钻柱中换能器声波信号传输特性实验研究

利用声波通过钻柱传输井下信息,具有得天独厚的信道条件,但是声波在钻柱中的传播特性还没有得到充分的研究,尤其是贴近工程应用的实验研究。依托低频宽带换能器建立了测试声波在钻柱信道中传输的实验装置,基于该装置对换能器声波信号的传输特性进行了实验研究及分析。结果表明:随着换能器激励电压的增大接收信号幅值呈现增大趋势,当电压大于130 V时接收信号幅值趋近饱和。理论和实验分析得到的频域特性均表现出明显的梳状滤波特性;但具体通阻带分布和结构形式存在差异,实际钻柱信道的频域特性更为复杂。由于换能器非线性特性和钻柱信道频带特性共同作用,对于实验用低频宽带换能器,选取3 100 Hz以内频率,并结合正交频分复用编码技术可极大增强声波传输的速率和适用性。     

钻柱中声传播的影响因素

采用有限差分方法研究钻井液黏滞阻尼、地层阻尼系数及弹性系数、钻杆数量及钻铤的存在对钻柱中通带声波传播特性的影响,分析声波时域及频域分布。结果表明:钻井液黏滞阻尼影响声波在钻柱中传输的时域分布,但对声信号幅值及频域分布影响较小;地层阻尼系数影响大振幅声信号幅值及小振幅声信号分布,地层阻尼系数越大,大振幅声信号振幅略有减小,地层阻尼系数越小,小振幅声信号振动增多,振动杂乱;地层弹性系数影响声信号振动幅值,地层弹性系数越大,声信号幅值越大;钻杆数量影响声波的时域分布,钻杆数量越多,接收到的声信号幅值越小;在不考虑衰减的情况下,钻铤不影响声波的传播特性;钻柱结构对载波频率的选择起主要作用,其他因素及钻柱结构对中继装置的分布有影响。     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

无线超压测试系统平地天线传输性能研究

针对冲击波测试的高效、准确和安全性需求,利用4G无线通信技术和存储测试方法研制出一套无线冲击波超压测试系统.开展了平地天线传输性能研究,建立了表征参考信号接收功率与任意传输距离关系的自由空间修正模型.验证实验结果表明,理论值与实验值吻合良好,参考信号接收功率随着传输距离的增大而减小.在一定范围内,平地影响因子随着接收端天线高度的增大而减小,自由空间传输路径损耗随之减小,而参考信号接收功率随之变大.      

声波在钻柱中的传播特性

首先分析声波在管柱中的传播机制和特性,接箍等效为声透层,依据突变截面管和波导管声波传播相关理论,利用传递矩阵法分析声波在钻柱中的透射和反射.对理想钻杆中沿管轴方向的纵波传播模型进行分析,推导出纵波频率方程.利用色散曲线对钻杆中纵波传输的频域特性进行分析,并通过有限长管试件进行声传输试验.结果表明:钻杆和接箍的长度和截而积决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构的变化旱周期性和对称性;在钻柱信道中,通带和阻带交替出现,钻柱表现为一种梳状滤波器,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄冉变宽,阻带则先变宽再变窄;钻杆长度增加使通带变窄,接箍截面积减小使通带变宽,钻杆各节钻管的长度不一致会使通带变窄.     

火箭强噪声模拟装置气声功率特性分析?

建立了火箭强噪声模拟装置气声功率特性计算模型。仿真分析了喷喉截面积比、激励信号频率、激励信号幅值、音环质量对火箭强噪声模拟装置气声功率比的影响。仿真结果表明,气动声源气室总压、喷喉截面积比、激励音频信号幅值增大,气动声源激励音频信号频率、音环质量减小,则气声功率比增大。气室总压高的工况比气室总压低的工况气声效率增大幅度要大一些。仿真结果为火箭发动机噪声模拟装置的改进设计提供了理论数据。     

基于ACTRAN的结构振动声辐射故障检测

文章对随机激励下结构振动声辐射问题进行研究,利用ACTRAN软件对简单结构体的振动声辐射问题进行了系统的分析,运用有限元-无限元方法对不同监测点进行定义加载,分析了声辐射声压与振动幅值的关系,同时,利用实验进行分析验证.结果证明:随着激励频率的增大,结构体振动幅值与声辐射声压值变化呈正相关关系,即激振频率越大,振动幅值与声压值的变化也变大.同时,有裂纹的结构体裂纹处的振动幅值与声压值比正常结构体变化非常明显,从而为运用振动与声学进行机械设备非接触故障诊断的研究提供了新的方法.     

TBM空间管道动态特性分析

针对硬岩掘进机(TBM)工作过程中产生的强振动会改变空间管道动态特性的问题,基于流固耦合理论和有限元方法建立基础振动下空间管道的双向流固耦合仿真模型,并通过实验验证仿真模型的正确性。对有无基础振动下空间管道的动态特性进行对比分析;研究不同振动参数和结构参数对空间管道动态特性的影响规律。研究结果表明:随着基础振动频率增大,管道最大应力和出口压力波动幅值先增大后减小;随着基础振动幅值增大,管道最大应力和出口压力波动幅值均增大;随着管道曲率半径和中间直管长度增大,管道最大应力逐渐增大;随着管道内径增大,管道最大应力逐渐减小。     

随钻测井周期性钻柱结构声传播特性的数值仿真

采用有限元法数值仿真了处于充液井孔中多根钻杆和接箍组成的钻柱系统中纵波的传播特性,并给出了纵波的声衰减曲线.研究结果表明:处于充液井孔中周期性钻柱系统具有的通带和阻带特性与理想钻柱系统相似,因钻柱周围流体介质的阻尼作用,会使钻柱中传播纵波的幅度减小,衰减增大.当沿钻柱传播的声载波频率位于通带内时,可降低声衰减量,提高信噪比,有利于提高随钻数据的传输速率.     

周期性螺纹连接管结构中声波的频谱特性测试

建立用于测试声波在钻柱信道中传输及衰减特性的试验装置,对由螺纹连接构成的周期性管结构中声波的传播特性进行试验研究,将利用传递矩阵法计算的结果与试验结果进行对比。结果表明:声波在由螺纹连接构成的周期性管结构中传播时,存在衰减及失真较小的通带和衰减及失真较大的阻带,通带与阻带交替分布;随着发射声波频率的升高,通带声波的衰减增加,当频率超过一定值时,声波完全被吸收,即使发射的声波处于通带,亦难于接收;理论计算结果与试验结果前4个通阻带吻合较好,之后差异明显。这表明理论计算方法在计算低频通阻带分布时具有良好的适用性与计算精度,在此范围内,可以用于钻柱结构内声波传播频谱特性的分析及信息载波频率的选择。     

声超常材料:负参数声学材料的实现

声超常材料是质量密度和模量可以为负的新型人工材料,其实现在概念上推动了声理论的发展,同时也为研究各种新奇性质提供了可能,从而在应用上为设计各种新型波功能器件提供了基础.对声超常材料的研究成为当前国际上的一个研究热点.对声超常材料的研究进展评述,同时对局部共振机制实现负参数的基本原理进行阐述.     

基于声学超晶格铌酸锂的新型体声波器件

设计了一种集成的声学器件。它的基本结构是由下列3部分组成的，即换能器部分、声学开关部分和声传播介质部分，但其材料均来源于铌酸锂晶体。其中换能器与声开关部分是由声学超晶格铌酸锂构成的，而声的传播介质则是单畴铌酸锂。着重研究了声开关部分所外加的直流偏压对在该器件中传播的声波的影响。结果显示：声开关部分对声波的反射率受到这一外加偏压大小的影响，外加偏压越大，则反射率越强；声子带隙也受到外加偏压的影响，外加偏压越大，则声子带隙将会增宽。同时我们还发现了声开关的反射谱分布决定于铌酸锂超晶格的周期大小，且超晶格周期数的减小也会增宽声子带隙。该器件在设计上有两大优点：一是实现了声学开关器件的集成化，二是充分利用了声学超晶格铌酸锂最大的机电耦合系数。     

差分共振声谱法测量岩石声学参数方法研究

给出了一种测量岩石声学属性的新方法——差分共振声谱法。该方法的原理是通过测量待测岩石样本对共振腔共振频率的扰动来计算待测岩石样本的声学参数。首先详细介绍了差分共振声谱法的基本理论,然后用COMSOL有限元模拟软件对18个已知参数的岩石样本的共振进行了正演模拟,进而用模拟结果进行反演计算,得到了比较好的结果。     

声波测井数据小波压缩的一种方法

大量声波测井数据的传输和存储迫切需要有效的压缩编码技术,小波变换具有良好的局部化特性,使其特别适合于声波测井数据的压缩。文中把声波测井数据看成声波图像,利用二维小波变换对其正交分解,在不同的子带下对小波系数施行不同的处理方法,然后对数据进行复合编码。实际应用表明,该方法可以得到较高的压缩比和信噪比,一般能满足后续处理的需要。     

高频复合超声扫描探针显微镜声学图像融合研究

研究高频复合超声扫描探针显微镜在不同声学频率下所得声学图像的融合.利用高频复合超声扫描探针显微镜检测乳腺癌细胞样品,在3~3 000 kHz的范围内改变声学频率,探究其对乳腺癌细胞声学成像的影响,然后用多尺度变换和稀疏表示相结合的图像融合方法对这些乳腺癌细胞声学振幅像进行融合.结果表明,高频复合超声扫描探针显微镜在不同声学频率下对同一样品得到的声学像存在差异,并且通过图像的融合,可以综合不同声学振幅像的有用信息,从而更有利于人类肉眼的直接观察或者计算机的后续处理.     

一种新的四元阵列融合声源识别方法

针对声源识别中观测模型线性化误差,信号特征参数提取依赖于经验分析阈值判断而造成信息丢失的问题,本文从信号观测模型、预处理、特征提取与分类识别、半实物仿真试验等方面,提出了一种新的四元阵列融合声源识别方法。首先在系统坐标系下建立了四元阵列有色噪声环境下的观测模型;其次基于EMD理论,给出了四元阵列EMD融合算法,有效抑制了高频信号的干扰;再次基于MFCC-DTW方法,设计了阵列信号特征提取与分类识别算法;最后通过半实物仿真试验,并与相关研究基础对比,分别验证了本文提出的EMD融合算法及阵列信号特征提取与分类识别算法的有效性。     

基于水声的水下无线通信研究

介绍在水声随机多途径传输的信道中,基于水声的水下无线通信的方法及其实现。海洋环境的水声信道不仅是一个极其复杂的时-空-频变随机多途径传输信道,尚有环境噪声高、带宽窄、载波频率低、传输延时大等因素制约数据传输速率。介绍的通信方法及支持实现的关键技术,都对这些方面的影响予以考虑。做出的语音、图像以及数据3种不同的应用系统,多数已通过海上实验,效果良好,可实际应用。并指出国际上技术先进的国家致力这领域研究的也仅在最近才有极少数取得重大突破,该结果展示它与国际近于同水平同步地进展。     

盘类旋转零部件噪声的机理

讨论了旋转的盘形锥齿轮,金属切割圆锯等旋转零部件在工作中噪声产生的原理及噪声与自身波动振动的关系·将声压对波数展开,推导出噪声频率与自身波动振动频率之间的关系·得出的结果可用于振动和噪声的诊断以及噪声的治理     

听觉训练与钢琴教学

钢琴艺术是一门多声部音乐的艺术。纵向的和声色彩,横向的旋律线条,其准确、细腻、丰富的艺术表现力是其他乐器无法企及的。因此,学习钢琴演奏,应培养良好的音乐听觉。     

浅谈声乐教学中的反复现象

声乐是一门技术性和实践性极强的学科。在声乐教学活动中,教师必须对演唱技能进行反复的示范引导,学生则必须进行反复的练习,反复刺激听觉神经,产生听觉记忆,树立正确的发声概念之后,学生才能逐步熟悉并在实践中熟练运用,从而提高声乐演唱的技能。