基于目标检测的测井沉积微相自动划分方法研究

测井沉积微相划分是沉积相研究的重要基础。目前,该工作主要依赖人工解释,即根据各沉积微相不同的测井响应形态进行识别和划分。然而,受人工测井解释经验和熟练程度的影响,沉积微相划分结果会存在一定的主观性和不确定性。同时,人工测井沉积微相解释也耗时耗力。为提高测井沉积微相划分的精度和效率,提出了一种基于目标检测任务的测井沉积微相自动划分方法。该方法包括机器学习和机器视觉两部分内容。在机器学习阶段,首先根据人工测井沉积微相解释时参考的测井曲线要素,优选能区分和表征各测井沉积微相形态的曲线特征。应用过采样方法解决样本数不均衡问题。进一步,基于过采样拓展数据,对不同机理的机器学习算法开展系统的交叉验证及超参数调优工作,优选出最佳过采样算法及机器学习模型。在机器视觉阶段,通过设计目标检测方案来准确识别待测曲线中沉积微相的类型和位置。在某碎屑岩工区实践表明:本方法能有效提高测井沉积微相划分的精度和效率。

随钻数据声波NC-OFDM传输及噪声抑制的研究

随着随钻测井技术的高速发展,多维立体化地层数据的实时传输变得尤为重要。针对目前传统传输方式的低速率、高成本及非实时性,提出了一种基于非连续正交频分复用调制的声波传输方式。首先,利用传输矩阵法对钻柱信道的幅频特性进行仿真,并在此基础上提出了信道估计算法以获取子信道的频率响应;然后,采用双加速度传感器阵列接收相移声波信号,通过接收信号的相关性可以有效的抑制上行传输中地面强噪声的干扰;最后设计了一套通信测试装置,对实验钻柱信道下系统传输性能进行验证。仿真及实测结果表明,该方案可以具有较高的传输速率和可靠性。

基于多元接收线圈的管道局部缺陷检测方法研究

在管道内部,基于远场涡流技术的局部缺陷定量检测中,当发射线圈处于管道缺陷位置时,接收线圈检测的远场涡流信号中叠加了发射线圈处缺陷造成的伪峰信号,影响了接收线圈处管道缺陷定量分析的正确性.为了实现基于远场涡流检测中局部缺陷正确的定量分析,本文在远场区域设置与发射线圈同轴的多接收线圈以及周向传感器阵列.同轴接收线圈用来获取远场涡流检测信号中的伪峰信号,周向传感器阵列用来检测局部缺陷.该方法通过两个接收线圈获取具有差分特性的两个远场涡流检测信号,然后利用维纳去卷积滤波器实现伪峰信号的获取,同时滤除测试中的噪声;最后,在用于局部缺陷定量分析的涡流信号(由阵列传感器获取)中减去伪峰信号,达到检测管道局部缺陷的目的.该方法通过实验仪器得到验证,在管道局部缺陷的定量检测中具有很好的实用性.

稍不均匀电场中低气压击穿的起始路径研究

稍不均匀电场间隙的起始击穿路径问题对于气体放电触发以及电极表面削蚀有重要意义.为研究低气压击穿工况中起始路径的位置规律,本文建立了一种基于蒙特卡罗碰撞模型与电子运动轨迹假设相结合的路径判断模型(determination of the critical path模型, DCP模型),并以2种电极装置的击穿试验来验证DCP模型的正确性.通过负电极表面的痕迹捕捉和击穿电压的测量可以分别验证DCP模型对起始击穿路径和击穿电压的计算能力.根据试验结果,起始击穿路径在不同压强或流率下会发生转移,且转移趋势与计算结果相符;同时, DCP模型对击穿电压的计算误差不超过7.9%,可初步验证DCP模型的计算精度.在此基础上,利用DCP模型对其他4种典型的电极装置进行数值计算,发现全部击穿案例都存在一些共性:随着间隙压强或流率的升高,最小电压区域((pd) min过渡区)的起始路径转移频繁,并伴随击穿电压上下波动,近似持平,且起始路径几乎都服从较长路径向较短路径的转移规律.最后,通过DCP模型的数值分析,揭示了上述起始路径相关规律的内在机理.

霍尔推力器羽流对S波段电磁波的衰减研究

霍尔推力器羽流对S波段电磁波信号有衰减作用,这对星上推力器与天线的布置策略有重要影响。为研究S波段电磁波的衰减程度,建立几何光路算法,对电磁波在等离子体羽流媒质中的传输衰减进行数值描述,并以试验所测的信噪比数据来验证算法精度。验证试验采用空间透射波法,在相同工况的试验与计算结果对比中,最大计算误差为26.1%,平均误差为7.3%;在趋势上,试验结果与计算结果保持一致。在此基础上,针对84个在轨典型工况进行S波段电磁波信噪比衰减计算,结果显示:羽流对电磁波的吸收作用是影响衰减的主要因素,衰减最大区域出现在天线位置0.3~0.6 m、方向角15°~30°的区域,衰减值在-7^-4 dB之间。该结果可为霍尔推力器与天线在卫星的布置提供参考依据。

基于图像处理的土壤表面粗糙度测量实验研究

土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,是目前微波遥感领域的研究热点之一。该文基于图像处理的方法,利用自制的土壤表面粗糙度板和数码相机,采用探针廓线法,实现了一种简单有效的土壤粗糙度测量方法。该方法通过对土壤表面粗糙度测量板进行拍摄,然后对拍摄的图像进行处理,获取各个探针的实际高度值,并计算出表征土壤表面粗糙度的均方根高度和相关长度。通过对比实验验证了该方法的有效性。

石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理

脉冲远场涡流检测相较于常规远场涡流检测可提供更多的时频信息以用于被测管道分析,因此脉冲远场涡流检测在石油管道内检测技术中具有更广泛的应用前景。通过分析管道内脉冲远场涡流检测信号的时域信息,得出电压负峰值更适合作为实际检测中缺陷分析的特征量,并且用基于脉冲远场涡流的检测仪器进行了测试分析与验证。通过ANSYS模拟实际有缺陷管道内的脉冲远场涡流检测,并提取电压负峰值作为特征量,得出当发射线圈处于缺陷位置时,检测特征信号亦会产生变化,出现伪峰。通过设置双检测线圈达到消除发射线圈附近缺陷对电压负峰值的影响,在分析中发现双检测线圈由于不同位置对电压负峰值的影响可以通过零均值归一化的方法消除。零均值归一化方法在脉冲涡流检测中的应用具有重要意义,其不仅可以消除线圈位置对检测信号带来的影响,亦将检测信号映射到统一尺度。所提出的方法通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证,提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性。

一种铁磁管道中远场涡流的伪峰移除方法

在铁磁性管道的远场涡流检测中,由于涡流信号会从激发线圈和接收线圈处2次穿透管壁,所以同一缺陷必然影响2次远场涡流信号的传输,其在接收信号中分别体现为主峰和伪峰。主峰包含了管道缺陷的位置等信息,然而伪峰在管道的检测和评估中表现为对缺陷定位的干扰。为了排除伪峰对管道缺陷定位的干扰,给出了一种新的远场涡流伪峰移除方法,首先利用数学形态学滤波器滤除缺陷信号的基线偏移,然后提出以径向基函数拟合主峰、伪峰的数学模型,并使用Nelder-Mead单纯型法求解该模型的参数以得到伪峰信号。仿真实验和实际数据处理结果表明,该方法具有良好的伪峰移除效果,具有一定的适用性。

多元检测线圈在石油拼接套管的远场涡流检测中的应用

在基于远场涡流的拼接套管检测中,拼接套管各管道分析的复杂性会因为远场涡流两次穿透套管壁的特性而增加.当发射线圈处于缺陷位置时,作者已提出基于双接收线圈的伪峰移除方法.当发射线圈处于正常管道位置时,伪峰移除方法并不能移除检测信号中发射线圈处管道的信息,所以本文提出弥补该不足点的方法.该方法首先通过去伪峰方法将检测信号中发射线圈附近的管道情况统一转化为无缺陷的情况;然后,采用维纳去卷积滤波器获取拼接套管上缺陷(接箍可视为缺陷)的位置信息,并根据缺陷位置反向定位拼接套管正常位置.最后,统一移除检测信号中发射线圈处管道的信息.该方法通过仪器测试科索#1井得到验证,有利于提高远场涡流在拼接套管检测分析中的实用性.

铁磁性套管脉冲涡流检测的时域解析解

脉冲涡流检测因具有低功耗、响应频谱宽、对不同深度缺陷具有较高灵敏度等特点而愈发受到重视。然而当前多数套管检测研究均使用电流源作为激励,由于激发线圈存在自感,其在电流脉冲激励信号的上升和下降沿将产生一个极大的反向瞬时感应电压。因此在这类研究中,对电流源激励的功率和稳定性提出了极高的要求。为解决电流型脉冲激励的上述问题,给出一种电压型脉冲激励套管涡流检测方法并推导了其时域解析解。首先,分析了激发线圈自感及套管涡流对激励电流的影响。然后,使用了更为准确的脉冲激励函数进行解析计算,并通过磁场叠加推导了激励、涡流磁场在接收线圈中的时域感应电压解析解。实验表明,得出的解析计算结果与实验电流、感应电压的相对误差分别为2.9%和9.6%,提升了理论数据的准确性。

利用改进的在线字典学习估计时变子波

为了获得符合实际的混合相位子波,提出了一种基于在线字典学习的时变子波估计方法。将时变子波估计转化为在线字典学习问题,通过过完备字典的在线学习实现冗余字典的自适应更新。字典中的每个原子代表子波的一个分量,通过原子的线性组合实现对时变子波的有效逼近。在线字典学习可以灵活地利用训练数据,改进字典中的原子,提升字典的自适应特性。同时,根据地震数据的特点,对训练数据与稀疏表示的残差项进行滤波处理,改进了在线字典学习方法,降低了对噪声的敏感性。无噪声和含噪声合成数据的实验结果证明了本文方法的有效性,而且对噪声具有一定的鲁棒性。实际子波估计结果以及Wiener滤波的反褶积剖面和频谱分析表明,本文方法得到的结果并未使噪声能量增强,但频带得到拓宽,从而为时变子波估计提供了新思路。

基于交叠组稀疏广义全变分的地震信号随机噪声衰减

广义全变分方法能较有效去除地震信号随机噪声。本文将交叠组稀疏收敛技术引入广义全变分模型,提出一种改进的广义全变分去噪方法。该方法更充分地挖掘并利用了图像一阶梯度和二阶梯度的结构稀疏的先验知识,从而获得比常规广义全变分更好的去噪效果。针对构建的改进模型,基于交替乘子迭代法框架,将多约束问题转化为去耦合的若干子问题,并引入傅里叶变换技术以提高算法运行效率。针对地震信号进行的各类全变分去噪方法的对比实验结果显示,本文方法的去噪性能相比于常规广义全变分方法具有较大提升,尤其对重噪声污染像素点具有更好的去噪效果。

超声电喷推力器的驻波特性

为研究超声电喷推力器(UAET)驻波尺寸特性的相关变化规律,建立发射极液面的液体振动数值模型,并开展驻波尺寸测量试验对数值模型进行验证。对比驻波间距的测量值与计算值发现,两者在变化趋势上可认为一致,且计算误差在6.55%以内。在此基础上,利用数值模型对不同波源频率、振幅下的驻波相关参数进行计算。实验结果表明,随波源频率升高,驻波间距、高度以及半径均下降,其影响机制在于频率主要对波纹形成时间产生影响;而振幅的升高对间距几乎不产生影响,仅会导致驻波高度和半径升高,其影响机制在于振幅对波纹形成应力产生影响。

卫星遥感地表温度的真实性检验研究进展

地表温度是多种地表过程模型的输入参数,遥感反演地表温度是估算区域及全球尺度上地表辐射平衡和能量收支的关键手段。对遥感地表温度开展真实性检验有利于客观评价其精度和稳定性,对遥感地表温度的反演及应用都具有重要意义。简单回顾了通过遥感手段反演地表温度的基本原理和常用方法。回顾并分析了基于实测地表温度的检验方法、基于辐亮度的检验方法、交叉比较以及时间序列分析4种典型地表温度真实性检验方法的优缺点。在此基础上,重点总结了地表温度直接检验方法中地面观测数据获取方法、检验对象,分析了直接检验中的不确定来源。最后,对地表温度真实性检验中存在的问题进行了讨论。

基于地面观测的异质性下垫面像元尺度地表温度模拟研究进展

遥感反演的地表温度是研究全球气候变化和区域水分与能量交换的关键参数,准确获取地表温度对诊断地球环境变化意义重大。然而在异质性下垫面,像元尺度地表温度相对真值获取困难,导致遥感反演的地表温度的不确定性难以准确评估,影响了遥感反演的地表温度的深入应用。梳理了基于地面观测数据的异质性下垫面像元尺度地表温度模拟研究进展,依据模型是否构建真实空间分布,归纳了修正几何投影模型、真实结构三维模型和其他模型等,并对比了几种模型的优缺点。最后,指出了异质性下垫面像元尺度地表温度模拟中尚待解决的问题,并探讨了以后的研究方向。

光纤瑞利散射传感抗干涉衰落技术研究进展

基于光纤瑞利散射的相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR),具有对环境变化敏感、响应速度快等特点,是分布式光纤传感领域最重要的分支之一。然而,Φ-OTDR使用的高相干探测光波在散射过程中会不可避免地出现干涉衰落效应,相应位置会成为传感的盲区。此现象是多年来本领域的关注重点之一。本文首先简述了干涉衰落的产生机理和数学特征;然后,系统地介绍了Φ-OTDR的典型传感机制,以及干涉衰落对传感信号解调造成的影响;随后,全面地回顾了Φ-OTDR抗干涉衰落技术的研究历程;最后,对Φ-OTDR的未来发展进行了探讨。

航空遥感地表温度时间归一化

航空热红外遥感影像的航带宽度一般较为有限,通常需要进行连续飞行获得多个航带才能覆盖一个较大的研究区;由于地表温度随时间变化迅速,不同航带间地表温度存在差异。因此,进行不同航带影像拼接之前,需要对不同航带的地表温度进行时间归一化。本文基于温度日变化模型,构建了航空遥感地表温度时间归一化方法;结合Hi WATER试验区高密度的气象观测数据,分析了天气晴朗条件下,风速的大小和波动剧烈程度对地表温度日变化模型的影响,在此基础上发展了一种考虑风速影响的改进温度日变化模型。验证结果表明:两种模型均能够减小观测时间不同导致的地表温度瞬时波动差异;考虑风速影响的改进模型比未改进模型的精度提高0.3—0.6 K,且其提供的地表温度在时间尺度变化上更加符合实际情况。本研究建立的相关模型对于卫星遥感地表温度的时间归一化也具有借鉴意义。

多模型耦合下的植被冠层可燃物含水率遥感反演

植被冠层可燃物含水率FMC(Fuel Moisture Content)是评估野火风险及估算火灾蔓延速率的重要指标。以中国西部6个典型研究区为例,基于辐射传输模型,利用Landsat 5 TM及Landsat 8 OLI遥感数据,开展草原、森林冠层FMC定量反演研究。为克服基于物理模型的病态反演问题、FMC自身的弱敏感性问题及西南森林多具复杂的双层冠层结构问题,研究中考虑了模型参数之间的相关特征,使用多波段遥感数据及耦合辐射传输模型等方法。反演结果显示,总体植被冠层FMC反演精度R^2为0.64,RMSE为44.86%,其中草地冠层FMC的反演精度(R^2=0.64,RMSE=47.57%)略低于森林冠层FMC的反演精度(R^2=0.71,RMSE=30.82%)。为进一步论证该反演结果对野火风险评估的有效性,研究中选取并分析了2011年3月2日于云南大理白族自治州剑川县金华镇金和村森林火灾爆发前、爆发时及灾后该区域植被冠层FMC的变化特征。结果显示,火灾爆发时该地区植被冠层FMC明显低于火灾发生前后(约一月时间)植被冠层FMC,证明了本文FMC反演结果对野火风险评估的有效性。