高性能井筒超声脉冲回波扫描成像测井仪研制

多功能超声成像测井仪采用超声脉冲反射法对套管腐蚀及固井质量做定量评价。利用从井眼内壁反射波形提取的幅度及到时实现井眼内壁高分辨率成像;提取套管共振波的共振频率计算套管厚度;采用全波反演方法反演套管后环空介质的声阻抗。通过优化采集模式、研制高性能换能器并建立固井质量评价模版确保仪器性能优于同类产品。现场实测资料表明,仪器可准确测量套管壁厚,识别射孔层段和射孔孔眼,识别套损缺陷,为套管找漏及侧钻点选择提供重要的决策依据,并准确评价双层套管情况下的内层套管固井质量,同时还可以在裸眼井中获取井壁表面裂缝、层理、孔洞等地质构造信息。

超高Q值mm级晶体回音壁微腔加工

回音壁微腔具有超高Q值和极小的模式体积,在微波光子系统、非线性光学和量子光学等领域中具有广阔的应用前景。通过分析mm级氟化镁(MgF_(2))晶体回音壁微腔的损耗因素,确认了影响回音壁微腔品质因数的主要指标为材料等级和表面粗糙度。设计了mm级MgF_(2)晶体回音壁微腔的结构形式,使用DUV级MgF_(2)晶体,如果回音壁微腔表面粗糙度小于0.7 nm,则MgF_(2)晶体回音壁微腔的极限损耗理论计算值为4.781×10^(-11),对应的极限Q值为2.09×10^(10)。通过对MgF_(2)晶体回音壁微腔进行粗成型、精密车削、精密抛光,实现了高品质因数的微腔制造。测试结果表明,回音壁微腔的表面粗糙度Ra值为0.669 nm、微观形貌PV值为6.767 nm、品质因数为2.054×10^(9)@1550 nm。

装配式剪力墙套筒灌浆缺陷的冲击回波识别研究

针对套筒灌浆质量的检测与评定方法问题,利用冲击回波法对装配式剪力墙套筒灌浆缺陷开展了识别研究,分别建立了双层布置的直径为18、20、25 mm钢筋灌浆套筒的装配式剪力墙模型,进行了冲击回波有限元分析;开展了不同灌浆质量下的装配式剪力墙试件冲击回波试验,研究了不同冲击荷载下回波信号的频谱特征和时频特征。研究结果表明:不同的冲击荷载下回波信号频谱呈现不同的分布特征,5 mm钢球作用下灌浆区域和无灌浆区域的频谱图和时频图具有差异性,能够识别冲击点近侧的套筒内部的灌浆情况,试验结果与有限元分析结果相吻合。

通辽市一次冰雹天气中尺度分析

利用常规观测资料、ERA(0.25°×0.25°)再分析资料、通辽多普勒雷达(CINRAD/CB型)探测资料和卫星云图(FY-4A)资料,对2022年6月20日通辽市冰雹天气进行成因分析。结果表明:500 hPa冷涡底部短波扰动和低层低涡切变环境中雹暴云团发展,低层适当的水汽条件、较大的对流有效位能、中高层干冷空气叠加在低层暖湿空气上形成了对流不稳定层结、较强垂直风切变和地面干线的触发作用下不稳定能量释放。对流有效位能(CAPE)、K指数、SI、总指数(TT)等参数均达到强对流天气阈值。两个尺度较小的雹暴云团均沿着环境引导气流方向自西北向东南移动。反射率因子剖面图上,呈中高层回波悬垂,低层弱回波区、回波墙、假尖顶回波等特征。移动较快的“W”形弓形回波有明显的前侧入流缺口和后侧入流缺口。前侧入流缺口有强的上升气流,有利于冰雹的增长,后侧入流缺口表明有强的下沉气流,可能引起雷暴大风。垂直累计液态水含量跃增并维持较高值。雷达产品特征均较好地反映发生冰雹天气。

灌浆套筒的冲击回波检测及信号处理方法

采用冲击回波法对不同灌浆程度、不同套筒布置的钢筋套筒-预制剪力墙模型试件进行检测试验,利用同步叠加平均算法和小波变换相结合的方法对冲击回波信号进行处理,并对试件的频谱特征进行了分析.结果表明:采用同步叠加平均算法对冲击回波信号进行去噪处理,可以有效提高信噪比;无论套筒位置如何,当套筒灌浆存在缺陷时,试件的厚度频率强度均会增加,套筒频率强度则随存在灌浆缺陷的套筒埋深的增大呈现先减小后增加的趋势;套筒尺寸较小而且套筒灌浆缺陷属于环状缺陷,相对于条带状缺陷,其更易受到材料和振型的干扰.后期可通过增加测试点数量或改进频率分析和信号处理的方法来进一步提高检测的精度和可靠性.

天坛回音壁声学现象的首次试验测试及初步分析

本文首次对天坛回音壁的声学现象进行了实验测试和初步分析，揭开了回音壁回声现象之谜。

天坛声学现象的首次测试与综合分析

世界上最大的祭天建筑群──天坛，以其宝贵的艺术价值和丰富的文化内涵为举世瞩目，又以其奇妙的声学现象位列我国四大回音古建筑之首。该文首次运用现代物理实验方法和先进的测试仪器对天坛声学现象进行了现场测试与综合分析，揭示了“回音壁”、“一音石”、“二音石”、“三音石”、“圜丘台”和新发现的“对话石”声学现象机理，对古建筑声学现象研究提出了一些新见解。

我国四大回音建筑的声学现象研究

在总结我国四大回音建筑声学现象的基础上，重点介绍天坛回音壁内几个著名的声学现象。我们首次报导了天坛四音石的发现，以及一些需要作进一步研究的问题。

航空发动机盘件径轴向裂纹底波监控超声检测方法研究

针对某航空发动机盘件中的径轴向裂纹,采用不同焦距的5MHz、10MHz聚焦探头和平探头,分别在0°,1°,2°,3°的声束入射角度下进行检测试验,通过对入射角度以及探头类型、频率、焦距等参数的优化,建立了径轴向裂纹的底波监控超声检测方法。研究发现:与垂直入射相比,小角度纵波斜入射底波监控超声检测方法可提高超声波对裂纹的敏感程度;使用焦距为89mm的10MHz聚焦探头,并使声束以2°入射角斜入射可得到最佳检测效果,试验结果与数值模拟具有良好的一致性。

穿墙生命探测回波信号分析

穿墙生命探测(TWS)是研究障碍物后有无生命现象的一种探测技术。该文主要研究基于连续波体制的TWS探测器回波信号。推导了这种探测器的回波信号表达式,根据生命体征特点,采用简谐振动模型,利用贝塞尔函数对回波信号展开分析并进行了实验验证。实测信号和仿真信号的比较结果表明二者吻合良好。详细分析了穿墙前后TWS探测器回波变化特征,指出穿墙后信号处理的重点是对呼吸信号的检测。

冲击回波法测量地下连续墙厚度及成墙质量

本文系统地阐述了冲击回波法检测混凝土结构厚度和内部缺陷的原理、设备、方法,并将其应用于上海某工程地下连续墙墙体厚度与成型质量的检测中。检测结果表明,冲击回波法检测地下连续墙具有很好的准确度,与实际取芯结果较吻合。该法在地下连续墙厚度和成墙质量检测中的成功应用,扩大了其应用范围,具有很好的工程检测意义。

52例脊髓损伤神经源性膀胱超声分析

目的 :探讨脊髓损伤 (SCI)神经源性膀胱功能障碍二维超声图像特征、产生原因及其诊断价值。方法 :采用二维超声观察SCI患者膀胱壁及尿内回声并进行残余尿测定。 结果 :SCI神经源性膀胱图像特征有 :(1)膀胱壁损伤 :膀胱壁增厚伴结节、乳头、小梁、囊泡和憩室形成 ;(2 )尿液内异常回声 :尿内沉积物、血凝块、结石形成 ;(3)反复大量残余尿、双肾积水及结石 ;(4)尿道内括约肌松弛。 结论 :SCI神经源性膀胱二维超声图像具有一定特征 ,其诊断无创、简便、及时、准确 ,对临床康复治疗具有重要指导意义。

天坛回音壁和对话石声压级的测试及分析

本文对天坛回音壁和对话石的声压级进行了首次实验测试及分析。

基于稳健波束形成的超宽带穿墙成像方法

针对现有超宽带穿墙雷达时域波束成像分辨率低、旁瓣高以及干扰抑制能力弱等问题,提出利用稳健Capon波束形成对目标成像的方法。该方法基于目标回波模型首先补偿近场扩散损耗、墙体传播损耗和折射效应,实现天线阵列接收数据的配准,利用稳健Capon波束成像得到良好的成像分辨率和更好的干扰抑制能力。利用时域有限差分(finite-difference time domain,FDTD)数值仿真和实验数据实现了隐藏目标的二维成像,验证了该方法的有效性。

冲击回波法检测翼墙面板混凝土内部缺陷研究

介绍了冲击回波法的检测原理,采用该方法检测了某水闸上游扶壁式翼墙面板混凝土内部缺陷,并通过超声法与钻孔法,验证了检测结果的准确性,指出冲击回波法是一种能应用于水利工程混凝土结构内部缺陷的无损检测方法。

利用时域二维数据幅度加权的目标信号增强方法

穿墙雷达回波成分复杂,往往同时存在着目标信号、噪声、杂波、RFI干扰等各种成分。针对回波中目标信号与其他信号的分布特点,提出一种利用时域二维数据进行幅度加权的目标信号增强方法并给出两种具体实现算法。该方法基于十字型滑动窗口处理思想,利用每组滑窗对应的快、慢时间域二维数据计算加权系数,并对快、慢时间域交叠处的回波数据进行幅度加权处理,通过对全部回波数据的滑窗加权遍历,提高目标信噪比和信杂比。理论分析和仿真结果表明,当快时间域和慢时间域上的回波信号与杂波、噪声功率比之和高于0dB时,所提方法仅需一到两次加权处理即可有效增强目标信号。将新方法应用于穿墙雷达实测数据中,有效抑制了近距离处耦合干扰剩余的不利影响,增强了目标信号幅度,有利于后续目标检测及特征提取。

水浸探头对1Cr21Ni5Ti钢棒材底波监控的影响

分析了水浸探头对1Cr21Ni5Ti不锈钢棒材底波监控的影响因素,采用了不同频率和不同聚焦类型的水浸探头,设置了不同距离的水程,利用LS200B型设备对被检棒材进行超声检测,使用PROCESS图像评估软件对C扫描图像进行分析。结果表明,1Cr21Ni5Ti棒材在圆周方向底波波幅是变化的;探头频率、聚焦类型和水程距离都会影响被检棒材的底波波幅水平。

超宽带穿墙雷达设计与脉冲压缩回波处理

有限时域差分法可以利用有限差分方程对电磁波穿透墙体后的情况进行分析,获得墙体的透射系数。利用该计算结果,对超宽带穿墙雷达模型进行数学建模,构造出超宽带脉冲压缩穿墙雷达模型。采用仿真软件对该模型一维情况的发射接收过程进行仿真。结果表明,有限时域差分法可以很好地计算出透射系数,雷达回波通过脉冲压缩算法处理后,可以实现对目标的精确定位与识别,提高雷达系统的整体性能。

毛细管内嵌微球谐振腔的温度传感特性研究

对基于毛细管的微球谐振腔耦合器件的耦合机理与温度传感特性进行了研究。微球支持较多的高阶模式,易与石英毛细管模式满足相位匹配条件,因此微球回音壁模式会被激发。使用钛酸钡微球进行了温度传感实验,为进一步提升传感的灵敏度,采用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)微球进行了温度传感实验。实验结果表明,PMMA微球温度传感灵敏度可达83.9 pm/℃,约为钛酸钡微球温度传感灵敏度的8倍,在提升温度传感灵敏度方面具有重要作用。

地下储气井钢管壁厚检测装置电路设计

项目设计的回旋式自动悬浮超声波探头装置,采用超声波时差法测量地下高压储气井钢管的壁厚,为满足检测分辨率为0.2mm的要求,需要对小至0.075μs的时间差进行高精度测量;方案采用在MSP430单片机控制下的高精度时间间隔测量芯片TDCGP2实现了前述技术要求;以此为核心开发研制的CNG地下高压储气井专用检测装置设备样机具有体积小、重量轻、成本低、精度高、使用方便的特点,较好地满足了地下储气井现场检修探测的技术要求。