利用Phillips-Twomey方法对核磁共振弛豫测量结果的反演及其效果分析

为解决横向弛豫时间多指数反演所面临的反演不适定性和非负约束的问题,利用在反演理论中解决不适定性问题常用的Phillips-Twomey光滑化方法反演横向弛豫时间,并给出了一种实现非负约束的方法.通过与常用的反演算法进行对比,发现Phillips-Twomey光滑化方法更适用于低信噪比反演.考察了Phillips-Twomey光滑化方法对信噪比的敏感程度,研究横向弛豫时间布点数、原始回波采集个数、回波串采集时间间隔等因素对反演结果的影响.研究表明Phillips-Twomey光滑化方法适用于横向弛豫时间的多指数反演,且容易实现非负约束,对信噪比要求比较低.     

核磁共振T2谱优化反演方法

将核磁共振T2谱反演问题转化为求目标函数极小值的优化问题,建立新的易于实现T2谱非负约束的优化反演模型,然后利用共轭梯度算法解决上述反演问题。将该方法应用于无噪声理论回波数据、信噪比SNR=25的理论回波数据以及岩心NMR实验数据反演并与构造谱及实验室国外软件反演结果对比表明,无噪声理论回波数据反演的T2谱与构造谱几乎完全符合;信噪比SNR=25时反演的T2谱和构造谱符合得很好;岩心反演的T2谱与实验室国外软件反演的T2谱符合得很好,利用反演结果计算的孔隙度与实验室氦孔隙度绝对误差为0.65%。因此,该方法是一种有效和实用的核磁共振T2谱反演方法,具有较强的抗噪能力,能够应用于生产和科研。     

一种改进的核磁共振测井原始回波压缩方法

提出一种基于最优量化的原始回波压缩方法,在描述弛豫时间谱数学模型的基础上,分析了核磁共振离散方程组的病态性.在综合考虑反演精度和计算量的前提下,确定合适的离散化回波个数,并通过改进的最优量化的方法,对核磁共振回波信号进行最优化离散,获取离散点的最优分布.结果表明该方法能够在保证反演精度的前提下,有效提高弛豫时间谱反演的效率.     

利用整体最小二乘反演地壳应变参数

对地壳应变参数的反演可以确定地壳的应变积累,理解地壳的真实运动状况,传统的地壳应变参数反演都是基于最小二乘,而最小二乘只考虑系数矩阵误差的影响,基于此,将整体最小二乘引入到地壳应变参数反演中,通过分析地壳应变模型中自变量和因变量的误差状况来确定地壳应变参数的随机模型,通过实例分析验证了基于整体最小二乘的地壳应变参数反演结果精度最高。证实了该方法在研究地壳应变参数中的可行性。     

基于核磁共振弛豫谱的变压器油老化检测研究

针对目前常规的变压器油绝缘热老化检测中过程繁杂等问题, 提出一种基于低场核磁共振弛豫时间谱的检测方法。根据油品中烃类化合物在高压放电环境中出现裂解、结构发生改变的原理, 设计变压器油热老化核磁共振横向弛豫谱检测系统。采用自旋回波序列采集油样时域信号回波峰值点, 描述弛豫时间谱反演算法。利用山西省电力公司长治变电站110 kV高压变压器提取的油样(挂网运行年限分别为1, 10和20年), 进行检测装置性能的验证及测试。结果表明, 在17.173 MHz条件下, 该检测方法可以在1分钟内完成一次油样的信号检测与弛豫谱反演, 3种油样的弛豫时间峰值分别为203.83, 145.82和141.95 ms。可以看出, 随着年限的增加, 弛豫时间呈下降的趋势, 表明高温能够导致油品中分子化学键断裂, 析出气体。     

基于加速度反演频域动载荷的一种正则化途径

基于加速度频响函数矩阵反演频域动载荷是病态逆问题,反求的结果精度差,对数据的小扰动敏感,基于Tikhonov正则化方法,提出一种反演途径,将测点响应与待求激励进行归一化变换,在此基础上引入变换后的频响函数矩阵和正则化泛函进行求解,应用广义交叉验证准则选取最优正则化参数.考虑简支矩形薄板上的4个动载荷的识别问题,分析激励点和响应测点的不同位置以及动载荷大小之间相差程度不同的4个算例,将本文方法与不采用归一化变换的正则化求解结果进行2种相对误差的均方根比较.结果表明,利用归一化变换可提高动载荷反演精度,增强正则化方法的抗噪能力,当测点之间的响应以及各动载荷大小相差较大时,明显改善了识别精度.     

岩心核磁共振仪在本科实验教学中的应用

为帮助应用地球物理专业的本科生掌握岩心核磁共振仪的原理和使用方法,以及提高实验教学效果,该文讲述了岩心核磁共振仪的原理、技术参数、参数调节和功能,并利用该仪器在本科生课程中设计了岩样核磁共振测量实验,另外,开发了两个开放创新实验。这些实验,是理论教学很好的补充。通过这些实验,学生巩固了核磁共振和弛豫时间的概念,了解了岩样横向弛豫时间T_2和纵向弛豫时间T_1的测量方法,培养了学生动手和科学探究能力,提高了学生科学素养。该仪器在教学中发挥出不可替代的作用,在有类似仪器的高校中可以推广应用。     

基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演研究

在介绍奇异值分解的基本原理基础上,实现了基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演。给出了T2谱反演的线性方程组,并利用奇异值分解法求解该线性方程组的解。此SVD法能够获得连续性较好的反演T2谱,算法较稳定,收敛性好,非负约束条件容易实现。反演T2谱与构造T2谱吻合性较高。且由NMR实验室反演效果可知,该方法可以应用于实验室岩心的T2谱反演。     

基于谱正则化算法的大数据矩阵完备化研究

矩阵完备化是基于部分观测数据来完成全部矩阵预测的问题.随着互联网技术的发展,大数据时代的来临,大数据矩阵中大多数据依然是空白的,需要补充,即大数据存在矩阵完备化的问题.本文利用谱正则化模型和算法来解决大数据的矩阵完备化问题,该方法将矩阵完备化问题整理成核范数最小二乘问题,再通过截断奇异值分解、软输入算法和硬输入算法给出了一系列正则化低秩解.最后基于实际的Netflix 大数据的实验结果证明了本文的方法.     

基于信噪比检验的病态总体最小二乘谱修正迭代法

针对病态总体最小二乘谱修正迭代算法的不足,基于复共线性综合诊断,合理判断参数估计是否受到复共线性危害及危害程度,然后制定精准的正则化策略,提出了基于信噪比检验的病态总体最小二乘谱修正迭代算法,根据信噪比检验结果确定谱修正矩阵,根据改造的L曲线法确定谱修正参数.最后通过模拟算例验证了该算法求解病态总体最小二乘问题的数值稳定性和有效性.     

鲜花生的低场核磁共振横向弛豫分析

尽管低场1H-核磁共振(NMR)弛豫谱技术可以有效地获取油料作物种子中水和油脂等组分含量信息,但实现准确分析的关键前提是解决弛豫谱的标识问题。首先,通过记录鲜花生脱水过程质量随时间变化确定核磁共振测量步骤;随之,采用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)方法获得花生核磁共振横向弛豫数据;最后,使用连续谱迭代方法得到花生核磁共振弛豫谱。由弛豫谱峰面积与花生质量变化关系,并借助纯花生油实验结果确认了样品脂肪的核磁共振横向弛豫谱。基于单位质量干燥花生和纯花生油两者的脂肪弛豫谱峰面积之比获得与索氏抽提法相吻合的含油率。     

一种简便的刚架结构可靠性分析方法

首次将结构连续变更定理用于刚架结构的可靠性分析,并将该定理与概率计算、分枝定界法相结合对系统加以分析,计算结构总体失效概率·避免了总刚反复组装、求逆,大大简化了繁琐的运算,为结构系统失效提供了新判据·实现了变化结构的连续结构分析,加快了可靠性分析时效·算例表明结果令人满意     

一种估算砂岩核磁T_2谱新方法

根据核磁共振弛豫机制,基于三维数字岩心技术建立一种估算砂岩核磁共振横向弛豫(T_2)谱的新方法。采用过程模拟法重建砂岩三维数字岩心,通过Delaunay剖分将砂岩微观孔隙结构划分为多个四面体孔隙单元,再用几何方法和Monte Carlo方法相结合求出每个孔隙单元的表面积与体积之比(S/V),进而获得砂岩模拟的核磁T2谱。经过大量模拟试验筛选参数,减小计算误差。考虑单峰态和双峰态核磁T_2谱,模拟结果和实验结果基本吻合。该方法有助于研究粒度分布、孔隙结构等对岩石核磁共振响应的影响。     

水合物低场核磁共振弛豫响应

水合物核磁共振表征对于海上水合物储层勘探以及地层描述具有重大意义。设计实验探究了溴化四丁基铵（TBAB）水溶液在分级降温与升温过程中的低场核磁共振弛豫响应特征。实验数据结果表明，变温过程中横向弛豫时间（T2）分布存在三个区间，即小峰区间（小于4 ms）、中峰区间（4~100 ms）和大峰区间（100~3 000 ms），核磁共振弛豫信号分别来源于水合物、TBAB分子和水中的氢原子核。测试样品的温度以及T2分布演化规律能够识别样品中所包含物质，即固态水合物、TBAB水溶液、水、冰。小峰信号由水合物提供，依此建立了水合物核磁共振信号（幅值和T2）与温度的关系，可以作为量化分析水合物含量的温度校准依据。     

基于脉内步进LFM时频分析的抗间歇采样干扰方法

在深入研究抗间歇采样干扰的基础上,针对其时域不连续转发与时域不连续采样两个特点,提出一种基于脉内步进线性调频（LFM）时频分析的抗间歇采样干扰方法.该方法利用脉内步进LFM子脉冲之间的正交性互相掩护,通过短时傅里叶变换,将时频矩阵在时间维投影,提取干扰不连续转发段信号,并以该段信号最大值为门限,对时频矩阵进行干扰抑制,抑制后时频矩阵通过逆短时傅里叶变换,得到时域信号,并用于目标检测.理论推导和仿真结果表明,该方法可以有效抑制不同样式的间歇采样干扰,最大限度提取不受干扰信号.      

复合绝缘子伞裙老化状态检测的单边核磁共振传感器

对复合绝缘子伞裙老化状态的评估,关系到电力系统的安全稳定运行。为了实现在工程现场对复合绝缘子伞裙的无损检测,提出了一种便携式单边核磁共振传感器的设计方案。对静态磁场的均匀度和射频线圈进行了优化,以获得较高的信噪比。以110kV等级下不同运行年份的绝缘子为样品进行测量,使用CPMG序列对样品进行激励;采用单指数拟合和反拉普拉斯变换对核磁共振横向弛豫回波信号进行处理。结果表明,随着复合绝缘子运行时间的增加,其等效横向弛豫时间减小。因此,这种便携式单边核磁共振传感器有望用于复合绝缘子伞裙老化程度的定量分析。     

原油的变温核磁共振弛豫特性实验研究

随埋藏深度的不同,地下原油温度有很大的变化,造成其核磁共振（NMR）弛豫特性差别较大。利用2 MHz核磁共振谱分析仪器,对选取的不同粘度的脱气原油样品,测量了5种不同温度下原油样品的NMR弛豫时间。结果表明,随温度升高,同一油样的弛豫速度变缓,弛豫时间增大,弛豫时间谱有规律地右移,但横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1随温度的变化速度有所不同。随粘度降低,不同油样弛豫时间谱有规律地向右移动,说明原油中长弛豫组分增多,而短弛豫组分减少,弛豫时间逐渐增大。低粘度原油的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2近似相等,且在双对数坐标系下与粘度、粘度与温度比值呈反比关系;高粘度原油的T1和T2不同,其T1/T2值随粘度与温度比值的增加而增大。     

Robust L2-L∞ control for uncertain singular systems with time-varying delay

We study the problem of L2-L∞ control for a class of uncertain singular systems with time-delay and norm-bounded parameter uncer- tainties in this paper. A new delay-dependent robust stability criterion is obtained in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Based on this criterion, a state feedback controller is designed to guarantee that the closed-loop system is regular, impulse free and stable with a prescribed L2-L∞ performance satisfied for all admissible parameter uncertainties. A simulation example is included to illustrate the effec- tiveness of the proposed method.     

ESPRIT算法广义逆矩阵求解的快速FPGA实现

在基于旋转不变子空间的信号参数估计（estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）算法中涉及到求解信号子空间矩阵的逆矩阵,针对常用方法计算复杂度高,实时性差等问题,提出使用广义逆公式对信号子空间矩阵进行求解的方法. 在FPGA平台上设计并实现了由复数矩阵乘法、矩阵LU分解、下三角矩阵求逆等子模块构成的广义逆矩阵求解系统. 利用该系统求解广义逆矩阵所用的时间约为2.18 ms,与在MATLAB上对同样矩阵进行广义逆求解的平均用时15.7 ms减少了7.2倍. 使用该系统的结果在MATLAB上完成后续仿真,对ESPRIT算法最终所得角度进行误差分析,最终所得角度的平均估计误差约为0.04°. 结果表明,该系统能在保证结果精确度的同时有效减少运算时间.