钻柱信道内隔声体结构建模与仿真分析

在随钻声传输技术中自钻柱底部上行的井下噪声及回波干扰严重降低声信号接收性能。基于低频纵波在声阻抗突变处及周期性管结构信道内的传输特性,设计具有周期性凹槽的隔声体结构。结合信道内噪声特征及隔声阻带中心频率,比较分析单结构隔声体短节与组合结构隔声体频响特性及隔声量,并将隔声体引入钻柱信道,用钻柱内一维低频纵波传输有限差分算法,时、频域仿真分析隔声体在信道内的隔声性能。结果表明,组合隔声结构可实现较宽的隔声频带,使噪声水平降低20~40 dB,从而改善信噪比、提高传输速率,为钻柱声遥测系统优化设计提供方法基础。     

周期性管结构信道的声传输方法分析

摘 要：构建了钻柱内一维低频纵波传输的有限差分模型,时域和频域仿真分析了换能器位置和载波信号对周期性管结构信道内声传输信号的影响规律,设计了时延脉冲OOK信号调制方法。采用窄脉冲调制信号激励方式,沿管轴方向对有限长模拟钻柱施加纵向激励,进行了测试信号的声传输实验。结果表明,在1W激振功率、77bit/s传输速率和长6.44m模拟钻柱信道的传输条件下,该方法可实现实验室内测试信号的低频声波传输与信号检测,为井下参数的钻柱声遥测系统设计提供理论与试验基础。     

钻柱声传输信号多载波调制激励分析

在随钻声遥测技术中,周期性钻柱结构产生的多重回波极易造成严重的码间干扰和较高误码率,为此,根据钻柱信道的多径传输特性,基于短钻杆条件下多载波传输的实验分析,建立了多节钻杆与管箍的周期性信道有限差分模型。考虑地面噪声和信道内多径回波干扰,利用最小均方自适应均衡,基于“4钻杆—3管箍”信道结构进行了多载波调制性能仿真分析。仿真结果表明,与单载波PSK（Phase-Shift-Keying）调制相比,OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）多载波调制可使误码率平均降低约50%;在非周期性结构下其传输性能受信道变化敏感,但相同条件下仍优于PSK调制,且通过子载波相位补偿可有效改善误码率、提高传输性能。     

钻柱纵向振动分析与应用

利用钻柱纵向振动数学模型,分析了钻柱轴向应力振幅分布曲线和钻柱中最大轴向应力幅频曲线的特征以及钻井液粘度、激励位移、减振器位置对钻杆中最大轴向应力振幅的影响。分析表明：钻柱中轴向应力振幅沿纵向呈波状分布,其最大值在钻柱底部或钻杆中;钻杆中的最大轴向应力振幅随转速的变化曲线呈凹坑形,为了保护钻柱,应该选择凹坑中间的转速带;钻杆中的最大轴向应力振幅和钻柱底部的轴向应力振幅随转速的变化趋势并不完全一致,以后者作为判断钻柱是否共振和优选转速的指标不够准确,而应以前者作为该指标;钻杆中的最大轴向应力振幅与激励位移大致成正比;钻井液粘度越高,钻杆中的最大轴向应力振幅越小;减振器位置可以改变钻柱纵振系统的固有频率,从保护钻柱角度考虑,低转速时,减振器应紧靠钻头安装,高转速时,减振器应与钻头保持一定距离;通过优选钻具组合和转速,防止钻柱共振是预防钻具失效的有效措施     

回波图像混响抑制方法研究

针对二维图像声呐近程混响干扰严重,无法分辨目标亮点的问题,基于混响信号自动增益控制(AGC)的基本原理,对时间增益控制电路进行改进,实现了混响背景平稳化。回波图像仿真结果表明,此方法能较好改善回波图像质量,有利于对目标的定位与识别。     

非周期型理想钻柱系统声传播特性研究

基于一维声传播理论推导出了非周期型理想钻柱系统的频散方程和透射波声衰减方程,数值计算了非周期型钻柱系统几何参量与其频散特性、声衰减特性之间的关系,并利用有限元ANSYS对非周期型理想钻柱系统的声传播特性的结果进行了验证。研究结果表明：非周期型理想钻柱系统的频散特性与多个周期性结构系统频散特性相“与”的结果一致,具有通带较窄而阻带较宽,且频率在阻带范围内的声波沿钻柱传播时声衰减较大的特性。     

基于输入成形的柔性航天器振动闭环抑制方法研究

针对柔性航天器姿态机动时柔性附件的振动抑制问题,提出一种基于输入成形和反馈控制联合的主动振动抑制策略,在保证航天器完成指定的姿态机动的同时抑制对系统影响较大的挠性附件的振动。考虑到柔性附件模态变量难以测得以及存在外界干扰力矩,设计了只利用姿态信息的反馈控制器,并根据整个闭环系统的振动频率和阻尼比信息设计前馈鲁棒多模态输入成形器,进一步提高闭环系统的性能。仿真结果表明,应用该策略成功地抑制柔性附件的振动及改善系统的机动时间,并使系统性能对参数的摄动具有很强鲁棒性。     

冗余驱动液驱振动台台阵系统内力分析及其抑制方法研究

冗余驱动振动台台阵系统误差不仅会造成单个振动台内力,也会使振动台之间产生台阵内力,这会减小系统的净出力,甚至损坏试件。首先应用冗余驱动并联机构动力学原理,分析冗余驱动振动台台阵系统内力的形成机理;建立台阵系统的内力耦合模型,推导系统的机械安装误差、位移测量误差和伺服阀零偏三种主要误差因素与振动台内力和台阵内力的数学关系式,进而定量地分析上述误差对系统内力的影响机理。然后结合动力学关系得到振动台的内力合成矩阵和自由度广义力合成矩阵,并根据系统内力的形成机理和影响机理,分别设计了比例-积分控制器对振动台内力和台阵内力进行抑制。最后,利用Sim Mechanics软件建立冗余振动台台阵系统动力学模型,结合Simulink软件建立其控制系统模型并进行联合仿真验证。仿真结果表明:该方法对台阵系统内力影响机理分析正确和提出的内力抑制方法能够有效地消除系统内力。     

微弱信号强干扰分离方法研究

利用地声测量系统进行水中目标的探测具有比常规水中探测更大的优越性,但是地声信号易受很强的低频能量干扰。EMD方法可以根据信号产生的机理的不同将信号分解成不同的模态,从而达到去除强低频干扰的目的。文中进行地声信号的EMD处理来提取趋势项的成分,并建立了基于IMF分量的趋势判断准则。试验数据的处理结果表明,采用EMD方法可以在保留信号特性的条件下,有效地分离信号中的复杂趋势项干扰。     

基于小波分析的激光扫描回波信号处理

基于直接探测技术,建立了一套实验系统.试验采用激光直接探测方式,振镜在X、Y方向分别以不同的频率振动,当激光经过振镜反射后,就以X、Y方向对物体表面进行二维扫描,使用光电二极管(PIN)来探测从目标返回的能量,探测的信号经过滤波器后,按照摆动频率分开,根据反射回来的激光能量的变化,进而判断扫描物体的边缘轮廓.利用小波变换检测回波信号,可以确定回波信号的奇异点,进而确定被探测目标的边缘.     

一种新的回音消除的双向通话检测算法

在回音消除的算法中,近端语音信号的出现会引起预测回声路径的自适应滤波器发散,一个很成熟的回声消除算法一定包含双向通话检测算法。提出了一种基于滤波器抽头活跃位置的双向通话检测算法,该算法利用滤波器最活跃的抽头位置相邻的n个抽头2．范数作为一个检测参数,并且区分滤波器间差异性的参数的阈值是动态的,该算法对双向通话的出现与消失能做出快速的响应,实现简单,检测准确。文章的双向通话检测新算法是基于双辅助滤波器的回音消除器的结构,通过录制了真实的环境语音仿真验证了该算法的鲁棒性。     

尺寸差异钻杆组成的钻柱中声传播特性测试

随钻实测信息声波传输技术是井下信息无线传输技术领域的一个重要研究方向。作为信息传输通道的钻柱是由尺寸存在差异的钻杆相连接构成,钻杆的尺寸差异对钻柱中声的传播是否存在影响是声载波选取及检测必须要了解的问题之一。建立了用于测试钻柱中声波传播特性的试验装置,对不同类型钻杆组成的钻柱中声波的传播特性进行了测试;利用基于声透层理论建立的钻柱中声传播特性研究模型对测试结果进行了理论分析。研究结果表明：组成钻柱的钻杆存在尺寸差异时,钻柱中声波传播特性有所改变,表现在通带的个数减少,有些通带消失,且通带的宽度变窄;尺寸存在差异的钻杆组成的钻柱中声衰减比周期性钻杆要大;低频通带声波受钻杆尺寸差异影响相对较小;存在着个别的排列方式,可以减小钻杆尺寸差异的影响。基于声透层理论的钻柱中声传播特性研究模型在计算前4个通带时较为准确。     

基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏相关时频点的判定阈值等参数选择对泄漏定位效果的影响,并优选出适合的参数值。在此基础上,进行供水管道多漏点检测实验;结果表明,该方法可以实现管道上多个泄漏检测和定位,且定位误差小于1 m。研究工作为实际供水管道多泄漏点检测及定位提供了可行的解决方案。     

Analysis of high temperature gasdynamics in a rectangular channel using a coupled core-boundary layer model

In this paper two-dimensional steady state compressible, turbulent boundary layer equations along with the core are solved for a channel of rectangular cross-section. The behaviour of core velocity, core temperature, pressure profile, friction coefficient and heat flow for different mass flow rates and inlet pressures are analysed for combustion gases. The results are compared with experimental results obtained onzinc (zero induction channel) during the commissioning of themhd plant at Tiruchirapalli. The results match the theoretical predictions quite well.