三维可穿透目标远场声波反演的一种指示器样本方法

提出了用时谐声散射场的远场信息来可视化三维可穿透目标的一种指示器样本方法,它是通过析取一个指示器函数在包含可穿透目标的某个样本区域中的支集来实现这种可视化的,其中,这个指示器函数在可穿透目标的内部和外部有显著不同的取值.这个算法的一个特别吸引人的性质是不需要关于障碍物的任何几何和物理的先验信息,并且只需要散射场在某个有限孔径中若干个入射和测量方向上的远场信息,即可得到可穿透目标的一个很理想的可视化.数值算例保证了这个可视化算法是有效和实用的关键词：声散射反问题物形反演     

阻抗障碍物声散射的反问题

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现声阻抗障碍物形状的反问题,建立了求解这类反问题的一种非线性最优化模型,并提出了数值实现该非线性最优化模型的一种两步调整迭代算法.两步过程的应用使在确定未知障碍物形状的非线性最优化步中未知函数的个数达到了最少,而在调整迭代过程中,通过利用前一迭代步所得重构信息,使重构精度得到了相当大的改进.所建立的反演算法的一个特别吸引人的性质是,只需要远场分布的一个Fourier系数即可对未知声阻抗障碍物作几何物形的设别.对大量具有各种几何形状的二维障碍物的数值算例保证了本算法是实用和有效的.     

阻抗障碍物声散射的反问题

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现声阻抗障碍物形状的反问题,建立了求解这类反问题的一种非线性最优化模型,并提出了数值实现该非线性最优化模型的一种两步调整迭代算法.两步过程的应用使在确定未知障碍物形状的非线性最优化步中未知函数的个数达到了最少,而在调整迭代过程中,通过利用前一迭代步所得重构信息,使重构精度得到了相当大的改进.所建立的反演算法的一个特别吸引人的性质是,只需要远场分布的一个Fourier系数即可对未知声阻抗障碍物作几何物形的设别.对大量具有各种几何形状的二维障碍物的数值算例保证了本算法是实用和有效的.     

三维海洋波导中散射目标快速声学远场成像

研究用声传播远场分布信息成像海洋波导环境中三维散射目标的反问题,提出一种指示器样本成像方法,在不需要预先知道散射目标的任何声学和几何特性的情况下,可以快速得到其位置、形状等几何信息的一个理想的像.数值试验表明,该方法对成像海洋波导中三维散射目标是有效的,即使在有限孔径测量方式和具有噪声测量数据时,也能够得到散射目标的一个理想成像,表明海洋波导边界的多重反射效应对成像效果具有一定的正面影响.     

三维障碍物形状反演问题的一种简单算法

研究了从声散射场的远场分布的信息,再现三维物体形状的反问题.基于将在有限个测量方向上的远场数据作加权合成的思想,提出了求解这类反问题的一种简单快速算法.在这个算法中,既不需预先知道散射体的边界类型,也不需预先知道散射体个数的信息.对有限孔径远场数据的数值算例表明了这一方法是实用和有效的.     

三维声学多层快速多极子边界元及其应用

快速多极子边界元算法可以加速矩阵和向量乘法运算, 将传统边界元算法的计算量和内存占用量分别降为O(N log²N)和O(N), 适用于大型声学模型模拟计算. 本文发展了一种基于Burton-Miller方程的三维多层声学快速多极子边界元算法. 将新的自适应树状算法应用到对角形式的快速多极子边界元算法, 并使用最新提出的解析式源点矩计算公式, 进一步提高了快速多极子边界元的计算效率. 绝对软球体在内部共振频率处的散射声场计算, 验证了所发展算法在共振频率处求解的正确性. 与Bapat所提供的程序在多脉动球体辐射声场计算精度的比较, 验证了算法及程序在大型模型声学计算中的准确性, 同时显示了其求解的高效性. 最后, 将该算法用于车内声场及水下声学探测的分析计算.     

半空间三维目标的快速声学成像

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现半空间三维目标几何特征信息的反问题,提出了求解这种非线性不适定问题的一种简单快速算法。该方法的一个特别的性质是只需要通过一个不适定的线性方程组求解,即可简单快速地得到半空间中三维目标几何特征信息的一个清晰的像,而且目标的个数和边界条件的类型等几何与物理的先验信息在本算法中都是不需要的。数值算例保证了本算法的有效性。     

含噪动态光散射测量数据反演中正则化算法与Chahine算法的比较

采用两种常用的粒度反演方法——正则化和Chahine算法,对90nm与250nm单峰分布、50nm与200nm双峰分布、100nm与300nm双峰分布的模拟动态光散射数据,以及105nm、300nm标准颗粒的实测动态光散射数据进行了反演分析.结果表明:噪声水平的高低是影响粒度分布反演准确性的关键因素之一,反演结果的准确性随噪声水平的增加而降低,噪声水平超过某一阈值后,将无法得到有意义的反演结果;不同反演方法具有不同的抗噪能力,在低噪声水平下反演结果无显著差别,随着噪声水平的增加,反演结果表现出很大差异;正则化方法通过正则参数的选择可以有效抑制噪声影响,表现出强于Chahine算法的抗噪能力;与Chahine算法相比,正则化方法不需要假定初始分布,因此,在噪声较大的实验或生产过程中进行颗粒分布测量时,宜采用正则化方法.     

一种声学炸点测量系统的设计及应用

针对常规兵器试验测试领域全天时地面炸点测试问题,设计并开发了一种由对讲机、数据采集卡构建的声学炸点测试系统。系统采用遥控装置解决测量分站对讲机的发射控制问题,中心站以多对讲机作为信号接收装置,采用同步数据采集卡实时采集回传的声信号。提出并实现了一种基于爆炸能量边沿识别的时延估计技术,用于后期数据处理和炸点坐标计算。试验结果表明该系统可以实现兵器试验爆炸点的声学定位,系统开发周期短、可靠性高、适应性强,具有一定实用性和推广价值。     

利用感应测量信息快速反演地层电导率

采用变形玻昂迭代法（ＤＢＩＭ）对６ＦＦ４０（深感应测井仪）的测量数据进行地层剖面重建。利用６ＦＦ４０的测量数据作为迭代的初始值,加快了迭代收敛速度;其次利用数值模式匹配（ＮＭＭ）解的Ｚ向解析性质和径向红性插值方法,避免了双重数积分,数值计算结果表明,上述两种方法应用后,其计算效率和反演质量均得到很大的提高。     

A Riemann–Hilbert Problem for Propagation of Electromagnetic Waves in an Inhomogeneous,Dispersive Ω Waveguide

We consider the inverse scattering problem for a model of electromagnetic wave propagation in a rectangular waveguide filled with dispersive material. The waveguide is inhomogeneous in the longitudinal direction but homogeneous in the transverse directions. Dispersive properties of the material are described by a single-resonance Lorentz model. By reformulating the scattering problem in the frequency domain as a Riemann–Hilbert problem, we prove that the constitutive parameters of the inhomogeneous waveguide are reconstructed uniquely from the scattering data.     

Relevance vector machine technique for the inverse scattering problem

A novel method based on the relevance vector machine(RVM) for the inverse scattering problem is presented in this paper.The nonlinearity and the ill-posedness inherent in this problem are simultaneously considered.The nonlinearity is embodied in the relation between the scattered field and the target property,which can be obtained through the RVM training process.Besides,rather than utilizing regularization,the ill-posed nature of the inversion is naturally accounted for because the RVM can produce a probabilistic output.Simulation results reveal that the proposed RVM-based approach can provide comparative performances in terms of accuracy,convergence,robustness,generalization,and improved performance in terms of sparse property in comparison with the support vector machine(SVM) based approach.     

Investigation of titanium nitride coating by broadband laser ultrasonic spectroscopy

We present a laser ultrasonic method to investigate a titanium nitride(TiN) coating specimen.The technique is based on the principle of surface acoustic wave (SAW) dispersion during acoustic propagation on a half-space with the presence of a thin layer.Due to the high efficiency of laser line-source excitation,we have been able to generate and detect a SAW with an excellent signal-to-noise ratio in a wide frequency band.An inverse fitting algorithm was employed to extract simultaneously the thickness and the elastic parameters of the TiN coating from the experimental SAW velocity dispersion curve.     

空间声场全息重建的波叠加方法研究

提出了基于波叠加法的近场声场全息技术,并将其用于任意形状物体的声辐射分析.在声辐射计算问题中,边界元法是通过离散边界面上的声学和位置变量来实现,而波叠加方法则通过叠加辐射体内部若干个简单源产生的声场来完成.因而,基于波叠加法的声全息就不存在边界面上的参数插值和奇异积分等问题,而这些问题是基于边界元法的声全息所固有的.与基于边界元法的声全息相比较,基于波叠加法的声全息在原理上更易于理解,在计算机上更容易实现.实验结果表明：该种全息技术在重建声场时,具有令人满意的重建精度.关键词：声全息逆问题波叠加方法正则化方法     

基于支持向量机的电磁逆散射方法

为解决电磁逆散射问题,提出了一种实时逆散射方法,该方法利用支持向量机(SVM)将逆散射问题转化为一个回归估计问题. 基于SVM的电磁逆散射方法成功地解决了逆散射问题中的非线性和不适定性.利用穿墙问题测试了该方法的可行性和有效性, 测试结果表明,不论是无噪声还是有噪声的情况,该方法都能很好地对墙后目标进行探测与定位.此外, 在穿墙环境下用SVM预测模型讨论了接收天线的采样位置数对预测结果的影响.最后对多源设置下的预测误差进行了分析和研究, 研究表明,相比于单源情况多源设置有利于对墙后目标的识别.