感器及其应用[M].机械工业出版社，1992，1．［3］李宝琛.微型计算机常用器件手册[M].福建科学技术出版社，1999，9．［4］刘植甄.微行控制系统设计工程———从芯片到系统[M].清华大学出版社，2001，7．［5］马顺心，等.单片机的汇编语言应用程序设计.北京航空航天大学出版社，1999．［责任编辑：张新雷］科●#box:图3三维探地雷达模型示意图利用和读取输出文件中的数据，获得此模型Ex数据的剖面图如图4所示图4三维模拟模拟数据Ex的剖面示意图3结论由以上两例可知，利用GprMax2D和GprMax3D与MATLAB进行GPR正演数值模拟是可行的，并且具有很好的效果。【参考文献】［1］周奇才，李炳杰，郑宇轩，等.基于GPRMax2D的探地雷达图像正演模拟[J].工程地球物理学报,2008,5(4):396-399.［2］User'．［3］GPRmax2Ddownloads：．［4］YeeKS．NumericalsolutionofinitialboundaryvalueprobleminvolvingMaxellequationsinisotropicmedia[J]．IEEETransAntennasPropagate，1966，14(3)：302-307．作者简介：宋审宇（1983—），男，聊城大学硕士研究生，研究方向为光通信技术。［责任编辑：汤静］

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