地下电磁波CT法在工程勘查中的应用

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列零件设计表，
零件配置栏会出
图３销轴零件配置栏
现系列零件图标。如图３所示。
Ｅ３］顾孝同．国内工程ＣＴ技术的发展与应用［Ｊ］．工程地球 物理学报，２００６。３（４）：２７８—２８２． ［４］邓争荣，熊永红，蔡家兴．钻红电磁波ｃＴ技术在岩溶探测 中的应用［Ｊ］．长江工程职业技术学院学报。２００４，１（４）：８－１２． ［５］岳崇旺，王祝文，徐加益．电磁波层析成像技术在工程地质 中的应用［Ｊ］．物探与化探，２００８（２）：２６－３０．
富了我们对图像的处理手段，为今天的ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ—
ｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）处理提供了很坚实的基础。
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《新技术新工艺》·散字技术与机械加工工艺装备２０１０年 第８期
万方数据
２地下电磁波层析成像（ＣＴ）技术原理
地下电磁波法涉及电磁波在地下有耗半空间的
辐射、传播和接收。在双孔地下电磁波法中，当２钻 孔平行时，场强观测值Ｅ表示为：
Ｊ．Ｒａｄｏｎ提出了成像计算公式：
广
ｐ（ｘ，ｙ）一Ｉｆ（ｘ（ａ，口），ｙ（ａ，口））ｄｌ
（１）
Ｊ
式中，ｐ（ｘ，ｙ）称为投影函数；ｆ（ｘ，ｙ）称为像函数。公
式（１）给出了图像灰度与测量值之间的关系，由式（１）可
知，一帧图像的灰度点可以用测量值的线积分来表示，
这为我们的图像处理奠定了理论基础和实践可能，丰
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万方数据
基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的零件快速设计
张秀红，刘明玺
（西安铁路职业技术学院，陕西西安７１００１４）
摘要：Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ是一款优秀的机械三维设计软件，其中的系列零件设计表、配置和库特征可以进
行零件的快速设计与应用，较好地实现了零件系列化设计与管理，提高了企业产品设计效率。
关键词：Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ；三维设计；系列化设计
２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｐｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｒｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈａｚａｒｄｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｏｒｋ，ＳＯ ｗｅ ｎｅｅｄ ｔｏ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｂｅｆｏｒｅ ｏｕｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｗａｙ ｏｆ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｅｌｅｃ—
ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔＯ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｃｈ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ ａｃａｒｂｏｎａｔｅ ａｒｅａ．Ｗｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｈｅ ＳＩＲＴ ａｌｇｏ—
ｒｉｔｈｍ ｔＯ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｄｖｉｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｏｒｋ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ．Ｗｈａｔ’Ｓ ｍｏｒｅ，ｍａｎｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ ａｒｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｈｉｃｈ ｗｅ ｃａｎ ｄｏ ｆｕｌｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｂｏｄｙ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｄｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ
地下电磁波ＣＴ法在工程勘查中的应用
刘海军１’２，常东超１
（１．辽宁石油化工大学计算机与通信工程学院，辽宁抚顺１１３００１； ２．中国地质大学（北京）地球物理与信患技术学院，北京１０００８３）
摘 要：岩溶、破碎发育地带是碳酸盐地区工程施工的安全隐患，因此在施工之前需要进行勘察，地
下电磁波法是常用的地球物理方法之一。本文将电磁波ＣＴ技术成功应用于某地工程勘查中，并应用收
Ｅ：Ｅｏ￡厂（口）
（２）
ｒ
式中，Ｅ为接收点的场强值；Ｅ０为初始辐射常数；ｐ
为吸收系数；厂（口）为收发天线的方向因子函数。当２
钻孔平行时，，（口）一ｓｉｄＯ（其中ｓｉ的一旦），其中ｒ表
示发射点和接收点距离（ｍ）；ｒｏ表示２钻孑Ｌ水平距离。 由式（２）可知，当电磁波穿越不同的地下介质时，
由于不同介质对电磁波的吸收（ｐ存在差异，从而在 电磁波层析成像中形成类似的“阴影”，这种方法与医 学上的ＣＩ＂透视相似，因而称为电磁波ＣＴ技术。
对于形状相同但尺寸不同的零件，采用系列零 件设计表的方法可以很好地实现快速设计。
１）以销轴为例，如图１所示，先设计好基础零 件。
图１销轴基础零件图
２）单击工具栏上的插入一系列零件设计表，即 可插入系列化零件设计表了，如图２所示。
圈２ 系列化零件设计覆
３）将系列零
件的尺寸参数对
号入座，填入图２
中的表格中，在
中图分类号：ＴＰ ２０２
文献标志码：Ａ
Ｒａｐｉｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐａｒｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｈｏｎｇ，ＬＩＵ Ｍｉｎｇｘｉ （，Ｘｉ＇ａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ｉｓ ａ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ３Ｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ＇ｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｒｏｄ· ｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ．Ｗｅ ｃａｎ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｒａｐｉｄｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｒｉｅｓ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔａｂｌｅｓ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｂｒａｒｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｃａｎ ｈｅｌｐ
地下电磁波法的工作频率在０．０１～２００ ＭＨｚ 范围内，目前我国已使用过的频率为０．１～５０ ＭＨｚ，属于中频（ＭＦ）～高频（ＨＦ）～甚高频（ＶＨＦ） 电磁波频段。电磁波在地下岩石中的传播波长比空 气中波长短，波缩系数一般岩石为３～５。如波缩系 数以４计算，则对应于０．５～５０ ＭＨｚ的电磁波在介 质中的波长为１５０～１ ｍ。这种波长范围与地质工 作所要找寻的客观体规模相当，或远小于所要找寻 的地质体。因此分辨力强、精度高、效果好。而且电 磁波场与一般重力场、磁力场以及直流电场不同，它 是一个交变电磁场。·但它又与低频电磁法的感应电 场不同，是波动场。电磁波可以由辐射源以波的形 式向外传播。因此，可利用的参数多，通过这些参 数，可以对地质体进行客观详细的研究。
联合迭代技术ＳＩＲＴ是对ＡＲＴ技术的一种改进 算法，它克服了ＡＲＴ算法容易发散，易导致迭代失败 的致命缺陷，因此被广泛应用于电磁波ＣＴ处理中。
ｓＩＲＴ技术的一般计算公式为：
∥１＝力＋Ｊ—∑口—口—（ｎ——ｄ；）／Ｆ∑—ａｄＬ （３） 卢十２／口４
式中，ｑ为迭代的循环序列号；ｔ—ｒ口为迭代的误 差；ｆ为像素强度，也就是地下电磁波法中的视吸收 系数；蚴为系数矩阵。
图１三峡某地电磁波ＣＴ层析图
参考文献
［－１７吴岩，顾汉明，刘铁，等．电磁波ＣＴ法在碳酸盐岩缝洞勘 察中的应用Ｉ－Ｊ３．工程地球物理学报，２００９，６（２）：１８５—１８９． ［２３蔡加兴．电磁波ＣＴ技术在水库堤坝隐患探测中的应用 ［Ｊ］．人民长江，２００２，３３（１）：２１—２４．
《新技术新工艺》·数字技术与机械加工工艺装备２０１０年 第８期
ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ，ＳＩＲＴ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
地下电磁波层析成像技术（ＣＴ）是利用电磁波透 射观测体并通过计算机层析成像技术来探测物体内 部结构的一种新兴技术，是ＣＴ技术的一种，它对探 测钻孔（或坑道）之间及其旁侧与围岩有较大高频电 性差异的异常体，如溶洞、地下暗河、断裂破碎带等， 并确定其空间位置和产状，是一种非常有效的方法。
３层析成像联合迭代技术原理
地下电磁波ＣＴ法和医学ＣＴ类似，也包括３ 个基本步骤：数据采集、图像重建和图像显示。数据 采集工作方法有同步测量和定点测量２种方式。实 际观测的场强值就是公式（１）中的积分项。由于实 际测量的结果是有限的取样数据，不能满足公式（１） 的要求，因此我们需要将公式（１）进行简化。将公式
４应用实例 下面以三峡某工区的一次勘查为例，说明地下
电磁波ＣＴ技术的效果。 该工地围岩为泥质灰岩和泥灰岩互层，层间距
大小不等。钻孔在不同的平峒内，孔高差４０ ｍ，孔 间距９８ ｍ。
实际施＿【时，采用物化探所研制的ＪＷ一５型地 下电磁波法仪器，该仪器的主要技术指标如下：
扫频范围：０．５～３２ ＭＨｚ 扫频间隔：０．１～９．９ ＭＨｚ 发射机输出脉冲功率：１０ Ｗ 接收机测量范围：０．２ ｔｔＶ，－～＞３０ ｍＶ 接收机测量误差：一１２０ ｄＢ～一３０ ｄＢ＜±３ ｄＢ 钻孔仪器封闭性能≥１５０ ＭＰａ（≥ｌ ５００ ｍ井深） 测量时，采用的工作主频为３２ ＭＨｚ，发射点距 ２ ｍ，测点距０．５ ｍ，且交换２边测量。 ５ 结语 本次处理采用ＳＩＲＴ方法，结果如图１所示，从 图１可以推断出，在高程２７０～２９０ ｍ之间存在一组 破碎，其他部位较为完好。后期在２孔之间打了 ＺＫ０７孔验证，钻孔取芯结果和预测结果基本吻合， 为后期工程施工提供依据。
（１）中的积分项Ｉ ｆ（ｘ（ａ，口），ｙ（ａ，口））ｄｌ离散化为一
个代数线性方程组芝：＾口ｄ，由此，式（１）中的出项
就转化为％，代表我们ＣＴ中的像元网格，其中的 角标为射线循环和网格循环，＾为投影函数。
将图像离散化以后，反演主要是求解形如ＡＸ ＝Ｂ这样的高阶、稀疏且严重病态的线性方程组，常 用的方法主要有代数重建技术法（Ａｌｇｅｂｒａｉｃ Ｒｅｅｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＡＲＴ）、直接反射投影法、最大熵 法、奇异值分解法（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）ｊ 联合迭代重建技术（Ｓｉｍｕｈａｎｏｕｓ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｅｈｎｉｑｕｅｓ，ＳＩＲＴ）等。
文献标志码：Ａ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ＣＴ ｔｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ
ＬＩＵ Ｈａｉｊｕｎｌ”，ＣＨＡＮＧ Ｄｏｎｇｃｈａ０１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１，Ｃｈｉｎａ；
敛性较好、收敛速度较快的ＳＩＲＴ算法进行电磁波视吸收系数成像，推断出了岩石破碎发育带，为工程施
工提供技术支持。试验结果表明，电磁波ＣＴ法分辨力强，精度高，效果好，而且可利用的参数多，通过这
些参数可以对地质体进行详细的研究，推断结果的可靠性和实用性较好。
关键词：电磁波ＣＴ；工程勘查；ＳＩＲＴ技术
中图分类号：Ｐ ６３１．３２５
１层析成像技术原理
Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ简称ＣＴ，即计算 机层析成像，是投影重建图像的应用技术之一。层
析成像是根据在物体外部的测量数据，依照一定的
物理和数学关系反演物体内部物理量的分布，最后
由计算机以图像形式展现的技术。
层析处理计算是基于Ｒａｄｏｎ变换的理论，是很
经典的成像方法，早在１００多年前，奥地利科学家
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