波路径偏移压制层间多次波的理论与应用

消除层间多次波是地震勘探资料处理研究领域的难题,尤其对于实际资料的处理,到目前为止还很难找到一种完全有效的方法.本文给出了仅对一次波成像既波路径偏移方法压制层间多次波方法,在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角,由此计算的角度作为射线追踪的初始角度,计算地震波射线的传播路径.结合由程函方程计算的走时表,判断偏移范围是反射波还是多次波.在前期偏移过程压制多次波的理论研究基础上,本文主要研究波路径偏移消除多次波的应用部分.为了进一步说明效果的有效性,计算了在单炮和共成像点道集压制层间多次波,给出了实际资料的压制多次波的偏移结果.

基于Born波路径的高斯束初至波波形反演

为了提高表层速度反演精度,本文提出了一种新的波形反演方法.该方法只利用初至波波形信息以减少波形反演对初始模型的依赖性,降低反演多解性与稳定性.由于只利用初至波波形信息,所以该方法利用高斯束计算格林函数和正演波场,以减少正演计算量.为了避免庞大核函数的存储,该方法基于Born波路径,利用矩阵分解算法实现方向与步长的累加计算.将此基于Born波路径的初至波波形反演方法应用于理论模型实验,并与声波方程全波形反演和初至波射线走时层析方法相对比,发现该方法的反演效果略低于全波形反演方法,但明显优于传统初至波射线走时层析方法,而计算效率却与射线走时层析相当.同时,相对于全波形反演,本文方法对初始模型的依赖性也有所降低.

基于线调频小波路径追踪阶比跟踪算法的齿轮箱故障诊断研究

针对阶比跟踪转速获取硬件方法需要额外安装转速测量设备,软件方法精度不高、抗噪能力弱的问题,提出基于线调频小波路径追踪瞬时频率估计的齿轮箱阶比跟踪故障诊断方法。该方法利用基于线调频小波路径追踪瞬时频率估计算法适于分解频率呈曲线变化的非平稳信号的特点,采用其对齿轮箱的啮合频率分量进行估计以获取转速信号,依据转速信号对等时间间隔采样信号进行等角度重采样,将非平稳信号转化为角域平稳信号,得到振动信号的阶次谱,判断齿轮箱故障。仿真算例与应用实例表明上述方法在瞬时频率估计方面具有精度高和抗噪能力强的优点,可以根据信号自身的特点自适应的选择基函数,准确地对转速进行估计,其与阶比跟踪算法的结合能有效诊断齿轮箱故障。

基于SVD和线调频小波路径追踪的转速波动齿轮箱故障诊断

针对转速波动齿轮箱振动信号的复杂性和非平稳性,提出了一种基于SVD和线调频小波路径追踪的转速波动齿轮箱故障诊断方法。该方法将齿轮箱振动信号经SVD预处理后得到一重组信号,再用线调频小波路径追踪算法分析该信号,得到齿轮啮合频率的估计,将估计得到的齿轮啮合频率经多项式拟合并除以齿轮齿数可得到其转速信号,根据转速信号对预处理后的信号进行等角度重采样,对重采样信号进行阶比分析,以完成齿轮箱的故障诊断。应用实例说明,该方法对转速波动齿轮箱的故障诊断具有有效性和优越性。

近地表层速度模型建立的波路径层析成像方法

在地震勘探中,近地表层剧烈变化的速度和厚度往往对偏移成像的质量产生重要影响。本文提出了1种回转波波路径层析成像和深度偏移相结合的浅层速度建模方法。该方法首先通过正演模拟和实际观测记录求得理论和实际初至波间的剩余时差,然后将其沿波动理论体系下的地震波波路径反投影,从而实现速度的迭代反演,最后利用基于反演速度结果的叠前深度偏移来确定近地表层的底界面。数值模型实验和实际资料处理都表明:该方法可为近地表层速度模型的建立提供1种有效的手段。

科学家造出空中“声波瓶”让声波路径按预定曲线弯曲

[导读]美国能源部（DOE）劳伦斯·伯克利国家实验室科学家新开发出一种在空中制造“声波瓶”的技术，能让声波路径按预定曲线弯曲。上图从声源发出后，声能形成一种三维“声波瓶”，瓶壁为高声压壁，内部是零压区。瓶底压力场能自行弯曲绕过三维障碍物。

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像 .通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径 .从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时 ,若等于观测走时 ,可以判断此条射线是反射波 ;反之 ,若不相等 ,则是多次波 .数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波 ,因此界面可以正确归位 。

变分法求波的路径和介质速度分布的反演

介绍了一种用变分原理进行射线追踪和反演的方法。根据欧拉方程对于连续性层状介质进行了方程推导，得出一个波的射线路径公式，公式形式尤其简单。在背景速度场为深度的单调函数时，利用代数重建技术反演了速度分布。数值模拟结果表明所给方法行之有效。

穿过青藏高原的面波传播路径与速度结构

利用时频偏振分析技术分析穿过青藏高原不同地区的基阶Love波的偏振方向，确定不同周期的Love波到达台站的入射方向对于大圆的偏离．结果表明，在青藏高原内部传播的Love波传播路径基本不偏离大圆路径，穿过青藏块体及川滇西部低速区边界的Love波明显偏离大回路径低速区（青藏高原及川滇西部）的边界区域速度变化梯度大，对路径影响大．低速区内部路径偏离不明显，内部速度变化梯度比边界区域速度变化梯度小．低速区内大约在青藏高原中部位置是面波速度最低的地方．面波路径对于大圆路径的明显偏离，是由于速度结构的横向不均匀性造成的．利用已知的相速度分布，采用射线追踪方法正演计算的结果与实测结果在偏离方向上是一致的，但偏离角的值则比实测值小．

城乡公交一体化的“宁波路径”

港城宁波，自古物阜民丰、底蕴深厚。如今，城乡融合发展之路跃至全国前列。城乡融合，交通运输一体化是必然趋势。宁波市十多年磨一剑，城乡公交一体化改造硕果累累，截至2017年年底，宁波市累计更新、改造车辆4000余辆（其中2200余辆城乡客运车辆），新增城乡公交线路500多条，城乡公交一体化覆盖率达到了100％，全市2500多个建制村实现公交全覆盖。

基于激波传播路径的弹头斜入射双三角阵定位模型

为了减小传统双三角阵定位模型实际测量时由于弹头斜入射引入的定位误差,分析了弹头斜入射靶面时产生的激波至传感器的传播路径,提出了一种基于激波传播路径的双三角阵弹头斜入射定位模型。为验证该模型,利用MATLAB软件分别仿真分析了斜入射和传统模型的定位误差。仿真结果表明,斜入射模型有效减小了由入射角引起的定位误差。设计了无风状态下5. 8 mm步枪的小角度射击实验。实验结果表明,同等硬件条件下,与传统双三角阵定位模型相比,斜入射定位模型弹头坐标测量平均定位误差减小了43. 46%,定位精度提高到了1 cm以内。

基于声波方程的有限频伴随状态法初至波旅行时层析

根据有限频理论,对于特定震相的观测信息,不仅射线路径上的介质对该信息具有影响,路径以外的其它区域对接收信息也具有影响,这种影响可以用核函数来表达。传统核函数的计算是基于"波路径"的,计算繁琐且效率低。而基于射线理论的伴随状态法虽然可以在很大程度上提高反演效率,却没有考虑地震波传播的有限频特性,这就导致了反演过程中低波数信息的缺失。本文基于伴随状态法,同时考虑地震波传播的有限频特性,研究并实现了基于声波方程的有限频伴随状态法初至波旅行时层析成像。将该方法应用于表层速度结构反演,理论模型实验表明,该方法比传统非线性射线旅行时层析成像具有更高的反演精度。

声介质波动方程反射旅行时反演方法

储层精细描述需要精准的背景速度场,全波形反演(FWI)能求取浅层速度场高波数成分。透射波和折射波一般具有较大入射角孔径,可用来恢复速度模型的长波长分量;反射波仅有较小反射角孔径,通常用于恢复速度场短波长分量。本文利用偏移/反偏移算子从背景速度场获取反射波信息,推导了反射波路径;进而得到了波动方程反射层析梯度公式;反演过程中结合Ma和Luo的思路改进了反射层析中伴随源的形式,并修改了梯度的计算;运用动态图像校正法计算反射波旅行时差,实现了利用反射波信息反演速度场低波数成分。模型试算结果表明,本文方法能提高反演的稳定性,具有更好应用潜力。

基于自适应时频滤波的变转速齿轮故障特征提取

针对变转速下齿轮的故障信号分离与故障特征提取,提出了基于线调频小波路径追踪(Chirplet Path Pursuit,CPP)与S变换的自适应时频滤波方法。该方法先采用CPP算法从原始齿轮振动信号中估计出齿轮啮合频率,同时,对原始振动信号进行S变换获取其时频分布;然后根据齿轮啮合频率设计自适应时频滤波器;再采用时频滤波器对信号的时频分析进行时频滤波,并将时频滤波结果进行S逆变换,即可得到包含齿轮故障信息的滤波信号;最后对滤波信号进行阶次分析,并根据阶次谱中的调制边频带诊断齿轮故障。对变转速下齿轮的局部故障进行了算法仿真和应用实例分析,结果表明,自适应时频滤波器可根据信号的频率变化特点自适应地改变中心频率和带宽,具有较好的信号分析自适应性,且滤取的信号无相位畸变,非常适合于变转速下的非平稳信号分析。

基于时变零相位滤波的变转速滚动轴承故障诊断

针对变转速下齿轮箱中滚动轴承故障调制特征的提取与分离,提出了基于时变零相位滤波的变转速滚动轴承故障诊断方法。该方法先用线调频小波路径追踪(CPP)算法从齿轮箱滚动轴承故障振动信号中估计出齿轮啮合频率,由啮合频率除以齿数得到齿轮箱的转速,同时,采用Hilbert包络解调方法获取轴承故障振动信号的包络信号;然后根据获取的转速信息设计各阶时变零相位滤波器;再采用各时变零相位滤波器对包络信号进行分析,获取各调制信号;最后,利用转速信号对求取的各调制信号进行阶次分析,并根据各阶次谱来诊断滚动轴承故障。算法仿真和应用实例分析表明,该方法可有效提取和分离变速齿轮箱中滚动轴承的各阶故障调制特征。

声介质下基于波形互相关的反射波反演方法研究

背景速度是决定地震波传播的关键因素,是进一步反演速度场中高频成分的基础。针对反射波反射角孔径较小,通常只用于恢复速度场短波长分量的问题,重新推导了反射波场对背景速度的Fréchet导数,得到反射波路径,利用反偏移算子从背景速度场中获取反射波信息,以数据域反射波互相关函数作为目标泛函进行反演,实现了利用反射波信息来反演速度场的低波数成分的目的。该方法降低了波形反演对波动方程的依赖程度,从而能更好地克服局部极值问题。模型试算结果表明,该方法能够提高反演的稳定性。

基于二次波的增材制造平板缺陷无损检测方法研究

在航天航空领域,增材制造板状结构因其优异特性而得到广泛应用.但是增材制造结构件在制造或者使用过程中极有可能会产生不同类型的缺陷,从而造成安全隐患.本文基于兰姆波在平板中具有多个路径的传播形式,提出了一种利用二次到达波的缺陷无损检测方法,并应用于增材制造平板的缺陷定位.首先,根据兰姆波的频散特性确定激励信号的中心频率和模式.设计兰姆波在板中的多种传播路径,通过预先设置的压电片传感器接收二次到达波.通过波速和消耗时间来计算从传感器到缺陷的距离,以传感器为中心、以测得的传感器到缺陷的距离为半径做圆,进而利用两圆交点定位缺陷.本文使用增材制造聚乳酸(PLA)板进行数值仿真和实验,以验证该方法的有效性,结果表明本方法可快速简捷地对直径为1mm的通孔进行缺陷定位.研究工作对增材制造结构缺陷检测具有参考意义.

利用时频偏振分析技术研究面波传播的复杂性

介绍了一种新的时频偏振分析技术．该技术是传统的面波分析技术（移动窗方法及多重滤波方法）和奇异值分解法的结合，可用于测定不同周期的面波入射方位角；并将其用于分析穿过中国大陆不同块体的面波传播路径，并对穿过青藏高原不同区域的面波传播路径进行了分析．结果表明，该方法能充分利用面波不同振型在频率成分及到时上的差异给出较准确的偏振分析结果，同时也便于考察面波偏振（入射方位）随周期而变化的情况．实际资料分析表明，岩石圈结构的横向不均匀性对面波的传播路径有很大影响．尤其是穿过青藏高原的面波路径对大圆路径的偏离角较大。

转换波处理中共转换点的定位

共转换点(CCP)定位是转换波资料处理中的关键环节。但由于转换波射线路径具有明显的不对称性,且转换点坐标是深度、炮检距、纵横波速度及倾角等多种因素的函数,使得CCP的定位十分困难。给出了计算CCP坐标的基本原理,根据原理和目标区的地质构造特点,通过时变、空变划分时窗,设计了CCP定位前的转换波处理流程,对沾化凹陷罗42井区8条二维测线进行试处理,实现了真正的CCP叠加,收到了较满意的效果。

基于chirplet path tracing-VMD的变转速信号故障特征提取

针对变分模态分解方法在提取故障特征时处理非平稳信号能力不足的情况,提出基于线调频小波路径追踪(chirplet path tracing)的自适应改进变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法。该方法首先利用线调频小波路径追踪算法由非平稳信号得到估计转速变化曲线;其次对目标信号进行等角度重采样,通过转速变化曲线将信号从时域转化为角域;再次采用奇异值分解确定角域信号的降噪阶次,当该阶次自适应变分模态分解的分量个数后,对重采样信号进行变分模态分解处理;最后对分解后的各信号分量进行Hilbert包络谱分析,从而提取故障特征。通过对齿轮箱轴承故障进行仿真和实验验证,表明该方法能有效提取变转速信号的故障特征。