纵振换能器拓宽频带的方法综述

本文简要介绍和评述了近十多年来国内外水声纵振换能器拓宽频带的几种方法以及目前已达到的水平。

基于压缩感知的地震频带拓宽方法——以珠江口盆地东部惠州地区为例

常规海上地震资料频带较窄,普遍缺失8Hz以下和60Hz以上频带的信息,导致钻前储层预测结果与实际钻井吻合度较低,严重影响了储层预测的精度和钻井成功率。在假设短时窗内的地震波形具有平稳信号特征的基础上,利用傅里叶变换和反射系数奇偶分解方法,推导出L1范数约束条件下的反射系数反演目标函数。采用压缩感知原理和坐标轴下降算法对目标函数进行求解。对求解出的反射系数序列再褶积一宽频带通子波,滤除甚低频和过高频带的虚假信息,从而实现了地震资料频带的拓宽。理论模型测试和实际资料处理结果表明,相对于传统的反Q滤波,在不降低地震资料信噪比,保持原始地震波组和能量关系基本不变的条件下,基于压缩感知的地震频带拓宽方法能够最大程度地拓宽地震资料的有效频带,充分挖掘地震资料的有效信息,获得相对可靠的高分辨率地震数据。

基于频率域多阶微分融合的地震频带拓宽方法研究

针对地震资料频带较窄的问题,提出了一种基于频率域多阶微分融合的地震频带拓宽方法,该方法利用微分运算可揭示信号微观特征的性质来拓展高频信息。微分算子在振幅谱上与频率呈平稳的递增关系,微分阶数大小决定了信号高频的提高程度。在测井反射系数振幅谱低频趋势的约束下,将不同阶微分提取的信息进行多次迭代融合,并将其变换到时间域,获得了宽频的地震记录,其高截频可以提升1倍左右,有效地降低了地震子波带限的影响。利用该方法对薄互层数学模型、尖灭体物理模型和实际地震数据进行了试处理,均取得了较好的效果,验证了本方法对于拓展地震资料频带的可行性及有效性。

面向立井提升系统的压电俘能器性能研究

针对立井提升系统罐笼运行中存在不规则低频、宽频振动的特点,提出了一种变截面弯折梁压电振动俘能器,拓宽了俘能器的工作频带,提高俘能器对立井提升系统中不规则低频、宽频振动的能量采集效率。对该俘能器进行结构有限元分析,并搭建实验测试平台,基于仿真和实验,探究其与梯形梁、传统矩形梁发电性能差异,并用该俘能器进行无线节点供能测试。结果表明:变截面弯折梁的应力分布更加均匀,压电材料的整体输出响应更佳;并且共振频率低,开路输出电压高,具有多个明显波峰值,有效实现了采集频带的拓宽;当压电振子末端弯折角度为40°,附加质量为2.14 g时,在标准能量接口电路、最优负载电阻为80 kΩ下,俘能器的最大负载输出电压为34.4 V,输出最大功率可达14.7 mW。通过对无线节点的供电测试,验证了其能量转换效率和供能可行性,可为矿用无线网络节点供电。

基于LSMR算法的斜缆数据鬼波压制方法

由于鬼波陷波频率的多样性而使海上地震记录频带变窄、分辨率降低,为此,基于平面波传播理论,推导出τ-p域拖缆观测的总波场与海水表面观测的上行波波场之间新的关系式,建立线性τ-p方程,利用最小平方残差方法(Least Squares Minimal Residual,LSMR)反演求解方程得到海水表面观测的上行波波场,并延拓得到拖缆观测的上行波波场。合成数据及海上实际斜缆数据测试结果表明,本文方法不仅迭代收敛速度快,而且能得到更好、更稳定的解,提高计算效率的同时改善鬼波的压制效果,达到拓宽地震记录频带的目的。

基于起伏海水表面的拖缆鬼波压制方法

基于平坦海水表面假设的鬼波压制方法在起伏海水表面情况下鬼波压制效果不佳。为此,基于最小平方线性拉东反演去鬼波算法,反演得到海水表面处上行波场,正向和反向延拓海水表面处上行波场至检波器处,采用最小平方成像条件成像海水表面,以校正检波器实际沉放深度,消除起伏海水表面的影响,实现了基于起伏海水表面的鬼波压制。该方法考虑了起伏海水表面对鬼波压制的影响,改善了基于平坦海水表面假设的方法压制鬼波不完全的情况。数值模拟数据和海上实际拖缆数据测试结果表明,该方法能更好地压制鬼波,最大程度拓宽地震记录频带。

一种宽频压电能量收集装置的建模与实验研究

为拓宽振动压电能量收集装置工作频带宽度,提出一种新型两自由度分段线性能量收集结构,同时为便于未来对该装置进一步的关键参数优化与微小型设计,提出该结构的理论模型并给出解析解结果,通过对实验样机加工与实验平台搭建得到所提出装置发电性能实验结果。对比理论值与实验值表明,所提出装置在第一共振区间与第二共振区间的工作频带宽度分别为2.2 Hz与4.5 Hz,总频带宽度达到6.7 Hz,与相对应两自由度线性系统比较,其拓宽效果达到4.78倍。在误差允许范围内,装置发电性能解析解结果与实验值基本保持一致,所提出装置能够有效拓宽发电工作频带宽度。

拉东域基于最小二乘反演的斜缆数据鬼波压制方法

斜缆采集资料中鬼波的陷频特征限制了地震记录的频带宽度和分辨率,给地震资料反演、解释带来困难。通过压制鬼波,可获得高分辨率的宽频数据。基于拉东域的水平拖缆鬼波压制方法,结合斜缆鬼波随偏移距变化的特点,推导出一次波和鬼波在频率-拉东域的逆变换算子,建立检波器处总波场和海表面处上行波场之间新的关系式,利用最小二乘反演精确求解获得海表面处上行波场,并延拓得到拖缆处鬼波压制后的记录。通过考虑鬼波延迟时间受偏移距和出射角的影响,弥补鬼波延迟时间估计中存在的误差,无需进行反演迭代求取最优鬼波延迟时间,提高了计算效率。合成数据及海上实际斜缆数据测试结果表明,研究方法能较好地压制鬼波,达到拓宽地震记录频带的目的。

微穿孔板在随机-区间混合不确定性理论下的结构优化

将不确定性理论应用于微穿孔板结构设计,分析不确定参数(微穿孔板板厚、声速、空气运动黏度)对微穿孔板吸声特性的影响。以板厚为随机变量,以声速和空气运动黏度为区间变量,建立微穿孔板随机-区间混合不确定性模型,利用蒙特卡洛法分析吸声系数和品质因素的不确定度,并通过实验验证模型的正确性。选取吸声系数高于某一值时对应的频带宽度最大为优化目标,以品质因素大于某一值为约束条件,对微穿孔板结构参数进行优化。优化后的微穿孔板吸声系数和品质因素得到有效改善,吸声性能的稳健性得到提升,验证了随机-区间混合不确定性模型在微穿孔板吸声性能优化上的可行性与有效性,为不确定性理论在声学工程中的应用提供参考。

多道遥测地震仪的新发展

高分辨率地震数据采集仪器新技术早期的地震勘探工作主要致力于提高信噪比,使一些微弱的反射波能够在强的干扰波及噪声背景上显露出来。当时主要采用了时间域及空间域滤波方法来提高采集资料的信噪比。60年代以来在地震勘探工作中则大量采用了多次覆盖技术,处理时通过动。

基于反射系数反演提高地震资料分辨率

传统的地震资料拓频方法大多采用反褶积、反Q滤波等方法,对中高频进行补偿以拓宽地震频带,但上述方法在低频拓展方面效果不太理想。在压缩感知框架下,利用反射系数反演研究了在频带双向拓宽的基础上提高地震资料分辨率的方法。首先根据压缩感知理论,利用反射系数的稀疏性和地震资料的可压缩性,构造了稀疏规则算子约束下的目标函数;然后通过快速软阈值迭代法反演反射系数,利用反射系数频谱中的低频及高频成分补偿地震资料的频谱,实现地震资料频谱的重构;最终达到频带双向展宽以提高地震资料分辨率的目的。模型及实际地震资料测试结果表明,利用上述方法可同时对低频端和高频端进行双向拓宽,在不改变原始地震剖面特征的同时,可以使地震资料有效频带拓宽20 Hz以上,并且提高了地震资料识别薄储层的能力,为“两宽一高”地震资料处理提供了技术支撑。

冲击波压力传感器动态特性补偿及其应用（英文）

为修正压力传感器动态特性引起的测试误差,避免传感器动态建模误差影响补偿结果,提出了一种基于量子粒子群优化(QPSO)算法和均方误差的传感器动态补偿方法。通过对传感器进行逆建模,寻优得到了最优阶次的补偿器系数,利用激波管动态校准实验对该方法进行了验证,分析了补偿前后传感器的时域与频域特性。结果表明,该方法有效扩展了传感器的工作频带;在实弹测试中,减小了动态测量误差,提高了测试精度。

一种多振子电磁式人体动能收集器研究

为更好的收集人体运动时产生的能量,提出了一种多振子电磁式人体动能收集器,主要由上、下端振子、悬浮振子,感应线圈,abs外壳组成。该收集器采用了弹簧、磁弹簧和多振子结构来达到降低谐振频率,增加能量收集频带的目的。此外,为悬浮磁体包裹了油性膜来降低磁体与管壁之间的摩擦,提高能量收集功率。根据Simulink系统仿真可得,该能量收集器有5 Hz、19 Hz两个谐振频率。当实验者以10 km/h速度进行运动时,收集器在手掌和背包侧袋收集的最大瞬时功率分别为6.47 mW和5.13 mW,当速度为6 km/h时,收集的最大瞬时功率分别为0.78 mW和0.496 mW。结果表明,该能量收集器能较好收集低频人体运动产生的能量,为某些低功耗的便携式电子设备供电。

基于MSP430模拟传感器的频率补偿电路设计

研究信号调理电路,发现了通频带太窄的的现象,导致检测不方便。本文建立了基于MSP430模拟传感器电路的频率补偿模型拓宽通频带,利用OP27集成运放对信号的处理和MSP430单片机,计算得到在各个频率下信号衰减,进而利用程控增益放大器乘以增益使其信号恢复到通频带,实现了频率补偿。

电流互感器频率特性分析及改善研究

在电力参数的测量中,影响电流互感器测量结果准确性的因素很多,该文从电流互感器频率响应的角度出发,通过T型等效电路推导出了频率特性关系式,并且以实验的方式,分析了输入信号频率的变化对电流互感器输出结果的影响。实验表明:电流互感器在45~350 Hz的频率范围内,输出误差很小,线性度很好,当超过该频率范围时,误差变大;同时验证了减小电流互感器的励磁阻抗和二次侧线圈阻抗,可以改善其频率特性和拓宽频带。

基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法

受地下介质吸收衰减及环境噪声的影响,地震反射波的频率主要集中在中低频,且频带较窄,信噪比较低.反褶积方法是解决此类问题的重要手段,而谱模拟反褶积方法因克服了传统反褶积的假设条件"反射系数为白噪声"而备受推崇,但子波振幅谱无法准确获取的缺陷限制了其应用.为此,在传统的谱模拟反褶积方法基础上进行改进,提出了一种基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法.微分算子在频率域具有单调递增的线性特征,可提高信号的高频成分并压制低频成分,即具有分频属性,且反映频率的高低与微分阶数成正比.以期望子波振幅谱为约束条件,对不同阶微分信号的振幅谱进行融合,可获得精确的宽频地震资料,避免传统谱模拟反褶积方法在求取子波振幅谱过程中存在的误差.经过对薄互层模型及实际地震记录的试算,获得了比传统方法更好的效果,证明本文方法对提高地震资料分辨率比传统谱模拟反褶积方法更加有效.

叠前道集质量优化方法研究

地震数据常规处理多选择叠后时间偏移或叠前时间偏移方法,处理成果资料在应用的过程中,有些成果资料达不到地质目标研究的要求,再次重新处理又要消耗大量的时间和费用。因此,利用现有资料,处理、解释、综合研究相结合,开展目标区域的道集(CRP道集)优化处理,为勘探开发生产提供高品质的叠前地震资料具有重大意义。针对东北地区LS三维的叠前道集数据,总结出一套适合该地区特点的叠前优化方法。