基于NAD算子的三阶Runge-Kutta方法及波场模拟

为求解二维声波方程,本文结合空间高阶偏导数离散化的八阶NAD算子和时间导数离散化的三阶Runge-Kutta方法,推导出八阶NAD-RK算法。详细研究了八阶NAD-RK算法的计算效率和地震波数值模拟。结果显示：在达到相同精度下,八阶NAD-RK算法的内存需求约为八阶LWC算法的20%,约为八阶SG算法的25%;八阶NAD-RK算法的计算速度约为八阶LWC算法的5.8倍,约为八阶SG算法的1.52倍。地震波数值模拟实验进一步验证八阶NAD-RK算法数值频散压制效果。     

中国古代的日食时差算法

因月亮视差引起的对日食食甚时刻的修正值,即定朔时刻与日食食甚时刻之差,中国古代称为时差.本文讨论了中国古代时差算法的沿革及其算法模型,并与理论算法作了比较,分析了其精度误差.从理论上来说,时差算法是关于太阳的时角和黄经的二元函数,但是中国古代的时差算法只考虑了时角因素,而完全没有考虑到太阳的黄经变化对时差的影响,因此中国古代的时差算法是一个不完全的算法.本文的讨论结果表明,中国古代的时差算法虽然是一个有缺陷的算法,但其结果和理论结果还是比较接近,特别是和二至时的理论结果相比,误差只达到2min左右.     

奇异的"海底声道"

在第二次世界大战期间,美国和前苏联的科学家分别发现,在大洋深处有一些深海声道可以让声波传得很远,传播到数千千米之外而没有减弱的迹象。后来。科学家还为此做过一次实验,他们在澳洲南部投下深水炸弹,爆炸产生的声波顺着深海声道绕过了好望角,又折向赤道,横穿大西洋,经过3 h     

管道地面标定的影响因素研究

为实现对管道内检测器的准确定位,尽量克服由于天气原因对地面标定带来的测量角度误差,探究不同季节和土壤湿润度对地面标定的影响。提出采用MEMS声矢量传感器进行土壤地面标记研究。选取一年之中6个偶数月作对比实验,并对采集到的信号进行分析处理。绘制出测量角度——真实角度曲线与测量角度值表,其次,选取定向最为准确的时间段,研究干燥土壤与潮湿土壤的影响。结果表明:12月上旬的定向结果最为精确,其测量点角度与真实角度相差能精确到1.051度;在2月、4月时,相对误差较大,定向角度最不精确;土壤干燥时比土壤潮湿时定位更准确。研究对运用声传感器进行管道内检测器地面标记具有深远的意义。     

基于分布式声波传感阵列的地震动事件定位可行性研究

基于在云南省宾川县开展的现场试验,探究频率-波数分析技术应用于分布式光纤声波传感（DAS）数据处理的可行性,分析该技术在判断地震动事件所在方向的应用效果,在此基础上,探讨频率-波数分析法的偏差来源,并提出减小定位误差、提高分辨能力的措施。研究结果表明,DAS阵列的方向偏差为2.37°,相较于检波器阵列,其判断精确度更高。使用特殊设计的光缆提升应变的传递效率、使用锚固装置增强缆-土之间耦合效果以及改变DAS阵列的几何形态捕获多方向的震动信息等措施可以有效减少定位误差,提高分辨能力。     

钻柱中正弦信号声波传输特性实验研究

充分认识声波信号在钻柱中的传输特性,是实现井下信息远距离传输的基础。为研究声信号在钻柱中的传输特性,建立了钻柱结构声传输实验系统。采用不同尺寸钻杆组成的有限长钻柱进行了传输特性实验研究,同时结合理论分析的结果进行实验分析,对声传输系统的可行性进行了分析研究。研究结果表明:实验分析结果与理论分析结果具有特性描述一致性,随着频率的升高接收信号幅值呈现下降趋势,传输距离增大时信号接收幅值减小,并且这种减小程度随着频率的增大而增大,钻柱结构尺寸差异大则接收信号幅值其随着频率变化的速率小。     

随钻声波测井关键技术研究进展

声波测井技术作为地层评价的重要手段已经逐步从电缆测井向随钻测井过渡,未来随钻声波测井在油气勘探开发中将发挥重要的作用。以随钻声波测井关键技术为主线,综述了近年来在随钻四极子发射换能器、隔声体设计、接收声系及波形反演方法等方面的研究进展。研究结果表明耐高温高压的非充油型随钻四极子发射换能器具有机械安装简单、造价低等优点;钻铤变径隔声结构具有良好的隔声效果,可以减小泥浆对钻铤内壁凹槽的冲蚀影响,增加仪器的使用寿命;长条管状接收声系设计方案能够很好的降低钻铤波的干扰,易于安装和维修维保;数据反演方面重点是如何解决随钻地层各向异性评价难题。下一代的随钻声波远探测技术研究有望实现从近井壁探测拓展到远距离探测的跨越,为井旁地质构造探测、地质导向等提供帮助。     

基于 POD 有限元法的粘滞声波方程震源波场重构

叠前逆时偏移是地震勘探中一种流行的地下结构成像方法. 其成像条件需要同时刻的震源波场值与检波器波场值. 这在实际计算中就需要把正演模拟的所有时刻的震源波场数据全部存储下来，存储量需求大. 虽然震源波场重构技术可以降低对于波场数据的存储需求，但会引入额外的计算复杂度. 为解决这个问题，本文提出了POD有限元法，并将其应用于粘滞震源波场重构. 这里的本征正交分解方法( Proper Orthogonal Decomposition, POD)方法是一种降维方法，能够在降低数据量的同时提供足够的计算精度. 数值算例显示，该方法比传统的有限元方法更节省存储空间，能够加快重构速度.     

基于双源复合声波的煤温感知技术展望

煤矿采空区复杂环境受限空间煤温的快速精准量化识别是世界性难题。针对现有煤火探测技术存在的局限，归纳了煤火探测技术的研究现状，并指出目前较为主流的采空区松散煤体隐蔽高温点测量方式可分为接触式测温与非接触式测温2类；梳理了声学测温技术的研究现状，分析了声波的温敏特性及声波的传播特性，总结了燃烧音的研究现状，分析了燃烧音是如何产生的、不同条件下的燃烧音频率，以及基于燃烧音识别的火灾探测技术；通过研究不同频率外加声波在升温松散煤体中的传播特性，掌握不同实验条件对外加声波与燃烧音“双源”复合声波传播规律的影响，提出了构建一个新型的煤温感知技术的构想。     

相控阵纵波超声法检测铝合金内部应力的实验研究

铝合金材料在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域广泛应用，其制造和装备过程中的载荷应力和残余应力会直接影响铝合金构件的机械性能和疲劳寿命。为评估铝合金的内部应力，文中基于声弹性原理，研究相控阵纵波检测技术，应用纵波传播时差法构建铝合金内部应力的检测方法；搭建相控阵纵波超声检测应力的实验系统，开展标定实验，获得铝合金内部应力与纵波传播声时差的关系式，得到超声传播声时差与内部应力之间的线性关系，在0～286 MPa的拉伸应力范围内，5 mm和3 mm厚铝合金板平均应力的标定绝对误差不超过2.85 MPa和10.82 MPa，相对误差不超过2.36%和13.93%，两种规格铝合金板的最大相对误差都出现在应力小于28.58 MPa的范围内，表明在小应力测量时需提高超声测量的分辨率和精度；应用相控阵纵波检测系统对5 mm厚铝合金板试样进行检测，平均应力误差为（1.174±4.567）MPa，绝对误差小于9.42 MPa，估算得到初始残余应力为3.329 MPa。实验结果表明，相控阵纵波超声法对5 mm厚铝合金板平均应力的检测效果好，应用纵波传播时差法可以对应力类型、应力大小、残余应力进行检测，该技...