可控震源相控地震的相关检测技术

针对野外强噪声S/ N 1条件下,单可控震源地震勘探分辨率不高,提出了多震源相控地震技术,该法通过提高有用信号能量从而提高了地震勘探的信噪比和分辨率。这里给出了可控震源相控阵系统模型,及采用相关技术实现相控震源地震信号检测的原理,并设计了相关用参考信号。仿真结果表明,采用相关检测技术能够有效检测相控地震信号,实验条件下,四震源相控地震能使信噪比提高1 2 .0 4d B,地震勘探分辨率提高7.1 5倍,可见,相关检测是解决可控震源相控阵系统信号检测的有效方法     

反射波振幅谱特征与地震仪前置放大器设计

由于地层吸收衰减及球面扩散，使得深层地震反射渡的振幅衰减严重，导致地震仪记录信号的有效动态范围远小于120dB，满足不了高分辨率地震勘探对记录信号动态范围的要求。从视等厚层状吸收介质模型入手，理论计算了地震反射波的振幅谱。其特征分析表明：反射波振幅随深度的增加按指数规律衰减，但衰减主要发生在1．5s前的中浅层。设汁了智能程控型前置放大器，它的增益随深度增加自动增大，其值依次为0dB、18dB、24dB、30dB、36dB和42dB，使深浅层地震反射波的振幅在记录前均得到适当补偿，确保了地震仪记录信号的有效动态范围接近120dB，这对高分辨率地震勘探理论和开发新一代地震仪具有重要意义。     

轻便高频可控震源的设计与实验

轻便高频可控震源（ＰＨＶ）是一种用于工程探测和浅层地震勘探的非爆炸性震源，其工作原理来源于Ｃｈｉｒｐ雷达技术，它的主要任务是向地下发射参数得严格控制的Ｃｈｉｒｐ信号。ＰＨＶ由３部分组成：测控单元、振动单元、数据采集与处理单元。其 测控单元是ＰＨＶ的核心。文中从系统设计出发，重点讨论了测控单元的软硬件设计与实现。ＰＨＶ在唐山地区的实验结果证明它能够稳定、有效的工作，而且优于其它非爆炸性震源。     

基于PCA最优阶数的并行震源工频噪声压制

地震勘探中并行震源地震数据中的工频噪声普遍存在,其强度一般弱于浅层强反射,但明显淹没中浅层弱反射信号及深部信号,造成勘探深度受限。目前已有的工频噪声压制方法很少考虑工频频率不稳定以及信号频率和工频噪声频率部分重叠的特征,因此压噪效果不理想、方法适用性受限。针对具体的工频噪声在并行震源地震勘探数据中的实际特征提出了一种基于主成分分析(PCA)最优阶数的并行震源工频噪声压制方法。首先对含工频干扰的各道信号构建Hankel矩阵,通过线性映射得到各个主成分;然后分别根据信噪比、信号失真度和噪声抑制率3个准则得出Hankel矩阵中每个工频频率对应两个低阶主成分这一规律,将反映工频信息的主成分置零得到重构矩阵;最后基于重构矩阵得到压噪后的并行震源地震信号。仿真信号压噪结果表明,PCA最优阶数技术压噪后信噪比提高了27.6 d B,最后通过实测数据结果进一步论证了所提方法的有效性和优越性。     

一种强噪声环境下的水声信号提取算法研究（英文）

在对水中目标进行探潜、跟踪、定位时,需要对目标辐射的水声信号进行频域分析、相关性计算等处理。在强噪声环境下,目标的信号可能会被噪声淹没,导致无法有效识别目标。针对这一问题,本文提出利用傅里叶降噪预处理与小波变换相结合进行信噪分离,实现强噪声环境下的水声信号提取。设计了傅里叶系数阈值调整与小波阈值变换相结合的组合算法,并对算法的性能进行了测试。仿真实验表明,在信噪比为-15 dB时,该组合算法能够实现水声信号的有效提取,并将信噪比提高到了8.2 dB。     

基于高速信号采集系统累加平均算法研究

为改善高速信号采集系统在复杂噪声背景下重复信号的信噪比,实现触发频率自适应,文中设计并实现了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的累加平均滤波算法。论述了使用累加平均滤波算法提高信噪比的基本原理,结合并行流水线结构的特点,搭建了算法的整体架构,具体分析了逻辑控制状态机和数据运算及两级缓存设计。经过调试仿真和光纤温度信号采集系统验证,该算法可在100 MHz全局时钟下对两路光纤温度信号进行高速采集与处理,并对比了光纤温度信号经过4 096次和65 536次累加平均滤波后的波形图,后者比前者信噪比提高了约5 dB。     

改进的EEMD算法及其在多相流检测中的应用

针对低信噪比下EEMD法在分解过程中产生模态混叠导致滤波效果变差的问题,提出了一种改进的EEMD滤波方法.该方法首先设计最优带通滤波器,滤除信号中的脉冲干扰,再将滤波后的信号进行EEMD分解,然后采用SG滤波器对筛选的IMF再进行滤波,最后对滤波后IMF进行重构.最后将改进的EEMD法和EEMD法分别用于多相流测量信号滤波及含水率测量,结果表明,改进的EEMD法与EEMD法相比,信噪比提高了约2～3 dB,滤波效果更好;含水率平均测量精度提高了约3％,测量误差更小.     

轻便浅层地震可控震源的研制

轻便浅层地震可控震源是一种用于浅层地震勘探的激震设备，其主要作用是根据野外的实际勘探目标所确定的参数输出严格控制的Chirp信号。在此，系统地阐述了轻便浅层地震可控震源的工作原理、系统构成及技术特点等。并针对野外浅层地震勘探的特点和要求，进一步探讨了基于直接数字合成(DDS)的任意波形发生器(AWG)的设计、扫描信号相位实时控制等问题。     

低信噪比下基于短时分形维数的语音端点检测

为了提高低信噪比下语音端点检测的准确率,提出了一种应用时间序列信号的短时分形维维数对低信噪比语音信号端点检测算法.针对信噪比在0dB和-5dB的噪声语音信号的端点检测的计算机仿真实验结果表明,短时分形维维数的方法能较准确地进行语音端点的检测.     

基于L-曲率流滤波器的图像降噪算法

提出了L-曲率流滤波器的图像降噪(滤波)算法,该方法按图像信噪比大小分高、中、低3类,分别由L滤波器降噪、多级L滤波器降噪以及多次迭代的组合滤波器降噪,并进行了实验研究。结果表明:该算法与均值和中值滤波器相比,输入图像信噪比越低,滤波效果越明显。当输入图像为低信噪比时,对于受高斯噪声污染的图像,该算法滤波比均值滤波平均提高2.98 dB;对于受脉冲噪声污染的图像,该算法滤波比中值滤波平均提高11.09 dB,说明该算法对降低不同种类和不同信噪比的图像噪声有较强的适应性。     

基于编码压缩的钢板电磁超声 Lamb 波检测方法研究

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A₀模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。     

Spectral-domain phase microscopy with improved sensitivity using two-dimensional detector arrays

In this work we demonstrate the use of two-dimensional detectors to improve the signal-to-noise ratio (SNR) and sensitivity in spectral-domain phase microscopy for subnanometer accuracy measurements. We show that an increase in SNR can be obtained, from 82 dB to 105 dB, using 150 pixel lines of a low-cost CCD camera as compared to a single line, to compute an averaged axial scan. In optimal mechanical conditions, phase stability as small as 92 μrad, corresponding to 6 pm displacement accuracy, could be obtained. We also experimentally demonstrate the benefit of spatial-averaging in terms of the reduction of signal fading due to an axially moving sample. The applications of the improved system are illustrated by imaging live cells in culture.     

工业线阵CCD相机系统测试与噪声评估

为了快速评价工业线阵CCD相机质量,本文选择信噪比为评价因子,建立了测试系统,研究了基于相机输出图像测试相机噪声的方法。分析了线阵CCD相机的噪声,建立了一个基于固定模式和随机噪声的信噪比计算模型,并分析了相关双采样(CDS)过程对电源噪声的影响。设计了一套适于工业场所的相机快速信噪比测试系统,结合理论分析数据和实际测试图像数据,提出了仅通过输出的8bit图片计算各噪声参数的方案。最后,对测试系统引入的光源不均匀性噪声进行了讨论,并证明该实验平台光源符合工业标准EVM1288要求。实验结果表明:当相机模数(AD)转化设置为8.7dB时,输出信噪比可达44dB;若排除光源干扰,输出信噪比可达46dB。该方案简便快捷,满足工业现场对相机信噪比评估的要求。     

融合最小方差自适应和相干系数波束合成的超快速主动空化成像方法

基于平面波发射和延迟叠加(DAS)波束合成的超高速主动空化成像能够以高帧频监测超声空化活动, 但其图像分辨率和对比度较低. 本文提出一种结合最小方差自适应算法(MV)和相干系数算法(CF)实现基于MVCF波束合成的超高速主动空化成像, 以此提高空化图像质量. 通过Field II仿真和实验数据全面详细验证本方法的有效性与优点, 仿真数据包括点目标和囊肿仿体, 实验数据是对1.2 MHz单聚焦超声换能器产生的空化泡采集原始射频数据. 文中将MVCF波束合成算法与传统B超图像、 DAS、 MV、 DAS-CF和MVCS波束合成算法进行比较. 结果表明, 基于MVCF波束合成的超高速主动空化成像可显著提高空化图像的信噪比和分辨率. 与传统B超图像相比, 基于MVCF波束合成的超高速主动空化成像图像信噪比高21.82 dB, 且横向和轴向空间分辨率分别是传统B超图像的2.69倍和1.93倍. 基于MVCF波束合成的超高速主动空化成像能够以较高的信噪比和分辨率监测超声空化活动.     

Effect of the parameters of a material on the surface displacements caused by waves propagating in a layer

The amplitude—frequency characteristics of the vibrations of the surface of a free elastic layer are determined. These vibrations are caused by propagating Lamb waves under the action of a normal surface load. The changes in the spectra of surface displacements and in the tangential-to-normal displacement-amplitude ratios during changes in the Poisson ratio are studied. Studying the spectrum of surface displacements of an elastic layer is of interest owing to the necessity of discriminating modal components of the wave field [1] and as one of possible methods for determining some of the parameters of a material. The ratio of the amplitudes of the horizontal and vertical displacements as a function of the frequency of a vibration source is sensitive to the Poisson ratio of the material and the conditions of the contact with the base. The amplitude-frequency characteristics of the surface displacements of an elastic isotropic layer are plotted and compared to those obtained in the case of a layer that is in contact with a rigid base.     

A Method for the Measurement of Hydrodynamic Oil Films Using Ultrasonic Reflection

The measurement of the thickness of an oil film in a lubricated component is essential information for performance monitoring and control. In this work, a new method for oil film thickness measurement, based on the reflection of ultrasound, is evaluated for use in fluid film journal bearing applications. An ultrasonic wave will be partially reflected when it strikes a thin layer between two solid media. The proportion of the wave reflected depends on the thickness of the layer and its acoustic properties. A simple quasi-static spring model shows how the reflection depends on the stiffness of the layer alone. This method has been first evaluated using flat plates separated by a film of oil, and then used in the measurement of oil films in a hydrodynamic journal bearing. A transducer is mounted on the outside of the journal and a pulse propagated through the shell. The pulse is reflected back at the oil film and received by the same transducer. The amplitude of the reflected wave is processed in the frequency domain. The spring model is then used to determine the oil film stiffness that can be readily converted to film thickness. Whilst the reflected amplitude of the wave is dependent on the frequency component, the measured film thickness is not; this indicates that the quasi-static assumption holds. Measurements of the lubricant film generated in a simple journal bearing have been taken over a range of loads and speeds. The results are compared with predictions from classical hydrodynamic lubrication theory. The technique has also been used to measure oil film thickness during transient loading events. The response time is rapid and film thickness variation due to step changes in load and oil feed pressure can be clearly observed.     

低 SNR 场景下微型无人机跟踪-检测融合方法

针对低信噪比(SNR)场景下微型无人机探测难题,本文提出了一种基于序贯蒙特卡罗-检测前跟踪(SMC-TBD)的多输入多输出雷达目标跟踪-检测融合方法。区别于跟踪和检测过程相互独立的传统方法,本文方法直接利用三维傅里叶变换后未经阈值处理的雷达原始数据,通过SMC方法计算目标累积存在概率,在实现微型无人机连续检测的同时,完成目标轨迹的高精度跟踪。本文方法的创新在于通过融合检测和跟踪过程,实现了时间-距离-多普勒-方位域目标能量累积,提高了低SNR场景下微型无人机探测性能。实验结果表明,本文方法在SNR低于-20 dB时,微型无人机跟踪性能才逐渐恶化,相比于雷达量测、扩展卡尔曼滤波和粒子滤波提升了约8 dB。     

抗电磁干扰的心电信号监测系统

为了实现电磁干扰环境下的心电信号监测,提出了一种抗电磁干扰的心电信号监测系统。论文给出了输出光电流的计算公式,分析了半波电压及插入损耗对系统灵敏度的影响。利用铌酸锂电光晶体搭建实验系统,测试了5位健康志愿者的心电信号。应用提出的系统和电学心电信号采集系统分别测试了正常环境及电磁环境下志愿者的心电信号。测试结果表明:在正常环境下,本系统能获得与电学心电信号采集系统同样清晰的心电信号波形;在电磁环境下,本系统获得的心电信号优于电学心电信号采集系统。最后定量计算了两者的信噪比,计算结果表明:在电磁干扰下,本系统的信噪比变化量为0.54dB(V2)/0.49dB(V4),而电学心电信号采集系统的信噪比变化量为24.07dB(V2)/16.75dB(V4)。     

对称消声器传递损失测量及误差修正

为了提高对称消声器传递损失的测量效率，基于声学理论分析，提出了一种单负载法传递损失计算模型。针对反射系数较大的吸声末端，导致该方法在实际测量中存在较大误差的问题，推导出了一种能够消除测试管道末端反射声波在上、下游形成多次反射的修正公式。通过自制阻抗管进行试验测试，结果表明：在末端声学负载吸声性能良好的情况下，单负载法传递损失计算模型能够精确计算出对称消声器的传递损失；修正公式能够有效地消除末端负载所引起的反射波对传递损失计算的影响，降低对末端声学负载吸声性能的要求，保证单负载传递损失计算模型的适用性。