地震勘探节点仪器设计发展综述

地震仪器是物探采集的核心设备,分为有缆仪器和无缆仪器两种,无缆仪器又称节点仪器。为适应更复杂地表条件、海量数据、高效采集、连续采集的物探发展要求,地震仪器正在向着超大道数、智能化、数字化、有线无线节点深度融合、采集规划设计管理一体化的方向发展。节点仪器以其更适应复杂地表条件、设备轻便灵活、不受采集道数制约、野外使用便捷、施工效率高等优势,正在成为国外物探采集应用的热点。

地震烈度快速评估可视化系统设计与实现

为提供地震烈度图实现地震烈度快速评估可视化,本文开发了一款地震烈度快速评估可视化系统。系统以Electron为整体框架,vue.js渲染前端页面,Java为编程语言。破坏性地震发生后,系统可根据位置、震级利用烈度衰减公式快速计算生成地震烈度可视化图,可快速确定地震影响的范围。实例的验证结果表明,系统可在地震后快速生成地震烈度可视化图,为地震应急救援工作的展开提供支持。

SmartSolo节点式地震仪质控方法研究

随着高密度大道数施工技术广泛应用,高精度、一致性、智能化、低成本是配套仪器未来发展方向。无缆式地震数据采集系统在山地及城市等复杂地区施工项目中得到应用,但节点式地震仪无法实时监控在线设备工作状态,存在诸多采集数据质量风险,这对质控方法提出了更高要求。本文以DTCC公司SmartSolo IGU16仪器为例,从设备开工检测、过程质控和回收数据质控等方面出发,制定了一套严格的质控方法,以适应存储式地震仪“盲采”的特点,对存储式地震仪的应用具有一定的借鉴意义。

电磁场与电磁波课程仿真实验教学设计

使用MATLAB语言编程设计一系列仿真实验,涉及电磁场与电磁波课程中的矢量分析、静态场、时变场与电磁波等。通过图形和动画描述抽象的矢量分析、电磁场分布和电磁波演化,有利于学生理解电磁场与电磁波课程中抽象的理论和公式。学生的课堂表现和问卷反馈表明仿真实验有助于提高学生对课程的兴趣,提升知识点认知程度,增强了教学效果,并可用于网络教学,构建线上线下混合教学模式。

空心锥体棱镜研制工艺研究

介绍一种空心锥体棱镜加工工艺。首先,采用光学冷加工技术加工三个玻璃基板,并进行滚外圆和镀膜处理;其次,利用夹具初步固定三个基板,并在粘贴区域涂胶;最后,采用自准直平行光管对空心锥体棱镜的核心技术指标进行实时监测,紫外灯进行固化处理,控制成型。实践证明:该工艺可以对空心锥体的二面角进行精确控制,适合大口径空心锥体棱镜的加工。

面向低频振动测量的双光纤光栅加速度传感器研究

低频振动测量对地震海啸等灾害预警、地质勘探和能源开发等领域具有重要意义。针对现有FBG加速度传感器测量低频振动时灵敏度较低的问题,提出一种高灵敏度低频双FBG加速度传感器。采用十字簧片作为拾振结构,理论分析传感器的振动响应特性,给出传感器的谐振频率和灵敏度公式。建立传感单元的数学模型,对传感单元结构参数进行优化,并利用有限元仿真验证理论分析结果,最后制作传感器实物并对其进行性能测试。结果表明,传感器固有频率为65 Hz,在3~45 Hz频段具有平坦的灵敏度响应,动态范围为73 dB@10 Hz,灵敏度为1498.29 pm/g,线性度为0.9998,横向串扰为–33.99 dB,能够满足工程中低频振动检测的要求。

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性及其船载应用评估

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性研究是进行动态绝对重力测量的基本前提。本文基于希尔伯特变换、直接正交法、过零点法三种瞬时相位处理算法,提出了基于背景振动物理量的合理动态约束条件,即反向的振动速度不能超过落体的下落速度。构建的单频振动信号仿真实验表明:在满足约束条件时,采样频率为60 MHz,希尔伯特变换算法的精度优于10−13 m/s^(2),过零点算法的精度优于10−9 m/s^(2),直接正交算法的精度为(−7.9±2.0)×10−8 m/s^(2)。基于海浪模拟平台的实测试验表明:满足约束条件时,这三类瞬时相位处理算法均适用于动态环境,并获得了标准差为4.6×10^(−5)m/s^(2)的绝对重力测量值。更进一步,基于本文动态适应性结论对系泊和海面船载动态环境进行评估,结果表明:测量船在3级以下海况可以进行10^(−5)m/s^(2)量级绝对重力的测量;在3—4级海况下,需根据振动信号对测量结果进行筛选以获得10^(−5)m/s^(2)量级绝对重力测量结果;4级以上海况则不适宜进行动态绝对重力测量。

小口径角锥棱镜加工工艺研究

针对星载角锥棱镜光束平行差的特殊要求,以我国皮纳卫星激光测距合作目标中使用的通光口径为10mm角锥棱镜为例,介绍一种小口径角锥棱镜加工工艺:通过传统工艺加工出尺寸适中的角锥棱镜;通过配重分离器工艺实现光束平行差的精确控制;通过“大改小”工艺加工成小口径角锥棱镜,成品率可达83%;实践证明:该工艺可以克服小口径角锥棱镜光束平行差无法精确控制的问题,适合小口径星载角锥棱镜的加工。

基于LoRa的液压救援设备效能检测系统设计

为解决液压救援设备效能检测问题,基于LoRa技术设计了液压设备输出作用力监测系统,解决设备外送检测期间无法备勤的缺陷。采集节点使用应变片式压力传感器采集设备输出作用力,汇聚节点使用LoRa、Wi-Fi实现压力数据从采集节点到处理平台的处理、中转;使用LabVIEW软件进行分析、实时显示,实现液压救援设备作用力监测,并可进行不同设备检测数据对比,可完成设备效能同比、环比分析。试验测试结果表明:系统可获得设备输出作用力曲线,能反映设备运行过程中压力变化;实现不同设备测试数据的对比,适合设备效能长期管理需求。

常用时频分析方法的瞬时Teager主能量储层检测对比研究

地震谱分解技术能够从地震数据中提取丰富的地质信息,当层位中含有储层时,能量衰减就会出现“高频衰减,低频共振”的异常现象,瞬时Teager主能量这一地震属性能增强这种能量衰减异常现象,更有效地突出油气区域。首先利用测试信号对比分析了短时傅里叶变换、小波变换、S变换、Wigner-Ville变换、平滑伪Wigner-Ville变换的时频聚集性;然后利用短时傅里叶变换、小波变换、S变换、Wigner-Ville变换、平滑伪Wigner-Ville变换获得实际数据的时频表示,再利用时频表示计算地震数据的单频瞬时Teager能量和瞬时Teager主能量,并比较了不同时频分析方法的瞬时Teager主能量在储层预测方面的性能。研究结果表明基于平滑伪Wigner-Ville变换的瞬时Teager主能量储层预测效果最好,可以有效地区分储层和岩石层。

新型四维遥测高密度极化率仪在物探中的应用研究

GeoERT IP 2401四维遥测多功能高密度极化率仪,采用一套金属电极就可以同时测量高密度极化率和高密度电阻率,解决了金属电极的极化问题,拓宽了高密度电法在矿产地质、水文地质、环境地质、工程地质方面的应用。利用滤波、叠加和相关检测技术提高抗干扰能力;仪器输出功率大,自动调节供电电压,大大提高了勘探深度。多道技术可以做三维高密度电法勘探,采用遥控技术可以进行时移四维高密度电法勘探,追踪地质异常的变化规律。

双光纤-悬臂梁FBG加速度传感器研究

针对现有悬臂梁FBG加速度传感器光纤表面粘贴会造成FBG受力不均匀,并且无法在温度变化和振动等复杂的环境中工作的问题,提出一种双光纤-悬臂梁结构的FBG加速度传感器。理论分析了结构参数对传感器灵敏度和固有频率的影响,并采用ANSYS有限元分析软件进行了静应力和模态仿真分析,最后搭建了测试系统对传感器进行性能测试。结果表明,加速度传感器的固有频率为84.86 Hz,在15~60 Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,双光纤在增加传感器的灵敏度的同时有效消除了温度变化的影响,加速度灵敏度为156.70 pm/g,线性度为99.38%,刚性梁有效增加了结构的稳定性,在工作频段内的横向串扰为-26.97 dB。

空间目标激光测距轨道预报研究

为了实现地面卫星激光观测站对空间目标的轨道预报,设计了空间目标激光测距轨道预报软件。首先,利用空间目标的两行根数结合轨道外推算法,计算出空间目标在地心惯性坐标系下的坐标;其次,通过空间目标、地心和观测站三者之间的坐标系转换,计算出空间目标相对于站心坐标系下的位置;再次,根据空间目标相对地面激光观测站的方位角和俯仰角,画出空间目标的测站预报图;最后,以北斗卫星的测站预报实例对该软件进行验证,所得出的测站轨道预报图与同类商业软件的图结果一致。结果表明,该软件能够为地面观测站捕获空间目标,并同步跟踪其轨道运行提供测站轨道预报服务。

手势控制系统应用于探地雷达的方法研究

探地雷达作为一种快速、有效和高分辨率的地球物理方法,已被广泛用于近地表异常检测与成像。但由于作业地势的多样性,在复杂地区作业会导致人员与设备之间的交互不便。为此提出一种基于STM32单片机的手势控制设备系统,应用于探地雷达的开关设备。实验结果表明,手势控制系统运行时会根据不同的手势指令,达到相应的预期效果。

STA/LTA方法拾取天然地震波初至及其改进分析

长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛.传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录.针对此问题,本文通过建立阈值与背景噪声之间的联系,提出两种基于参考阈值拾取地震波初至新方法,即基于参考阈值的STA/LTA方法与基于参考阈值的STA/LTA改进法.首先,分析不同特征函数拾取地震波初至的灵敏度,引用关于信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的特征函数抑制背景噪声干扰,降低阈值选取的难度;其次,给出不同背景噪声环境下阈值的计算公式,将阈值选取建立在严密的数学推导之上,提出基于参考阈值的STA/LTA方法;最后,针对天然地震背景噪声复杂,地震波初至拾取受短时强噪声干扰大的问题,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方法提高算法的抗干扰能力,提出了基于参考阈值的STA/LTA改进法.实际地震数据处理结果表明,本文提出的两种方法能够克服固定阈值不能适用于所有地震记录的缺点,相较于传统STA/LTA方法拾取正确率及精度均有所提升.

Φ-OTDR系统振动信号的聚类识别方法

分布式光纤声学传感(DAS)利用单模通信光纤即可实现大规模、低成本的传感阵列,针对基于相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)技术的DAS系统产生的大量数据中有效信息稀缺的问题,提出了一种基于时域振幅特征提取和无监督聚类的方法,旨在探索无监督学习在DAS入侵事件识别中的应用。该方法通过计算相邻数据点差值、提取关键特征,并使用层次聚类对振动事件进行分类,相较于主流神经网络算法,需更少样本且无需手动标记。实验模拟了风噪声、人工敲击和挖掘三种振动事件,结果表明,该方法的V度量为0.721、剪影系数为0.778、聚类准确率可达88.68%,有效区分了入侵信号与噪声,并基本分辨出人工敲击与挖掘信号,证明聚类识别可应用于Φ-OTDR事件识别。