Application of Amplitude Ratio Profiles Extracted with Prestack Kirchhoff Integral Migration

The Z component and X component profiles of seismic waves extracted with the prestack Kirchhoff integral migration could approximate to the primary wave （P wave） and converted shear wave （PS wave） profiles under certain conditions. The relative change of their reflection amplitude reflects the formation stress anomaly and subsurface media anisotropy. The principle and method for extracting amplitude ratios were studied and the application of amplitude ratio profiles was also examined when processing and interpreting actual seismic data. The amplitude ratio profile is an effective supplementary means of identifying the stratigraphic boundary and lithology.

自限幅电路建模及在无线电能传输中的应用

在一些无线电能传输(WPT)技术的应用场合,对供电的可靠性与能量接收端的体积有严苛要求。回顾了用于LLC谐振变换器的自限幅电路,提出了基于基波法、通用于这些自限幅电路的非线性电容-非线性电阻等效电路模型。利用自限幅电路构建了本质安全且有利于减小接收端体积的WPT变换器拓扑。基于所提模型的计算结果表明,该拓扑具有本质安全性,并估算了自限幅电路工作后其电压增益变化规律。仿真与实验也验证了该拓扑是本质安全的,且提高了WPT装置的偏移容忍度,所提模型可用于估算其电压增益等指标。

锁相同步并网变换器电流控制内电势幅值/频率形成机制分析

传统电力系统中,同步发电机独立形成内电势幅值/频率,接入电网建立系统电压。然而目前电网电压的建立越来越依赖于可再生能源设备,在锁相同步下并网变换器形成内电势需检测电网电压,看似与同步机独立形成内电势并建立系统电压不同。针对此问题,研究锁相同步下变换器电流控制形成内电势幅值/频率的机制,明确内电势幅值/频率由电流唯一确定,阐明锁相同步设备在本质上与同步发电机独立形成内电势建立电压相同。首先,基于控制结构与交流瞬时值形成的本质,说明变换器的输出实质上为内电势幅值/频率。然后,从设备与网络闭环动态过程出发,明确端电压与电流的冗余关系,在输入电流确定后内电势幅值/频率即可相应地唯一确定。最后,结合仿真分析,说明输入电流唯一确定内电势幅值/频率的正确性。

基于混合式调制的矩阵变换器谐波抑制方法

矩阵变换器在通过输入电压高频调制合成输出电压过程中不可避免地会出现高频谐波,该谐波不仅影响输出侧性能,也会通过矩阵变换器双向开关的切换降低输入侧性能。针对上述问题,提出一种混合式调制方法用以改善矩阵变换器输出侧性能。首先,详细分析了抑制幅值最大相频繁开通调制方法的工作原理及在抑制输出侧高频谐波方面的不足;其次,提出通过对输入输出扇区的判断,在不同扇区内分别采用减少开关管切换次数和避免幅值最大相频繁切换的混合式调制方法,分析并推导该调制方法下的开关序列分布规律及作用时间表达式;最后,搭建样机进行试验验证,试验结果表明利用所提混合式调制方法来进一步抑制输出侧高频谐波是可行且有效的。

夹心式超声波换能器研究及设计

针对工业生产中存在的结垢问题,基于超声波除垢的方法技术,对用于除垢的压电陶瓷换能器和变幅器进行研究,设计了一种夹心式压电陶瓷换能器,将变幅器输出端设计为矩形,并对其进行ANSYS仿真和模态分析。结果表明,仿真结果与设计目标误差小于3%,工作过程中最大应力和输出振幅满足实际使用需求,为超声波除垢工作在复杂环境的固定和能量传输提供了一种新的设计方法。

用于高精度模数转换器的CMOS可变增益放大器

针对工业领域数据采集系统对大摆幅模拟信号精确采样的需求,提出了一种方便与高精度模数转换器(ADC)集成的CMOS可变增益放大器(VGA)。该VGA基于反相放大器结构,在5 V单电源供电的条件下支持最大±10 V信号输入。对传递函数的设计和电路结构的优化可保证VGA高线性度的同时不降低信噪比(SNR)。电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计并流片,面积为0.23 mm^(2),5 V供电时功耗为1.5 mW。在输入信号1 kHz、采样率200 kS/s条件下,将VGA与16 bit逐次逼近寄存器(SAR)ADC进行联合测试,测试结果表明信噪比达到89.80 dB,总谐波失真(THD)为-102.31 dB。该VGA具有输入范围大、精度高、面积小的特点,为工业信号采集应用提供了高集成度的解决方案。

一种11bit流水线高速模数转换器

为解决流水线模数转换器(ADC)在连续工作时功耗高、电容器匹配度有限以及运算放大器大摆幅输出信号下线性度下降的问题,基于0.5μm BCD工艺,设计了一款11 bit流水线高速ADC。提出了无采样保持放大器、幅度减半和多位量化相结合的设计方法,使ADC在大摆幅信号下有足够的线性度来处理信号,同时使电容数模转换器(DAC)的匹配精度满足ADC分辨率的要求,极大地降低了对电容阵列几何参数的匹配精度要求,具有较低的功耗。采用Cadence Virtuoso设计版图,测试结果表明,芯片的微分非线性(DNL)在-0.5~+0.5 LSB范围内,有效位数(ENOB)为10.61 bit,功耗为97 mW,获得了较好的性能。

一种消除模拟TOF阵列探测器FPN的两级CDS电路

提出了一种新颖的两级相关双采样(CDS)电路,用于消除基于时间幅度转换器(TAC)结构的高密度光子飞行时间(TOF)阵列探测器的固定模式噪声(FPN)。相比于传统的全差分电路,该电路的结构更加简单,每一级仅使用两个开关管和一个采样电容。电路采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺制造,面积仅为40μm×35μm,静态功耗仅为301μW。测试结果表明,所提出的两级CDS电路具有99.98%的高线性度,在1.8 V电源下实现了0.9 V的宽输出摆幅,FPN总量减少了54%以上。提出的CDS方案可以有效消除阵列的像素级和列级的FPN,非常适用于基于TAC的高密度TOF阵列探测器。

锁相环对锁相环型并网变换器有功/无功电流激励-内电势幅值/频率响应关系的影响机制研究

新能源发电大规模接入电力系统使其出现了区别于传统电力系统的电流控制时间尺度的电压/频率动态现象。系统安全稳定运行所需的相对稳定的电压/频率水平与功率传输水平要求变换器并网设备具备基于端口功率调节内电势幅值/频率的机制。电网端电压状态检测的锁相控制方式复杂化了该调节机制,并为理解系统电压/频率动态过程机理带来障碍。然而,现有研究多直接基于物理连接关系对锁相环型并网设备进行数学描述,未能意识到功率激励-内电势幅值/频率响应关系是设备在系统动态过程中角色的一般化描述,更未能建立锁相控制方式对此激励–响应关系的影响机制认识。为此,文中以锁相环型并网变换器电流控制时间尺度为对象,基于其在系统闭环因果动态过程中行为的认识揭示设备内电势幅值/频率独立受有功/无功电流调节的机制。然后,基于不平衡有功/无功电流及其独立决定的锁相误差分别经电流控制器与锁相环共同建立内电势矢量过程的认识,阐明内电势矢量旋转运动的形成机制与内电势频率调节的锁相影响机制。最后,进一步初步说明变换器设备在系统电流控制时间尺度频率动态过程中的角色。

不对称电网电压下MMC-HVDC换流站环流抑制策略

应用模块化多电平换流器技术的柔性直流输电系统在运行时存在桥臂环流问题。文中通过分析不对称电网电压下桥臂相单元的瞬时能量,得出桥臂环流存在2倍频正、负和零序交流分量与直流分量,且直流分量分布不相等。针对交流分量的精确控制问题,文中提出了基于期望瞬态幅值响应的交流控制器,并通过系统的开环与闭环特性分析,在理论上证明了其具有控制精度高、稳定性好等优点。进一步提出了基于此控制器的新型环流抑制策略,此策略可直接在abc三相静止坐标下对每相桥臂独立控制,无需坐标变换和锁相环,控制结构简单且可以同时消除2倍频正、负和零序环流。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建51电平背靠背输电系统模型,验证了该环流抑制策略的正确性与有效性。

电容层析成像用新型电容/电压转换电路的研制

电容 /电压转换电路是电容层析成像系统硬件核心部件。现有交流型转换电路均工作在单模式方式 ,即反馈平衡方式或者非反馈方式 ,且激励信号幅值固定 ,使得电路功能较为单一 ,不能灵活应用于各种传感器结构、各种成像速率要求的场合。本文提出并实现了电容层析成像系统用激励信号幅值可控双模式交流型电容 /电压转换电路。该电路不仅克服了现有转换电路在应用中的不足 ,而且实验表明电路的线性度、分辨率。

基于新型相位幅值控制的三相PWM整流器双向工作状态分析

介绍了一种三相PWM双向变流器的新型间接电流控制系统。采用变流器前端电压与交流电源电压的滞后角度(?) 作为输入变量的新型相位幅值控制方法,并在闭环系统中将 PI调节器输出作为滞后角(?)。重点分析了单位功率因数下 PWM变流器整流和逆变双向工作原理、调制比mr和滞后角(?)的关系并给出了关系曲线。分析了保证系统稳定工作参量(?)变化范围和约束条件和负载扰动时系统调节过程,得出了系统稳定工作条件。新型相位幅值控制简单且容易实现, 通过仿真和实验验证了该系统可双向工作且能实现单位功率因数。

级联多电平变换器的新型混合PWM技术

提出了一种级联多电平变换器的新型混合PWM技术。该技术以载波层叠PWM与载波移相PWM为基础,通过结合载波层叠PWM中的载波分布以多个层叠小三角载波代替载波移相PWM技术中三角载波来实现调制。分析研究了在相同开关频率下的采用载波移相PWM技术、载波层叠PWM技术、传统混合PWM技术以及所提出的PWM技术在五电平和七电平级联H桥变换器中的性能。结果表明在整个调制比范围内,该技术不仅整体的线电压的总谐波失真(THD)值更小,而且在相同调制度下该技术对输出线电压和线电流基波幅值有显著提高。仿真试验结果论证了该技术对谐波性能优化以及对直流电压的利用率提高。新型混合PWM技术能应用于不同电平的级联多电平变换器而保持原有性能。最后,通过实验证明了理论分析与仿真研究的正确性。

利用叠前Kirchhoff积分偏移识别小断裂与低幅度构造

利用常规地震剖面精细解释小断层和低幅度构造存在较大困难.本文利用纵波和横波速度模型对采集得到的二维地震数据进行叠前Kirchhoff积分偏移得到纵波和转换横波深度和时间剖面,根据不同分量的深度和时间剖面联合解释小断层与低构造.深度剖面克服了时间剖面受地层厚度和地层速度共同制约的缺点,有利于识别低幅度构造.纵波(P)剖面与转换横波(PS)剖面相比有利于识别层间小断裂.我们对准噶尔盆地实际地震资料的处理和解释证实了这些优点.

光电探测器件的单光电子谱数据获取

在常规光电器件性能研究中,测试光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的单光电子谱(Single Photoelectron Spectra,SPE)系统一般是采用基于VME和NIM机箱的电荷数字转换器(Charge-to-Digital-Converter,QDC)和时间数字转换器(Time-to-Digital-Converter,TDC)电子学插件等,而测试硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPMT)的系统则倾向于使用基于快速模数转换器(Flash-Analog-to-Digital-Converter,FADC)的便携式桌面机电子学。本文基于相同型号的20吋PMT和SiPMT对比测试,通过比较PMT的性能参数(增益、峰谷比、相对探测效率和能量分辨率等)测试结果,从硬件配置和软件分析等方面深入比较两套数据获取系统的异同,明确使用FADC的一些必要操作过程和数据分析方法。实验结果表明:便携式的FADC系统,可以和基于VME机箱的QDC系统一样,可实现对PMT工作于脉冲模式的阳极信号精确测试,但性能各有优劣。

流致振动发电的效率

本文为了解流致振动发电功率与振幅、频率、发电机参数及负荷间的强耦合关系,本文建立了水力-振子-电机-负荷耦合运动模型,推导了流致振动发电效率的理论方程,阐明了影响发电效率的控制因素,并提出了最优发电效率的分析方法与发电机的选配原则。结果表明:发电机对振子的阻力可视为系统总阻尼的一部分;系统的发电效率决定于系统的上限效率与上限能量的利用率的乘积;通过分别确定上限效率及上限能量利用率与折合阻尼系数间关系,可确定最优的发电效率及负荷条件;发电机的选配原则为在保证经济性的前提下,尽量使最优上限效率与最优上限能量利用率的折合阻尼系数相等。

一种新型的时间-幅度变换器

时间-幅度变换器主要应用于需要快速时间测量的核物理实验中,如粒子识别、核子激发寿命和飞行时间测量等。根据实验的需要,开发、研制了一种新型的基于集成电路的时间-幅度变换器,其测量精度可达100ns,具有性能稳定、精度高和使用方便等优点。

转换波方位各向异性裂缝检测技术研究及应用

HTI裂缝各向异性介质中,转换波随方位角的变化比较复杂,目前还没有解析公式可以表达其变化特征,只能通过物理实验或数值模拟来分析其应用的可能性.数值模拟结果表明,转换波在裂缝各向异性介质中传播时,其R分量和T分量的振幅属性都具有明显的方位各向异性特征,R分量振幅方位各向异性拟合椭圆的长轴方向指示裂缝方位,这与纵波方位各向异性特征相似;根据P波AVAZ方位各向异性分析原理,对转换波R分量振幅方位各向异性曲线进行方位椭圆拟合,寻找椭圆的长轴方向,即裂缝主方位,再由P波AVAZ技术中振幅响应与炮检方向和裂缝走向之间的夹角关系式得到裂缝的发育密度,从而构建转换波方位各向异性AVAZ裂缝检测技术.该技术已用于川西新场气田某区块的裂缝储层预测,取得了较好的应用效果.

叠前Kirchhoff积分偏移法纵横波振幅比剖面的提取与应用

利用叠前Kirchhoff积分偏移,研究了一种有效的求取振幅比剖面的方法,分析了振幅比剖面随参数变化的规律,并探讨了振幅比剖面的地质解释.对准噶尔盆地实际地震资料的处理和解释证实了振幅比剖面识别地层界面和岩性的有效性,从而增加了一种有效的地震处理解释的辅助手段.

用于提高ADC性能的自适应Dither结构

针对流水线型ADC(模数转换器)中加入Dither噪声后可能导致输入信号溢出问题,提出一种自适应Dither结构。该结构采用PN(伪随机码)作为宽带大幅度的Dither,通过自适应的方式在不影响输入信号动态范围的前提下将模拟信号随机化,减小ADC的DNL(微分非线性)误差,提高ADC的动态性能。实验结果对比了加入该Dither前后的输出码字分布以及不同幅度Dither加入后对ADC性能的影响结果。