多层介质中路面雷达电磁波传播数值模拟

针对高效、快速、连续、无损的路面雷达应用技术存在的问题,研究了路面雷达电磁波在多层介质中的传播规律,基于电磁波理论的基本原理,从Maxwell方程着手,建立了雷达电磁波在路面结构体系中的传播模型,该模型考虑了介质介电常数虚部的贡献,理论上更加严谨,并更接近于道路工程实际,应用该模型,模拟合成了多层路面结构体系中雷达电磁波的反射信号,将其与实测信号对比,验证了所建立模拟方法的正确性和适用性。     

建筑物对爆炸地震波传播的影响

爆炸地震波传播会受环境介质等因素的影响,从厂房防护和炸药储存安全距离方面考虑,了解建筑物对爆炸地震波传播造成的影响很有必要。通过建立钢筋混凝土厂房模型,在模型外部及内部进行爆炸试验并测得相应的地震波信号,对其峰值速度拟合以及采用小波包变换的分析方法,研究建筑结构对地震波传播峰值速度和振动频率的影响。由于建筑结构的存在,改变了地震波传播的环境介质,使其峰值速度产生了较大的衰减,频率中高频成分所含能量减少。研究补充了建筑结构对爆炸地震波传播造成的影响,为炸药生产厂房及储存仓库安全距离的判定提供了参考依据。     

The earthquake precursor detected in a granular medium and a proposed model for the propagation of precursive stress-strain signal

A way to detect the seismic precursor in granular medium is described and a model of propagation for precursive stress-strain signals is proposed. A strain sensor buried in a sandpit is used to measure a seismic precursor signal. The signal has been investigated and confirmed to originate from a specific earthquake. A comparison of simulated and experimental signals indicates that the signal results from the strain in the earth’s strata. Based on the behavioral characteristics of granular materials, an analysis of why this method can be so sensitive to the seismic strain signal is undertaken and a model for the propagation of this stress-strain signal is proposed. The Earth’s lithosphere is formed of tectonic plates, faults and fault gouges at their boundaries. In the case of the quasi-static mechanics of seismic precursory stress-strain propagation, the crustal lithosphere should be treated as a large-scale granular system. During a seismogenic event, accumulated force generates the stick-slip motion of adjacent tectonic plates and incrementally pushes blocks farther apart through stick-slip shift. The shear force released through this plate displacement causes soil compression deformation. The discrete properties of the sand in the sandpit lead to the sensitive response of the sensor to the deformation signal which enables it to detect the seismic precursor. From the analysis of the mechanism of the stress-strain propagation in the lithosphere, an explanation is found for the lack of signal detection by sensors installed in rocks. The principles and method presented in this paper provide a new technique for investigating seismic precursors to shallow-source earthquakes.     

一种频域多路径电磁干扰对消方法

针对实际环境中背景干扰相关性差导致干扰对消误差较大的问题，提出一种频域多路径电磁干扰对消方法。利用变分模态分解(VMD)的分频特性将两通道信号分解为多个具有相同中心频率和分解带宽的模态信号，利用分解后的模态信号构造多路径干扰对消系统。然后利用反向传播(back propagation, BP)神经网络对每一路径上的信号进行非线性拟合并对消，从而获得真实的被测设备(EUT)辐射发射信号。结果表明，与真实EUT辐射发射信号相比，所提方法得到的EUT辐射发射信号功率误差低于1 dB且信号相关性高于96%;与变步长LMS算法、EMD-LMS算法相比，功率误差至少降低3.6 dB,信号相关性至少提高15%。所提方法对在开阔场中大型、可移动的EUT电磁辐射发射原位测试研究具有参考价值。     

电磁方法的拟地震解释

为了研究电磁勘探方法拟地震解释的可行性，针对电磁波与弹性波在传播理论上的类似之处，介绍了电磁法拟地震解释的摹本原理，通过对探地雷达和常规电磁法使用的不同频率电磁波在损耗介质中的传播特性的对比分析，指出地质雷达使用的是超高频电磁波，传播规律和弹性波相似，可以直接利用地震勘探的处理解释方法进行解释；常规电磁法勘探因使用的电磁波频率较低，具有明显的色散效应，其传播规律和弹性波有较大差异，采用拟地震解释难以得到理想效果。该成果对电磁法拟地震解释的研究具有一定的指导意义，     

转子-轴承系统中电磁作动器的力学特性分析及实验研究

通过理论分析和实验的方法研究了电磁作动器的力学特性,建立了基于转子振动位移的电磁作动器电磁力模型;设计了电磁力模型参数识别装置,并采用最小二乘估计法进行了模型参数识别。该模型与电磁轴承力的理想模型的对比实验表明,基于转子振动位移的电磁力模型较之传统理想模型更能反映电磁作动器中实际电磁力的力学特性。     

The application of large volume airgun sources to the onshore-offshore seismic surveys： implication of the experimental results in northern South China Sea

Onshore-offshore seismic experiments were carried out for the first time in northern South China Sea using large volume airgun sources at sea and seismic stations on land. The experimental results indicate that seismic signals from the new airgun array of R/V Shiyan 2 can be detected as far as 255 km. The signal effective area reaches nearly 50000 km2, which covers Hong Kong and Pearl River Delta. Compared with the old airgun array, the signal amplitude, propagation distance and effective area of the new airgun array have been increased notably, which demonstrates that the upgrade of the airgun source was successful. Comparisons with previous experimental results in other regions show that the shooting effect of the new airgun array is similar to those best airgun sources in the world. Especially, it is a new breakthrough in using the permanent seismic stations onshore to record long distance airgun signals offshore, which has great significance to the realization of the "seismic radar" concept and the 3D seismic surveys of crustal structure in coastal areas.     

输气管道泄漏音波信号传播特性及预测模型

输气管道泄漏音波在管内传播过程中发生衰减,在安装音波传感器前必须明确管内音波信号的传播距离。综合考虑介质黏滞吸收和热传导作用及特殊管件(弯管、分支及变径管)的吸收作用,建立泄漏音波在管内传播模型。利用改进的小波分析法对泄漏音波信号时频域特征进行分析,模拟分析不同特殊管件对音波传播的影响,并利用高压泄漏试验装置对建立的传播模型进行验证。结果表明:泄漏音波在管内以平面波形式传播,泄漏信号幅值能量占优的频带主要集中在0～0.366 Hz及2.93～46.88 Hz内,直管和弯管对音波衰减影响较小,只有分支和变径(变径流量计、阀门)对音波传播影响较大;得到的拟合音波吸收系数与理论吸收系数吻合较好,模型计算结果较为准确,可提高音波泄漏检测的准确性。     

基于变分模态分解的相关能量熵自适应阈值去噪

为有效抑制噪声对地震数据的影响,根据地震信号的时频特性,提出了基于变分模态分解的相关能量熵阈值去噪方法。采用变分模态分解算法将地震信号分解为频率由高频到低频且具有一定带宽的模态分量,计算各模态分量与地震信号的规范化相关系数,实现对各模态分量中的有效信息和噪声的定位。将去除有效信息的各模态分量分成若干子区间,分别计算各子区间的噪声能量熵,选取能量熵最大区间的模态分量系数作为该分量的噪声方差获得该分量的阈值,再将经阈值处理后的各模态分量重构得到去噪信号。通过对合成地震模型和实际地震信号进行去噪处理,并与直接去除高频分量的变分模态分解去噪方法进行了对比,结果表明,该方法能在强噪声环境下更有效地提取地震信号中的有效成分,提高信噪比。     

基于BP神经网络的离线迭代混合试验方法研究

利用反向传播(误差逆传播算法back propagation algorithm,BP简称反向传播算法)神经网络对非线性结构位移-力系统进行拟合,将训练好神经网络作为试验子结构与数值子结构联合求解,省去了混合试验中试验子结构与数值子结构之间的实时数据交互,并通过迭代训练样本的方法不断逼近真实响应,克服了神经网络需要大量训练样本的问题。通过对两个自由度的非线性结构进行混合试验数值仿真,验证了该方法的可行性。以实际工程的一榀框架为混合试验对象,取一个隔震垫作为试验子结构进行数值仿真,进一步验证了该方法的有效性。     

具有屏蔽机壳的电子设备系统级电磁敏感性分析方法

提出了一种基于场路结合、对具有屏蔽机壳的电子设备进行系统级电磁敏感性（EMS）仿真分析的新方法．该方法采用有限元法计算外部电场分布，对电场沿固定路径积分，得到所需的表面干扰电压，将外部电磁干扰对内部电路的影响等效为电压源的作用，再利用基于电路模型和全波分析相结合的方法对内部高速电路进行EMS仿真分析，弥补了以往在EMS分析时只以实验为主，缺乏理论依据的缺陷．实例仿真分析表明，该方法简单、直观，不仅可以详细分析电子设备内部高速电路中干扰的传播情况，而且可以对内部高速电路进行优化设计，提高了系统的抗干扰性．     

基于射线追踪的微地震信号正演模型

为了更准确地收集微地震信号,采用射线追踪的方法对多震源微地震数据进行正演模拟。首先根据射线 追踪试射法原理,不断修正初始出射方向,通过反复迭代获得最优出射角,最终得到精确的射线路径以及多道 合成微地震响应记录,实现正演过程。基于射线追踪的正演结果能准确地反映地层结构的运动学特征,是一种 快速、准确的微地震正演方法。通过对地震波传播规律的分析,反演结果表明,建立的正演模型能为微地震信 号处理、反演以及震源定位研究提供帮助。     

非嵌入式多项式混沌方法在电磁模型验证与确认中的应用

针对电磁模型验证与确认的量化分析方法进行研究.采用非嵌入式多项式混沌方法研究电磁模型仿真输入参数不确定引起的相关输出响应量的不确定度.在详细阐述了此方法的数学原理及实现步骤的基础上,数值结果验证了非嵌入式多项式混沌法可以为电磁模型输入参数的不确定性对响应量的影响建立一种有效的不确定度传播及量化方法.针对带孔缝结构的机箱模型,采用非嵌入式混沌多项式方法研究了电磁波入射角度的不确定性对机箱中心点电场幅值的影响,在此基础上结合特征选择评估方法（feature selective validation,FSV）依据实际测量值对此电磁模型进行度量评估,最终给出评估等级.结果表明,机箱模型的评估为优异.      

电磁作动器信号特性分析及建模

为对一款实验所用的定制电磁作动器进行数学建模,对电磁作动器进行大量实验和测量来采集信号数据,并通过将数据进行降噪处理和积分转换等方法分析研究了电磁作动器输入输出信号,研究拟合其数据结果,建立了此电磁作动器的数学模型。结果表明：建立了一个直观表达输入输出信号之间关系的电磁作动器数学模型,且该模型满足后续工程使用要求。     

汽车防抱死制动系统轮速传感器信号处理

研究了一种用模拟/数字混合电路设计方法 ,解决汽车防抱死制动系统轮速传感器信号处理问题 在对变磁阻式轮速传感器进行多种工况试验的基础上 ,分析并归纳出该种传感器的信号特性 ,据此提出了适合处理车轮速度电路设计的结构函数 ,利用该结构函数设计出了轮速信号处理电路 ,并对电路进行了仿真和试验研究 研究结果表明 ,依据结构函数设计出的轮速信号处理电路 ,能实时处理汽车在制动过程中车轮速度大范围变化所产生的信号 电路工作稳定、可靠 ,抗干扰能力强 ,在较低车速下 (<3km/h)仍能正确地测量车速     

地震波雷达研究展望:用人工震源探测大陆地壳结构

综述了地震波雷达三个方面的研究进展:将20世纪后20年发展起来的海洋气枪技术向大陆的移植;电磁波雷达理论和信息处理技术向地震学的应用;新型地震台阵观测技术的出现.我们进行的野外实验表明,建立照亮105km2大陆地区地下结构(深至Moho面)的地震波雷达已经具备了可能性.     

复杂地表条件下的电磁式可控震源广义预测控制方法

作为一种浅层高分辨率可控震源,电磁式可控震源在浅层地震勘探中受到了广泛的重视。电磁式可控震源激发信号质量总是受到地表条件影响,在地形平坦,并且震源基板与大地耦合条件良好的情况下,电磁式可控震源能够取得良好的勘探效果。而在地形起伏,基板与大地耦合较差的复杂地表条件下,当前可控震源控制系统激发信号存在比较严重的畸变,控制精度严重下降,地震勘探误差变大。为此研究适于复杂地表条件的可控震源高精度控制系统具有重要意义。将可控震源与大地看成一个系统,耦合条件不同意味着系统模型是变化的,因此控制系统应采用与模型无关的控制算法才能适应变化的地表条件。针对上述问题,在分析电磁式可控震源输出信号畸变特性,以及产生畸变原因的基础上,探讨电磁式可控震源激发信号估计的方法,研究利用广义预测控制方法与相位预补偿、零相位滤波方法相结合实现对可控震源激发信号相位、幅度畸变的控制。经仿真实验,广义预测控制后电磁式可控震源激发信号相位最大偏差由125°减小到3°,最大幅度畸变由133%减小到4%,在3 000 m/s速度模型下,由震源激发信号畸变导致的定位误差从1.5 m减小到小于0.2 m,提高了复杂地表条件下电磁式可控震源地震勘探精度,实现了复杂地表条件下可控震源激发信号高精度控制。     

非油气γ能谱测井信号沿长电缆传输

应用于煤田、金属矿和非金属矿及工程地质等勘探的非油气γ能谱测井仪，其设计与应用于油气田勘探的γ能谱测井仪是不同的。针对我国非油气γ能谱测井仪研究未有突破性进展的现实，在充分比较国内外非油气γ能谱测井仪几种研制方案的基础上，提出了一种测井信号沿长电缆以电流脉冲模拟方式传输的方案，并对此开展了试验研究。试验结果表明取得了较满意的成果，可为小型化、轻便型的非油气放射性γ能谱测井仪的研制提供一种新的途径。     

基于磁势矢模型的电磁直线驱动装置解析建模

针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场分布方程,并结合边界条件得到了径向气隙磁通密度及电磁力表达式,以此获悉驱动装置稳态电磁特性。结果表明,解析模型与有限元模型的求解误差最小为0.6%,最大为6.6%,与试验误差不超过2.5%,有限元及试验均验证了模型的正确性与精确性。所提方法在确保求解精度的前提下求解过程简单且通用性好,为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制提供了理论参考,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有一定的理论意义和工程应用价值。     

低频信号在玄武岩地区深层成像中的应用研究

以江汉油田陵北玄武岩地区深层成像问题为例,分析了玄武岩地区深层成像困难的主要原因,并在此基础上利用地震波波场数值模拟技术模拟了玄武岩地区地震波的传播规律.结果表明:非均匀性很强的高速玄武岩地层会对常规频率勘探地震波场产生散射和屏蔽作用;长波长信号具有较强的穿透非均质体的能力.