A Gauss–Newton full-waveform inversion for material profile reconstruction in viscoelastic semi-infinite solid media

An inversion framework employing a Gauss–Newton method is developed to reconstruct material profiles in heterogeneous, viscoelastic, semi-infinite domains. In particular, a full-waveform inversion approach is investigated to image the elastic and attenuating parameters of a layered media. To account for the viscoelasticity of the medium, a Generalized Maxwell Body with one spring and two Maxwell elements in parallel (GMB2) is adopted in the forward and inverse wave propagation problems. Perfectly-matched-layers were introduced as wave absorbing buffers to simulate the semi-infinite extent of the domain. Using transient wave equations endowed with the GMB2 constitutive relation and the PML, a partial-differential-equations-constrained optimization scheme was implemented that lead to classic KKT (Karush–Kuhn–Tucker) conditions including time-dependent state, adjoint, and time-invariant control problems. An optimal solution of the viscoelastic parameters was obtained using a reduced-space approach based on a line search algorithm where the search direction was computed by the Gauss–Newton method. Considerable improvements on the accuracy and convergence rate of solutions were made by the developed Gauss–Newton inversion procedure compared to previous research using the Fletcher–Reeves method.     

基于高速A／D卡的全波形采集超声自动检测系统

设计了一种全波形采集超声自动检测系统,实现了A,B,C 3种扫描方式且具有记录被检材料上所有检测点超声A扫描波形的功能,支持材料超声检测、评价技术研究.该系统由高速A/D卡、超声检测仪、自动扫描器、运动控制系统和CSCAN软件等组成,作为核心部件的高速A/D卡选用PCI-9820型,负责从超声检测仪采集A扫描波形信号.自动扫描过程中,A/D卡与超声检测仪、运动控制系统之间通过硬件信号实现同步,使A扫描波形数据的采集与被检材料上声传播的渡越时间、预定测量点位置相对应,采集得到的A扫描波形数据通过A/D卡的板载SDRAM及DMA功能异步传输至计算机内存,并由CSCAN软件进一步实现数据压缩、滤波、存储以及不同方式成像等处理.测试结果证明,该系统运行速度快,成像精度高且性能稳定. 更多还原     

基于VMD-WVD的故障行波全波形时-频分析方法

受高阻接地故障、过零点故障和高频噪声等因素的影响,行波波头检测困难,导致行波保护和故障定位方法可靠性不高.由于故障行波具有全时频特性,检测一定时间窗内时频域行波波形将包含全景故障信息,从而实现故障特征可观测.融合故障行波时频域信息,提出了基于全波形信息的故障行波表现形式.在此基础上,提出了一种基于变分模态分解(VMD)...     

应用修正正交有限内存拟牛顿算法的全波形反演

全波形反演(FWI)通过最小化观测数据与计算数据之间的误差,得到高分辨率的地下模型参数。正则化技术常用来克服FWI的不适定性。复杂地质模型可能同时具有平滑特征及锐利边界,单一的正则化方法往往不能得到令人满意的反演结果。为此,针对带有混合正则化的目标泛函不可微性,提出一种修正正交有限内存拟牛顿方法,求解相应的正则化目标泛函。在具有复杂构造的修正Marmousi模型以及BG Compass模型上进行数值模拟试验,且与不带有正则化的全波形反演及邻近有限内存拟牛顿方法进行比较,结果表明所提修正正交有限内存拟牛顿算法在计算效率及定量分析上具有明显的优越性。     

弹性波全波形反演中的四种优化方法对比

弹性波全波形反演(EFWI)是一种高精度成像方法.由于EFWI本质是一个强非线性问题,因此常采用局部优化算法进行求解,不同优化算法的反演结果差异很大.在较为常用的共轭梯度法(CG)、L-BFGS法(Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno Algorithm)的基础...     

基于行波全波形主频分量的单端定位方法研究

针对线路参数依频变化导致的时域行波波头畸变无法精确标定,传输波速无法准确计算的难题,提出一种基于行波全波形主频分量的单端定位方法。该方法选取广义Morse小波刻画故障行波的时频谱,获得行波全波形,多维度展现故障信息;定性分析行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;定量计算全波形各频段能量,提取能量最大的频段,作为行波全波形主频分量;利用Teager能量算子增强波头突变特征,精确标定行波全波形主频分量下初始波头和第二反射波头对应时刻,准确计算主频分量对应的传播速度,实现基于行波全波形主频分量的单端行波定位。PSCAD仿真结果表明,所提定位方法具有较强的算法适应性,通过提高波头标定精度和传输波速计算准确性,有效提升单端行波定位方法的可靠性与精度,定位绝对误差小于120m。     

偏正态全波激光雷达数据的可变分量波形分解

针对传统方法难以实现全波激光雷达数据中非对称波形分解的问题,本文提出一种结合可变分量偏正态模型和可逆跳马尔科夫链蒙特卡洛(RJMCMC)算法的波形分解方法。首先,利用能量函数刻画服从偏正态分布的理想波形与实际波形间的差异程度,并用Gibbs分布定义其似然函数;然后,定义理想波形参数模型的先验分布;在贝叶斯定理框架下,建立具有分量可变性的波形分解模型;设计RJMCMC的移动操作,确定偏正态分布中的分量数以及求解模型参数。利用提出算法,对不同波形特征(偏态、正态)的ICESat-GLAS全波激光雷达数据进行可变分量分解实验。实验结果表明:实验波形结果与实际波形数据相关系数达到0.989以上,所提方法不仅能够同时实现对偏态数据和正态数据的拟合,还能更为准确地确定波形分量数。证明了该方法能实现全波激光雷达数据的精确分解,且分解结果与对应地物高程信息相符。     

声介质波动方程反射旅行时反演方法

储层精细描述需要精准的背景速度场,全波形反演(FWI)能求取浅层速度场高波数成分。透射波和折射波一般具有较大入射角孔径,可用来恢复速度模型的长波长分量;反射波仅有较小反射角孔径,通常用于恢复速度场短波长分量。本文利用偏移/反偏移算子从背景速度场获取反射波信息,推导了反射波路径;进而得到了波动方程反射层析梯度公式;反演过程中结合Ma和Luo的思路改进了反射层析中伴随源的形式,并修改了梯度的计算;运用动态图像校正法计算反射波旅行时差,实现了利用反射波信息反演速度场低波数成分。模型试算结果表明,本文方法能提高反演的稳定性,具有更好应用潜力。     

输电线路雷电流全波在线监测系统的研究

介绍一种安装在输电线路上的雷电流在线监测系统。系统主要包括Rogowski线圈,高速数据采集电路、GPRS通信模块、计算机终端。该系统能够自动记录输电线路上的雷击电流参数,包括幅值,波形,时间,雷击地点等信息,并可将记录数据发送到指定服务器上的数据库中。对掌握雷电活动规律有一定实用价值。     

一种用于机载LiDAR波形数据高斯分解的高斯拐点匹配法

针对小光斑全波形机载激光雷达(LiDAR)波形数据高斯分解法的核心问题——高斯分量个数估计,提出一种高斯拐点匹配法。该算法用平面曲线离散点集拐点的快速查找算法检测波形数据中的拐点,计算过检测出的拐点及其右边第一个点的直线的斜率,根据斜率将所有检测出的拐点分为左、右拐点,一个左拐点与其邻近的一个右拐点组成一个高斯分量,据此可以确定波形数据中高斯分量个数。采用高斯拐点匹配法对模拟和实测波形数据进行分解,并与传统的脉冲检测方法(重心法和高斯脉冲拟合法)相比。结果表明,高斯拐点匹配法方法能极大地减小伪拐点的影响,快速、准确地检测并分解出波形数据中高斯分量,提高波形数据分解速度。同时其能分解出更多的高斯分量,从而提高点云密度。