岩样中孔隙、裂缝声波特征的实验研究

作者采用超声波测量技术,对长庆气田储层岩样孔隙和裂缝情况进行测量和研究。研究中,对穿透岩样的声波中携带的大量关于其内部结构的信息,通过接收声波的运动学(如波速)和动力学(如波形、波谱)特征的综合对比,对岩样内部孔隙、裂缝是否发育及发育程度作出了定性和半定量分析。首先,孔隙、裂缝的存在使岩样波速偏低,其中裂缝对波速的影响较大,尤其是未完全充填的裂缝。其次,孔隙、裂缝发育的岩样的接收波形表现出不同程度的初动弱、振幅低和能量衰减现象,其中孔隙的影响更明显;但完全充填的孔隙和裂缝对波形几乎没有影响。最后,孔隙、裂缝对波谱的影响表现在对波谱中高、中、低频成分滤波作用的差异。此外,在孔隙、裂缝发育的岩样中还存在着较为明显的波速各向异性。

基于声波特征提取的婴儿哭声分类算法研究

婴儿利用哭声向外界传达信号,不开心会用哭声来表达,很多新手妈妈不能特别准确地理解婴儿想要表达的情绪。通过提取不同婴儿不同时刻的哭声,利用计算机技术优化算法,增强婴儿在噪声环境下的鲁棒性,因为婴儿所处的环境并不是绝对安静的,会有噪音的产生,环境中所产生的噪音在一定程度上会影响婴儿哭声的识别率。所以,对于提高婴儿在不同需求发出信号的鲁棒性才是需要解决的问题。通过计算机系统,优化数据算法研究婴儿哭声的情绪问题,就能够在一定程度上提升家庭的幸福感。

管道泄漏声波信号特征提取方法及实验研究

为探究管道泄漏检测中信号的特征及变化规律,开展了理论研究与实验分析。采集不同工况下管道泄漏声波信号,利用变分模态分解对管道泄漏声波信号进行分解重构,并提取相应特征值,处理并对比分析不同运行压力、不同泄漏孔径、不同位置等工况的管道泄漏声波信号特征值。结果表明:管道运行压力与泄漏孔径与泄漏声波信号幅值呈正相关,管道泄漏位置与泄漏声波信号幅值呈负相关。因此,今后在对管道泄漏进行分析时需结合不同的工况进行对应的具体分析。此研究为基于声波法的管道泄漏检测提供了理论和数据支撑。

单轴加载过程中煤样破裂声波特征实验研究

为了研究单轴加载过程煤样破裂声波特征.采用实验测试的方法,对研究区煤样进行了单轴加载过程声波特征测试.并采用声发射计数、小波变换、时频分析等分析方法对测试结果进行了分析.分析结果显示:在煤样变形过程中,声发射变化特征与煤样变形特征具有较好的一致性.并且,在煤样发生破坏时,有明显的次声波异常变化.因此,可以采用次声波与声发射相结合的方法,对煤矿煤岩体的破坏进行预测.这对提高煤矿地质灾害预测的准确性具有重要意义.

单轴加载煤孔、裂隙各向异性声波特征

选用煤层三个不同方向煤样,对比单轴加载前后煤样超声实验和核磁共振(NMR)实验,研究煤孔、裂隙结构应力变形各向异性特征及其对声学参数的影响.结果表明:未加载时,平行层理方向纵波波速、品质因子是垂直层理方向的近2倍;单轴加载过程中各向异性先减后增.T_2谱弛豫特征,平行层理的面割理方向和端割理方向分别显示为双峰和三峰,垂直层理方向以单峰为主.单轴加载后,经历弹性变形煤样T_2弛豫强度减小,塑性变形煤样T_2弛豫形态改变.理论分析得出,压密、弹性阶段煤孔、裂隙密度减小导致波速增加,衰减减小;塑性变形阶段孔、裂隙密度减小和裂隙尺寸的增加共同作用导致波速稳定,衰减增大.因此,可采用超声技术与核磁共振技术结合方法,研究煤岩体应力变形各向异性特征,这对地球物理技术应用于煤微观结构研究具有重要意义.

基于声波时域特征的锂离子电池荷电状态表征

许多先进的检测技术已被证实能获取锂离子电池的荷电状态(SOC),然而目前的检测手段未能同时满足精度和效率方面的要求。利用超声波对SOC的表征已经得到初步的认可,该方法检测效率高、对电池损伤小,但存在单个声学指标与电池材料动力学特性不清晰的问题。该文在分析锂离子电池SOC声学表征研究现状的基础上,将振铃计数引入电池SOC评价中,明确SOC与振铃计数的相关性。基于Lemaitre等效应变原理推导了振铃计数与有效杨氏模量的对应关系,提出基于超声纵波的锂离子电池SOC在线检测方法,结合常规的声学指标研究了锂离子电池在充放电循环中有效杨氏模量演化规律。通过将常规的时域声学指标与振铃计数表征结果进行对比,验证了振铃计数对SOC表征的可行性。

珠江口外伶仃洋海底含气沉积物声波反射及衰减特征

高分辨率地震剖面显示,在珠江口外伶仃洋海底有大面积含气沉积物。根据含气沉积物地震反射特征将其分为声学空白、声学幕、声学扰动、不规则强反射顶部和相位下拉等类型。对含气沉积物声波衰减初步分析表明约在3.3 kHz附近有一衰减峰值,将实际资料与理论模型计算进行对比,认为此峰值频率对应于等效半径约6 mm的气泡的特征振荡频率,此等效半径气泡的阻尼振荡是引起声波衰减的主要原因。

糜棱岩的超声波衰减特征及其油气地质意义

糜棱岩是断裂构造带、伸展盆地滑脱层和韧性剪切带中常见的岩石类型.通过对郯庐断裂带南段糜棱岩和类糜棱岩超声波衰减的研究,探讨其衰减特征与岩石组构、弹性波速、封闭性能的关系.结果表明,糜棱岩的超声波衰减特征与岩石内部结构构造、变形变质程度等存在着密切的关系,品质因子Q值对岩石组构及应力应变程度的变化较为敏感,即粒度较细、结构致密、定向构造明显、糜棱岩化程度较高的岩石,其Q值较大,反之则小.糜棱岩还表现出Q值各向异性的特征,且岩石Q值总体上与波速及封闭性能参数(突破压力、封盖高度和遮盖系数等)正相关,封闭性能参数对Q值的变化极为敏感.因此,根据Q值可灵敏有效地判断岩石物性及封闭性能,比较不同盖层封闭能力的相对强弱.

矿井断层超前探波动方程理论及声波波场特征研究

为减少煤矿掘进中因前方地质构造不清导致的安全事故,基于矿井断层超前探波动方程理论,分析了矿井地质构造超前探测声波波场特征、声波波动方程、弹性波波动方程以及震源函数;并建立正演数值模拟,对80 ms的地震记录以及不同时刻的波场快照进行了分析,为矿井安全掘进和超前探测研究提供了一定的理论基础。

钻孔灌注桩缺陷声波动态响应特征分析与研究

声波透射法是一种有效的桩基质量检测方法,但检测时存在盲区,易出现漏检现象,且对声波信号进行解释时,存在主观性、随意性较大等问题。基于声波透射法原理,采取有效方法减小检测盲区,对含有不同浅部缺陷的模型桩进行检测,获得声波时域信号。同时,利用快速傅立叶变换(FFT)对测试结果进行频谱分析,获得声波信号频域特征。

C30早强混凝土自然碳化声波响应信号特征的分析

为研究C30早强混凝土的碳化性能,尤其是在自然条件下的碳化性能,通过有限差分法,数值模拟碳化层和未碳化层的波场变化,初步了解声波在非均匀介质中的传播规律。结合酚酞试剂法和超声波法对碳化面进行测试,分析碳化后的混凝土声波信号变化特征,为碳化深度检测提供参考。结果表明:随着龄期的延长,碳化深度增大;碳化深度小于2.0 mm时,各声学参数均较稳定,未见明显差异;当碳化深度超过2.0 mm,主频较稳定,但振幅相对减小,声速急剧减小。

疏松砂岩油藏注水开发声波速度的影响因素

由于疏松砂岩声波纵、横波速度的影响因素较多,因此有必要对各影响因素进行定量研究。在模拟地层条件下直接对岩心进行饱和、驱替试验,建立不同的油、水饱和度,并在驱替过程中进行了纵、横波速度的连续测试。结果表明:水驱至含水饱和度极限时,岩心纵波速度平均增加7.4%左右,横波速度基本不变;在水驱过程中,由于岩石骨架发生变化,岩石变得疏松,致使岩心纵波速度降低3.1%左右,因此水驱至含水饱和度极限时,最终的岩心纵波速度只增加4.3%左右;对于注水效果好的稀油油藏,温度及压力对声波速度的影响较弱,但是对于地层能量补充不充分的区块及稠油油藏,温度及压力对声波速度的影响不能忽略。

三峡库区嘉陵江沿岸不同岩石剪切破坏试验次声特征研究

三峡库区地质灾害以发育广泛且危害性巨大的岩质滑坡为主,而导致岩质滑坡的重要原因是岩石剪切型破坏。为了探讨岩质边坡失稳破坏过程中次声波产生的机理,对三峡库区嘉陵江沿岸砂岩、泥岩、灰岩等常见岩石采样,进行岩石剪切破坏过程次声同步监测试验。通过声力学数据预处理,得到次声卓越频率、次声能量、次声事件数等次声特征,系统分析不同条件下岩石剪切破坏过程中次声波响应特征。结果表明:(1)次声预警时间点比声力学提前59~165 s,比岩石彻底破坏提前78~229 s,将归一化能量累计系数>0.6且归一化次声事件率>0.89时,作为岩石破裂预警点的标志。(2)明确了不同试验条件下岩石剪切破坏过程中的次声波信号响应特征,即,在剪切破坏时,砂岩和灰岩等抗剪强度更高的岩石所产生次声卓越频率和次声能量相较泥岩更大,次声事件数更少;随着岩石尺寸的逐渐增大,次声卓越频率逐渐下降;随着岩石水饱和度越高,次声卓越频率、次声事件数和次声能量均呈降低趋势;随着试验轴压增大,次声卓越频率和次声事件数呈线性增大趋势。(3)次声事件数是不同试验条件下关联度最高的次声关键特征敏感因子。研究成果对进一步利用次声开展岩质滑坡的监测和稳定性评价具有重要的理论参考价值。

锂离子电池超声传播特性温度解耦方法研究

超声检测技术用于评估锂离子电池的荷电状态和健康状态,受到了广泛的关注,但是在大倍率、高温升条件下电池声学响应特征及放电条件与声学信号的关系尚不清楚。基于以上问题,通过搭建磷酸铁锂电池电-声-热综合检测平台,分析电池超声信号温度作用机制,引入与荷电状态相关的温度耦合系数以实现声学传播特性的温度解耦,并分析了不同温度和放电倍率下锂离子电池循环过程中的声学响应特性。实验结果表明,解耦温度的声学时域特征能够准确表征电池内部结构变化,为磷酸铁锂电池的检测和超声技术用于更多场景提供了研究方法。

草鱼网围养殖区声波的研究

对网围养殖区内草鱼的活动声涮进行了采集与分析．并将采集的声波进行了回放。结果表明．草鱼网围养殖区声波频率范围为0～3．2kHz．整个频段内没有宽带波峰。在草鱼饥饿、食饵和饱食的不同状态下养殖区内的水声特性有一定的差异。研究表明在网围养殖区通过声波回放能对草鱼起到诱集作用．在投饵回放、投饵不同放及不投饵回放声波的情况下，草鱼的响应时间分别为2．55、3．50、4．80min．存在显著差异。回放持续性声波和间隔性声波在响应时间上不存在显著差异。

基于语谱图的婴啼特征分析与识别算法

随着国家全面二孩政策的开放,婴幼儿的监护面临着巨大挑战,基于信息通信技术的婴幼儿监护系统受到广泛关注和应用,通过对婴幼儿的啼哭声进行情绪识别显得尤为重要。文章基于语谱图的婴啼特征分析与识别算法,可对婴幼儿在不同情况下包括睡醒、换尿布、要拥抱、饥饿、要睡觉、不舒服进行特征分析和识别。结果表明,婴幼儿在各种状态下的哭声语频谱都有明显差异,在语谱图的形态、哭声基频、第一共振峰的频率等方面均有显著不同,实现对婴幼儿不同情绪状态的识别。文章提出的算法可极大增强婴幼儿监护系统中的婴啼情绪识别功能。

基于声学特征信号提取的燃烧不稳定性试验研究

为研究航空发动机燃烧不稳定时的声学特征,对发动机燃烧室进行了燃烧不稳定状态下的声学测试试验。测试结果表明,燃烧不稳定现象发生时会伴随着明显的离散单音声学特征信号出现。采用特征频率信号加强的奇异值分解法对离散单音声学特征信号进行提取及分析,得出该型发动机燃烧室不稳定燃烧时的声源位置位于火焰筒内的火焰区域,声波传播为纵向传播,声模态为一阶纵向模态。可为今后航空发动机燃烧不稳定性研究提供参考。

不同工况下锂离子电池超声特性分析

超声信号可以检测电池内部物理性质的变化,通过声学与电化学的耦合,可以了解电池充放电循环期间发生的内部电化学变化规律。电池实际工作时会处于瞬时充电、放电、静置且随机切换的状态,而大部分学者只在标况、常温下进行特定充放电情况下的声学实验,对于实际应用的电池不太现实。基于上述问题,通过搭建磷酸铁锂电池电-声-热综合测试平台,分析了电池在不同工况(不同温度充放电、不同倍率充放电、静置温变、动态工况)下的超声信号变化,观察超声飞行时间和幅值的变化规律,阐述了超声信号在不同工况下的稳定性、灵敏性。在不同工况下的实验结果表明了声学特征表征动态工况的可行性,为未来超声应用于更多电池应用场景的研究奠定了基础。

GIS内典型绝缘缺陷的局部放电信号超声特性分析

为了研究组合电器(GIS)典型绝缘缺陷局部放电信号的超声波特性,在一段110kV GIS试验段上,设计和模拟了GIS中的母线金属尖刺缺陷、筒壁金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、盆式绝缘子内部气泡缺陷、自由金属颗粒缺陷等5种典型局部放电模型和铁心电磁振动模型,使用超声波法对其放电和振动信号进行检测。结果表明,不同缺陷的局部放电或超声信号在幅值、相位特征、相位分布(PRPD)谱图特征等方面会呈现不同的特点,为缺陷的模式识别提供了试验依据。

Analysis of elastic anisotropy of tight sandstone and the influential factors

Tight sandstone has a certain anisotropy. Using ultrasonic measurements of samples in three different directions and related matched experiments, this study systematically analyzes the pore structure and anisotropy of tight sandstone samples obtained from oil fields and compares results with those of shale. Results firstly show that the anisotropy of tight sandstone is mainly related to the compositional layering and thin interbedding which occur in different sedimentary environments. Tight sandstone has typical transverse isotropic medium characteristics, Young’s modulus increases in different directions with increasing confining pressure, Poisson’s ratio change is not obvious, anisotropic coefficients decrease with increasing effective pressure, and a certain linear relationship exists between ε, γ, and δ. This article finally summarizes anisotropy in different areas, thereby providing a foundation for the use of suitable appraisal models in different regions. This research can be used as an experimental reference for logging evaluation, seismic data interpretation, and fracturing develop of tight sandstones.