传感器与微系统

本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集，其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科，其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。     

几种边缘磁学的发展及其与地球物理学的关系

介绍了几种与地磁学和古地磁学相关的边缘磁学:生物磁学、考古磁学、环境磁学等,从它们的演变历史和发展现状分析了它们与地球物理学中的地磁学和古地磁学的关系.探讨了地球物理工作者能否从其他边缘磁学中吸收借鉴些什么和能否利用我们在磁学方面的特长优势在这些领域有所作为两个问题.     

瓦斯突出地球物理场的介质分布特征

研究了瓦斯突出地球物理场的介质分布特征．从关键层（瓦斯突出煤体） 成因机制及其与宏观地质构造之间的关系探讨了其空间分布特征；应用岩石力学、弹塑性力学理论确定了工作面前方应力墙的位置和宽度．为地球物理方法在瓦斯突出灾害预测中的应用奠定了物理性质基础．     

兰州地磁台观测仪器工作状态分析

地磁观测资料在地磁学、空间物理学、固体地球物理学及其它相关领域的研究和应用中具有十分重要的作用。资料质量对研究工作具有重要影响,仪器工作效能是保证资料质量的重要环节。本文利用兰州地磁台多套仪器观测资料,通过对不同仪器组合观测的基线值和绝对值,最终得出了每套仪器的工作效能。结果显示:兰州地磁台各套仪器工作状态稳定,观测质量可靠,具有良好的研究和应用价值。文中观测仪器工作状态分析方法对于其它地磁台站具有推广应用价值。     

几种边缘磁学的发展及其与地球物理学的关系

介绍了几种与地磁学和古地磁学相关的边缘磁学:生物磁学、考古磁学、环境磁学等,从它们的演变历史和发展现状分析了它们与地球物理学中的地磁学和古地磁学的关系.探讨了地球物理工作者能否从其他边缘磁学中吸收借鉴些什么和能否利用我们在磁学方面的特长优势在这些领域有所作为两个问题.     

时空背景的微分几何表征

文章从近代微分几何及其核心概念微分流形着手，阐释了流形及相关问题与物理背景空间的关系，重新认识张量场和剖析相对论背景时空。     

地球系统科学模拟有关重大问题

从20世纪70年代开始,科学家们已经开始把大气、海洋、冰雪和陆面四个圈层作为一个整体来考虑,既研究各圈层内部的物理过程也研究其间的相互作用,这实际上是一个物理气候系统.进入21世纪,人们的视野从物理气候系统扩展到了地球系统,进一步考虑生态系统、空间天气和固体地球系统,通过研究圈层内部的物理、化学和生物地球化学过程以及圈层之间的能量、动量和物质交换来了解地球能量过程、生态过程和新陈代谢过程的运行规律.人们越来越重视诸如碳、氮循环等生物地球化学耦合过程在气候系统中的作用及人类活动对这些循环过程的影响.地球系统模式基于地球各圈层中的物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,然后用数值计算方法求解,编制成一种大型综合性计算程序.地球系统模式是迄今为止最复杂和最具综合性的科学数值模拟工具,是地球系统科学理论和知识的集大成.地球系统模式的先进性,体现了一个国家在地球系统科学研究的核心竞争力,是衡量一个国家地球科学研究综合水平的重要指标.建成国际领先的地球系统模式对大幅度提升我国在地球系统科学领域的水平具有不可替代的作用.本文概述了地球系统数值模拟研究的科学意义、国家需求、国际发展趋势、我国已经取得的成就和未来的发展目标和任务.     

正切检流计法测量地磁三分量

存在于地球周围具有磁力作用的空间被称为地磁场。地球磁场和地球引力一样,是一个地球物理场,是地球内部的物理性质之一。地球的磁性是地球上生命的保护伞,准确测量地磁场对震前预测、地质勘测等有着重要的意义。描述地磁可以由三要素导出。文中介绍了采用正切检流计法测量地磁三分量,设计并组建了一套由亥姆霍兹线圈等仪器组成,可以实现正切检流计法的实验装置。通过该装置测量了地磁三分量,并分析了影响测量数据准确性的主要因素。     

中国防震减灾事业监测预报三大工作体系

应用数字化,地磁、形变、地电、流体等观测技术,依据预报要求建立台网,采集地球物理场和地球化学等数据,准实时汇集处理。提取异常,遴选前兆相关参数,提供地震短临分析预报基础。目前我国已建成了1个国家地震前兆数据中心,5个国家学科中心,31个区域前兆台网,600个地震前兆台,3套前兆流动观测系统,2个地震前兆台阵,     

无线车位检测系统的应用研究

智能停车场是解决当前交通拥堵、停车困难问题的重要措施,停车位检测系统是智能化停车场建设的重要组成部分。阐述了无线车位检测系统中传感器节点、无线网络通信的研究现状,分析了几种常用车位检测技术和ZigBee网络通信技术。对比了地磁传感器、超声波传感器、视频图像处理技术的检测原理,介绍了这3种检测技术在车位检测中的应用及其特点以及ZigBee通信中的网络拓扑结构,为无线车位检测系统的设计与研究提供了参考和理论支持。     

瓦斯突山地球物理场的响应特征

研究了瓦斯突出地球物理场的电磁波和弹性波响应特征,其响应是构成瓦斯突出地球物理场的介质条件所表现出来的。着急层应力墙瓦突出机理认为,瓦斯突出煤层由关键层和伴随层构成。关键层和伴随层在空间的分布规律和相互作用体现在物理场的差异上,把关键层（或瓦斯突出煤体）作为地球物理场中的异常体进行研究是可以利用地球物理方法识别的。突出地球物理响应特征的研究为从地球物理研究瓦斯突出预测理论和方法提出了科学思路。     

地磁导航中磁测姿态解算误差分析

在弹载地磁导航应用中,磁测姿态系统解算精度受不同误差源的影响。为提高磁测精度,根据误差理论对磁测系统进行了误差机理分析与建模;建立了偏航误差、地磁分量误差和传感器测量误差的误差传递关系,为传感器选型及后续误差补偿提供理论参考。仿真结果表明,各误差间的传递关系呈现非线性关系,在全射向范围内误差以零度俯仰角为成中心对称分布规律。此外,若弹体靠近或沿着地磁方向飞行时,都会出现很大的解算误差,甚至于方程无解。因此有针对的避开上述飞行方案,能提高磁测姿态解算精度。     

微机电系统(MEMS)技术的研究与应用

微机电系统是源于微电子加工技术，融合了微机械制造、传感、致动及微控制于一体的系统。其特征尺寸极小，学科交叉广泛；技术研究包括微系统理论、设计建模、微机械加工、微器件集成等多个方面；学科分类涵盖了机械、力学、光学、流体、电磁学、生物学等各领域，在民品和军品领域有许多热点应用。本文介绍了微机电系统发展概况、微机电系统技术关键、微机电系统有关传感器，以及微机电系统热点应用和微机电系统技术的发展前景。     

小型化量子重力仪高精度重力测量

重力场是地球的一个基本物理场,它携带和反映了地球的诸多信息,对基础研究和实际应用都非常重要.由于地球重力场是随空间、时间变化的,需要可移动的高精度重力仪进行测量.量子重力仪是近年发展起来的一种基于原子干涉的新型高精度重力测量设备.和传统重力仪相比,量子重力仪具有更好的稳定性和准确性,可以精密地勘测地球的重力场分布.本文对量子重力仪的基本原理、实验及其应用进行了综述,主要包括国内外小型化量子重力仪方面的最新研究成果;介绍了小型化量子重力仪的基本原理、小型化量子仪核心单元(真空系统、光路系统、隔振系统和野外测量保障系统)的研制以及在重力比对、地震监测和重力场测绘等领域的应用.最后,本文介绍了量子重力仪的精度限制因素(拉曼相位噪声、振动噪声和探测噪声)以及在其他基础物理研究领域(万有引力常数测量和弱等效原理检验)的应用.量子重力仪作为量子传感器中较为成熟的技术,尤其在动态测量方面表现出明显的优势.未来,随着量子重力仪的不断发展,还可能在地球物理、资源探勘、惯性导航和太空重力观测等领域发挥重要作用.     

电磁法在地热资源探测中的应用研究

地热系统勘探中的一个关键问题是如何在几千米的深度范围内对地热储层进行地球物理探测.电磁法由于其测量参数电阻率直接与表征地热系统的因素相关,被证明是地热资源勘探的有力工具.分析了岩石的电阻率与孔隙度、盐度、温度以及水岩相互作用的关系,并研究了电磁法在高温地热系统、非火山系统中的应用.研究表明,电磁法可以有效勘查地热流体及...     

太阳磁暴的奥妙

2004年，地球经受了一系列强烈的磁暴袭击，如此强烈的爆发是什么原因引起的?太阳磁暴对人类有什么影响?俄罗斯科学院地磁学、电离层和无线电波传播研究所地球物理环境预测中心的专家介绍了有关情况。     

通过探索经济空间、经济场理论剖析现实经济问题

从物理学借鉴到经济学的空间、场概念及其理论,正逐步发展成经济空间、经济场理论,问题在于,只有完全弄清空间、场在物理关系体系中的切实作用,才能在研究经济关系时准确、有效地使用它们,探索经济空间、经济场理论目的是剖析现实经济问题,弄清“拿来”理论与剖析现实问题的关系。     

集成式船载海冰厚度观测系统研究

开展了集成式电磁感应海冰厚度监测系统的整体设计、采集控制单元以及其操作系统的研发、主控系统软件的开发、电磁感应海冰厚度探测正反演计算研究、多传感器协同控制研究、数据传输与图形监视技术研究、悬挂体外壳设计及其悬挂姿态控制研究,并在极地现场开展业务化试验与应用示范等工作。在海冰厚度探测的多参数联合反演研究方面,运用地球物理约束反演方法,由海冰二层反演模式发展成多层反演模式,改进海冰厚度计算模式;在多传感器协同控制与无线数据传输与图形监视技术研究方面,实现船外悬挂体传感器数据实时传输至室内控制及监视单元;在极地现场业务化试验与应用示范方面,制定现场试验和应用示范工作方案,参加中国极地考察。     

汽车半主动悬架系统的关键技术及研究进展

基于系统分析理论，论述了汽车半主动悬架系统的发展与研究进展，提出了系统信号检测与传感器、磁流变液体及其器件设计、控制策略与控制器等关键部件的研究与开发过程中的相关基础问题，分析了系统动力学建模与仿真、系统信息分类与控制、系统集成与试验等系统应用研究的相关技术问题．并结合课题组研究进展，提出了汽车半主动悬架系统物理层构成．     

井下微地震监测技术应用研究

随着页岩气开发的兴起,微地震监测技术作为与之紧密相关的一项地球物理技术受到了日益密切的关注。本文首先介绍了微地震监测技术的原理,随后列举了三项国外成功应用微地震监测技术的实例。最后对其未来发展方向进行了展望。