井中永置式套管外三分量光纤MEMS地震检波器研究

针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设计并理论仿真了μm/g量级的高灵敏度MEMS加速度芯片,突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造。采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径,满足套管外永置式安装要求,提高了高温检测精度。在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试,结果表明:检波器可耐受175 MPa高压和180℃高温,灵敏度分别为1.2382,1.2590,1.0862μm/g,工作频带为0~350 Hz,量程为±5 g,线性度误差<0.01%,抗横向串扰能力<5%。研制的检波器耐高温高压、尺寸小巧、灵敏度高、线性度良好,在非常规油气井储层压裂改造和采油气生产过程中,永置式套管外的三分量光纤MEMS地震检波器可以发挥重要的监测作用。

基于LightGBM的拖曳系统动力响应预报方法

针对传统数值仿真计算方法耗时长、占用计算机资源多等缺点,提出基于LightGBM算法的拖曳系统动力响应进行评估的回归预测模型,以已有的OrcaFlex数值模拟得到的数据为样本,以拖曳系统上的海洋环境条件、拖船航速和下放缆长为特征,以动力响应为目标,引入LightGBM算法,对拖曳缆顶端张力最大值等动力响应进行预测分析。与传统数值模拟方法相比,LightGBM算法在保证结果准确性的同时大幅度提高了计算效率。通过与随机森林(RF)、极限梯度提升(XGBoost)算法相比,其准确度和计算效率的表现更好。最后提出了贝叶斯参数优化的LightGBM算法,准确度进一步提高,为提前采取措施保障拖曳系统的作业安全提供了一条高效的技术途径,同时为建立拖曳系统数字孪生体提供了有力的技术支撑。

一种基于冲激脉冲回波检测的主动目标定位技术

水下等离子体声源为一种强度高、宽带可控的脉冲声源,其声源级高于传统换能器,常被用作干扰远程目标的软杀伤性武器。当其产生的冲击波无法对目标实施有效的毁伤和干扰等软杀伤打击时,本文研究利用脉冲回波检测来对目标进行主动定位,以提升其运用效能。研究水下等离子体声源脉冲声波的有关特性,并对海底混响和海洋环境噪声与主动定位的关系进行相关仿真研究。建立以脉冲声波为主动声信号的目标主动定位处理模型,以舷侧11元阵和舷侧三子阵为接收水听器阵列,研究基于等离子体声源的主动目标定位技术,仿真验证了方法的有效性。

吊放声呐拖曳系统带速回收动力学建模与仿真

吊放声呐是航空反潜重要的搜潜设备,吊放声呐采用带速回收的模式可减少作业时间,有效提高反潜作战效能。带速回收过程吊放电缆所受最大拉力、吊放电缆的偏转角以及水下分机的偏角对吊放声呐系统设计影响较大。建立带速回收过程的动力学模型,根据风洞试验结果,对模型进行标定完善,并对吊放声呐的带速回收过程进行仿真。仿真结果表明,带速回收过程吊放电缆最大拉力基本保持稳定,吊放电缆偏转角与水下分机偏转角变化趋势一致,角度相差不大,同时风速对吊放电缆最大拉力影响很小,在一定范围内风速与吊放电缆偏转角负相关,有利于回收。

深海水密连接器密封技术的发展现状

水密连接器是海洋装备关键通用配套器件之一,保证了深海探测器在对海洋资源探索过程中能量的供给以及信号的传输。本文介绍了水密连接器的发展历史、国内外水密连接器的种类、生产制造工艺和企业以及应用场景,着重阐述了水密连接器中封装绝缘材料与金属导体之间密封技术的研究进展。结合材料学科的特点,对橡胶型水密连接器、玻璃烧结型水密连接器和塑料型水密连接器三种类型水密连接器中绝缘材料的选择、密封成型工艺和研究进展进行综述,为全面了解水密连接器中密封技术提供了参考。最后对水密连接器的未来发展进行了展望。

弱目标自动跟踪中的线谱检测

为提高在低信噪比及多目标干扰下的被动弱目标自动检测、跟踪能力,提出一种带有多线谱融合、优选的线谱目标自动跟踪算法。该算法基于线谱检测,对融合多线谱特征的线谱目标进行自动跟踪,确定线谱目标的建立、删除、融合及关联准则,采用针对航迹的多假设跟踪(MHT)算法对多目标进行自动跟踪,具有计算量小,弱目标跟踪能力强的优点。海试数据分析表明,在强目标干扰的情况下,本算法仍可以对具有线谱特征的弱目标进行稳定跟踪。

基于水下无人平台的多基地水声探测效能研究

目前水声探测技术具有无人化、智能化的发展趋势,但针对水下多无人平台的联合探测效能分析方法还不明确,本文针对此问题,在常规多基地声呐探测模型的基础上建立水下无人平台的多基地探测模型,提出水下无人平台的多基地水声探测效能分析方法,并在此基础上对水下无人平台的运动方式和运动轨迹进行优化与仿真分析。仿真结果表明,相比于常规无动力式多基地声呐探测,水下无人运动平台可通过优化设计多基地基阵的运动轨迹以提升探测效能,探测概率最高可提升约35%,可为水下无人探测平台的轨迹规划提供理论支撑。

一种低噪声水声信号电路设计

文章主要介绍一种水听器信号处理电路,主要包括前放电路、四阶带通滤波电路以及放大电路。该电路采用ADI公司的低噪声、低功耗的AD8605和AD8608芯片,该电路的增益为60 dB,滤波带宽为200 Hz,等效电容输入噪声低。通过对水声信号进行放大和滤波,能够有效地从噪声信号中提取出目标信号。

提高前置模块驱动能力与电路稳定性的设计方法

为降低声呐拖曳线列阵中长线传输导线寄生电容和外部干扰对前置模块输出信号质量的影响,设计并分析前置模块驱动级电路。针对几种常见的电路稳定性提升方法,经过理论分析和电路仿真验证,得到有效的设计结果。通过给出详细的驱动级电路外围参数设计方法,增强前置模块驱动容性负载的能力,在实际工程中具有一定的应用价值。

电子设备的调试技术及故障排查方法探析

一般情况下,由于电子设备的线路各不相同,因此,对其故障处理的方式也不相同,而作为最基本的电子元件,其故障处理技术也应遵循一定的规律。因此,本文从调试技术及故障排查方法、注意事项等方面进行了论述,通过对这些进行研究,可以有效提高电子设备的故障处理能力,对电子设备故障排查具有一定的指导意义。

声学释放器控制系统在深海潜标中的应用

随着我国海洋资源的开发利用,浮标、潜标的布放数量随之增加,与之配套的声学释放器也急剧增加。海底环境比较复杂,如果声学释放器出现设备位移或电量不足等问题,会导致设备脱钩失败,严重威胁水下设备安全。基于此,分析声学释放器控制系统在深海潜标中的应用。

拖体水动力特性的流体力学分析

根据Airy微幅波波浪理论和不可压缩的黏性流动Navier-Stokes方程对拖体的水动力特性作理论分析,建立海水中拖体运动响应方程,推导出波浪和水下作业中拖体受力运动计算方法,利用水动力分析软件AQWA对试验拖体的三维模型进行仿真计算。对拖体在波浪中运动响应进行频域分析,计算出拖体运动响应放大因子RAO曲线,发现当波浪频率越大,拖体俯仰响应越大,最大俯仰响应角度数值可达约11倍有义波高数值;参考试验海域海况参数,对试验拖体在波浪中运动响应进行时域分析,计算100 s内拖体升沉、纵摇、横摇和偏航位移响应。计算结果预警当有垂直拖体长度方向的波浪入射时,拖体会产生较大的横摇、偏航。通过仿真数据和实际试验数据的对比可以看出,采用的计算方法对试验拖体运动响应作出的预报值准确、可靠。

基于质子磁力仪的海洋地磁测量系统研制

为更好地开展海洋资源开发和海洋国土维护,海洋地磁测量技术的重要性愈发凸显。基于质子磁力仪研制海洋地磁测量系统,具备地磁监测、数据存储、读取、显示、回放以及仪器配置等功能,可进行长时间的深海地磁全向性监测,为实现远海布设地磁日变观测站提供条件,有利于提高远海区磁测数据的精度和质量,对我国的海洋地球物理勘探有重要意义。

基于音效增强的压阻式传感器信号调理电路设计研究

压阻式传感器是一种高灵敏传感器,已广泛应用于很多领域。基于此,提出一种基于音效增强技术的压阻式传感器信号调理电路设计方法,系统研究音效增强技术在信号调理中的应用,并通过实验验证了设计的有效性。该方法为传感器信号处理提供一种新的解决方案,有效提高了数据的准确性和系统的可靠性。

电动式换能器典型磁路研究

激振器是电动式换能器的核心部件,其性能优劣直接影响着换能器的最终性能。磁路是激振器的重要组成部分,其结构形式多样,磁路形式的选取是电动式换能器设计首先需要考虑的问题。为此,文章通过三维建模和仿真计算,研究几种典型结构形式磁路,比较不同结构尺寸、重量、气隙磁通密度、气隙高度、输出安培力等参数以及制作工艺和性能优缺点,并对4种磁路结构的尺寸进行了优化,为换能器结构设计提供参考。

纤维增强橡胶导流罩技术研究

为研究纤维增强橡胶导流罩的综合性能,文章设计了一种纤维增强橡胶导流罩模型,分析了纤维增强橡胶透声窗的结构强度和变形,同时进行了导流罩模型的密性、声学、减振等的实验研究。试验结果表明:纤维增强橡胶导流罩模型强度满足内部充水加压要求,静水压下密封可靠,在40 kHz以下具有良好的透声性能,罩致换能器性能变化小,在100 Hz以上减隔振性能优异。

基于UUV的水声探测算法设计与实现

在UUV上部署完成复杂的任务载荷以实现UUV平台的高效化、轻量化、智能化,是世界各国和科研组织的重点研究内容。文章从UUV对探测任务的需求出发,分析了基于UUV平台的水声探测算法模块所面临的需求和困难,设计了基于FPGA、GPU等硬件平台的水声探测算法计算模块。在真实水文环境下的多次测试结果表明,该模块可以在两次待处理数据间隔时间内完成所有的计算任务并成功输出可靠的目标探测结果,平均功率为39.36 W,可以部署在UUV平台上。

两种构型拖缆光纤拖线阵系统动态性能研究

为了考察飘带和光滑两种构型光电拖缆对光纤拖线阵拖曳深度和拖曳噪声的影响,开展了湖上试验以及拖曳变深的仿真分析。文章采用无动力小艇拖曳系统,分别就等长的飘带缆和光滑缆对光纤拖线阵拖曳变深能力进行了试验比较。结果显示,相同条件下光滑缆系统较飘带缆系统变深更优,约深1 m,并应用理论模型结合经验参数仿真分析,理论结果与试验结果在趋势上较好吻合。同时对不同拖速下光纤阵列的拖曳噪声进行了试验研究,分析比较了不敏感水听器和敏感阵元的拖曳噪声。结果显示,采用飘带缆的光纤拖线阵具有更低的拖曳噪声和更优的通道一致性。此外,在拖曳过程中,光滑缆系统表现出谐振峰与拖曳速度响应特征,分别为:6 kn拖速时在300 Hz附近,12 kn拖速时上移至600 Hz附近,飘带缆系统表现出了良好的抑制效果。

一种高效电切割器磁力夹具的设计

为提高电切割器的装配效率,文章基于电切割器装配的工艺特性设计了一种由夹爪结构、切向力支持结构和重力支持台组成的电切割器磁力夹具。通过有限元分析和装配测试,证明电切割器磁力夹具有提高电切割器装配效率的效果。

低噪声低功耗自容式水听器设计

自容式水听器是一款低功耗自容式声学记录仪定制产品。产品采用数字化集成控制、高精度差分放大和多级减隔振设计,具有信噪比高、低功耗、小体积、易集成、可靠性高、重量轻等特点。设备最大支持128 kHz的采样率,常规工作状态下整体功耗≤150 mW,支持通过USB接口对设备进行工作参数配置和采样数据读取。该产品可用于海洋背景噪声观测、声传播分析、海洋调查等领域。