基于MPC8270的处理器板卡设计

随着海洋地震勘探发展,为了实现海洋地震勘探采集数据的实时传输和处理,设计了一种基于MPC8270的地震数据采集处理板卡;根据海洋地震数据采集处理的实时性和大数据量要求以及MPC8270处理器的特性,设计了基于MPC8270和FPGA的CPCI总线通信结构,能够实现地震数据的高速实时传输;详细介绍了MPC8270的关键外围电路、FPGA及CPCI总线电路的硬件设计及实现方法,并在实际应用中给出了板卡嵌入式操作系统VxWorks配置的实现方式;板卡以MPC8270作为核心处理器,以FPGA为控制核心电路,以VxWorks为实时操作系统,实现地震数据的高速处理和CPCI总线实时传输功能;经过多次实验室内部测试及海上实际生产应用,结果表明地震数据采集处理板卡能够实现地震数据的高速处理和实时传输,并且板卡性能稳定可靠;板卡的设计简单,结构通用,对数据处理、总线控制和信息交换等领域相关系统的开发具有一定的参考价值。     

基于扩散滤波方法的地震数据修复技术

将基于偏微分方程的图像修复技术引入到地震资料数字处理领域,提出基于扩散滤波方法的地震数据修复技术.将待修复数据区域附近的未受损数据按照一定的扩散函数规则,通过扩散滤波方法将其扩散至待修复区域,每次迭代计算仅更新待修复区域内的数据,未受损区域内的数据保持不变,根据迭代前后的残差与阈值比较,最终确定迭代终止的条件.地震数据插值处理以及地震数据的局部修复处理2个应用实例表明,采用扩散滤波方法的地震数据修复技术可以修复地震数据,能够有效恢复缺失的地震波场信息,在地震资料数字处理中有一定的应用价值.     

五维地震油气识别方法*

五维地震流体识别,即利用五维地震资料对复杂储层含流体特征进行识别和描述,为业内研究的前沿和重要难题。该文首先从岩石物理机制出发,研究了含流体各向异性储层参数与物性参数的关系,构建了高敏感参数的各向异性因子f^ani,并验证了该流体因子的合理性以及实用性。其次,利用各向异性反演算法尽可能地挖掘五维地震数据中丰富的方位各向异性信息,反演得到用来表征地下流体的各向异性因子,实了现五维地震流体识别。实际应用结果表明,基于新的各向异性因子及各向异性反演算法能够稳定可靠地从五维地震数据中获取储层流体特征,为五维地震流体识别提供了一套新的理论方法。     

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阐述了ITER遥控运输车初步结构和工作状况,运用有限元方法对其进行模态分析并在地震载荷作用下进行加速度反应谱分析,验证了遥控运输车在地震情况下的安全性并给下一步的优化设计和实验提供了参考数据。     

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阐述了ITER遥控运输车初步结构和工作状况,运用有限元方法对其进行模态分析并在地震载荷作用下进行加速度反应谱分析,验证了遥控运输车在地震情况下的安全性并给下一步的优化设计和实验提供了参考数据。     

嵌入式控制器在离心机上地震模拟振动试验中的应用

为实现在离心机上的高频高量级地震模拟振动试验,以工控机、嵌入式实时控制器、FPGA机箱、数据采集模块等硬件为基础设计了一套地震波再现数字控制系统。通过工控机上的上位机程序实现与用户交互,根据设定的参考地震波形,计算并输出驱动数据给伺服控制系统。同时利用运行于RT上的控制程序以及FPGA底层程序来实现振动台面响应加速度的同步采集,其中采集信号通过DMA FIFO传送给RT,可确保数据不丢点。控制系统利用同步的响应与驱动信号进行系统辨识,在经过几次驱动修正与误差计算的迭代过程后,最终在离心机上振动台面再现出满足试验要求的时域地震波形,振动控制的效果和精度满足系统研制的技术要求。     

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利用有限元仿真软件ANSYS Workbench,结合反应谱法对ITER极向场变流器外旁通设备进行了地震分析。具体分析了在ITER提供的设计地震频谱下,外旁通结构所受的最大等效应力、方向位移以及固定支撑位置的反作用力。分析结果表明,外旁通最大等效应力不超过8.3MPa,最大方向位移不超过2.6mm。以上数据表明,外旁通结构能够满足抗震要求。     

ITER极向场变流器外旁通设备地震分析

利用有限元仿真软件ANSYS Workbench,结合反应谱法对ITER极向场变流器外旁通设备进行了地震分析。具体分析了在ITER提供的设计地震频谱下,外旁通结构所受的最大等效应力、方向位移以及固定支撑位置的反作用力。分析结果表明,外旁通最大等效应力不超过8.3MPa,最大方向位移不超过2.6mm。以上数据表明,外旁通结构能够满足抗震要求。     

基于光纤光栅传感的管道滑坡监测方法研究

针对铺设在滑坡体内的管道,提出了基于光纤光栅传感的管道滑坡监测方法。阐述了已知管道上三点应力求最大应力的方法。采用温度自补偿式光纤光栅应变传感器监测管体应力,对传感器测量的5.12汶川地震后管体应力数据进行分析。结果表明:地震对滑坡有显著影响,发生了浅层滑动面的较大位移;管体的应力都有显著增长,但总应力水平还低于预警阈值,尚处于安全状态。     

地震动力:由巨观到微观——1999年台湾集集地震

决定地震发生时的断层破裂能量和了解一个断层带的孕育与发展都需要地震和地质数据的结合.在一个大地震的发生过程中,藉由地震仪的记录分析,了解地震断层破裂过程中其断层的几何破裂行为及其机制,甚至分析其运动学上的灾害行为.在地震源分析中文章作者将以上行为分析称为地震的巨观分析.而地震的微观分析,则是以探讨当地震断层及破裂前缘持续向前前进时,其所需的破碎能量及其形成的极小颗粒之断层泥的物理化学机制.此断层滑移带中的断层泥之物理机制、化学组成及地震断层滑移带厚度,皆为了解地震滑移时摩擦行为及能量释放的重要参数.地震的巨观及微观行为的结合分析,为地震学上重要的突破,使人们得以进一步了解地震破裂过程中的摩擦行为、温度及压力的变化,并探讨地震时造成的地表位移、速度及加速度行为.但断层滑移带的断层泥并小易获得,除非有清楚的深部断层几何,并能以深钻的方式取得断层泥材料进行分析.1999年7.6级的台湾集集大地震产生地表或近地表8-12m的滑移,此近地表的滑移足钻井容易达成的,因此提供一次难得的机会,得出大地震滑移带的断层泥了解大滑移断层的动力机制.而2008年四川汶川地震为另一了解此巨观与微观机制的地震.     

海啸、地震海啸与海啸地震

简要地介绍了海啸与地震海啸的成因、特点,分析了影响地震海啸的重要因素,阐述了海啸预警的物理基础.以2004年12月26日苏门答腊-安达曼MW9.0特大地震及其激发的印度洋特大海啸为例,说明除了地震的大小、地震机制、震源深度以外,震源破裂过程也是影响地震激发海啸的重要因素.通过对苏门答腊-安达曼特大地震及2005年3月28日苏门答腊北部特大地震进行分析对比,探讨了海啸地震的特征,阐明了进一步深入研究海啸地震的特征及其激发海啸的机制对于预防和减轻海啸灾害的重要意义.     

地震成因及预测预报

本文从地球的结构、地震类型、地震分布规律出发，探讨了地震形成的原因尤其是汶川大地震的成因和对人类带来的灾难，对地震的预测预报工作进行了分析，从六个方面论述了今后国家和各级地震部门及地震工作者在地震预测预报和避震方面要做的工作。     

ITER磁体重力支撑系统的应力强度分析

用ANSYS有限元软件,分析了ITER重力支撑系统的静力情况。采用实体单元建立有限元模型,分析了磁体重量、热载荷、地震和电磁力多种工况下的应力分布及位移变形,获得的最大应力强度和最大位移均在许用应力及允许位移范围内。为进一步优化ITER重力支撑系统提供了重要的参考数据。     

分布式无线地震数据采集同步技术研究

针对目前分布式无线地震数据采集中由于采集节点增多、无线传输延时等因素导致的各采集节点间数据采集同步精度不高的问题,研究并设计了一种针对分布式无线数据同步采集中各个节点同步授时以及对采集数据包进行精确时间标记的方案。采用GPS(Global Positioning System)授时技术对各个采集节点时钟进行授时,同时利用GPS精准的秒脉冲对本地压控晶振器频率误差进行实时修正。采用在地震采集数据包中加入精确的时间戳信息的方法,保证了各个节点间同步误差限制在0.1ms以内。即使在GPS失效的情况下,压控晶振器和计数器联合作用仍可保证各节点同步采集稳定工作6小时。     

以颗粒物理原理认识地震——地震成因、地震前兆和地震预测

本文以地壳和地幔的基本构造和己有观测事实为依据,运用颗粒物理原理,将地壳和地幔作为大尺度离散态颗粒物质体系处理,重新认识地震孕育过程,前兆产生机制及规律,探求地震预测方法和途径.主要结果是:建立了地壳与地幔构成和运动的颗粒模型;提出了引发地震的大地构造力的形成机制,以及地震前兆信息产生和传播规律;说明了地震前兆信息的主要特征及其与地震发生之间的关联,阐述了探测有效地震前兆信息的方法原理;用颗粒流动的阻塞-解阻塞转变原理解释了深源地震发生机制;对以前难以理解的若干地震学现象进行了解释,并讨论了地震的可预测性。由于地壳和地幔的离散结构特征,对于地震孕育的准静力学过程,连续介质理论不再适用.以颗粒物理原理研究地震成因、地震前兆和地震预测,所获得的新认识与传统连续介质地震学观点有本质区别。     

对基岩应变与基岩地电前兆和地震发震时间之间所遵循的二倍时关系的探讨之二

在经度为11650’,纬度为4028’的密云水库附近的一个山洞内,自1976年11月至今,持续观测和记承了基岩应变和基岩地电等地震前兆.发现前兆出现时间和地震发生时间之间存在着不能用偶然性来解释的二倍时关系[1,2],文献[2]中曾试图用固体潮模型来说明上述关系,文献[3]则在更多的观测数据的基础上,提出“应力叠加”假说,对上述经验现象作进一步探讨.本文则考虑用日、月、地的周期运动及其相互作用来作为地震的可能的触发机制,并对我们近三年来的地震预报研究工作作一小结,对预报效果作一简单介绍. 周期性作用的由来 文献[3]中提到了周期性作用的…     

数值地震预测的关键物理问题*

数值地震预测是地震物理研究中的一个重要课题,具有基础性的科学意义和潜在的应用价值.文章介绍了数值地震预测的三个关键物理问题——地震发生率与应力变化的关系、地震断层的摩擦函数、地球中应力的传递问题,讨论了这些问题的意义、研究现状和发展趋势.     

寂静地震与地震预测的物理问题

寂静地震是指发生了缓慢的位错、但几乎不辐射地震波的“地震” .在目前的地震预测的物理学研究中 ,通常是通过计算历史上曾经发生过的地震所引起的应力变化 ,或者通过研究地震活动的统计性质或“图像动力学” ,来推测一个断层带上发生地震的危险性 .寂静地震的信息的缺失 ,形成了地震预测的物理学研究中的一个很大的“盲区” ,而在相当程度上 ,解决地震预测的物理问题的主要困难和可能的突破的希望 ,也许就在于此 .寂静地震的研究目前还很不深入 .关于寂静地震的性质 ,文章作者提出两个猜想 :(1)寂静地震的频度 ,满足类似于GR定律的幂律分布 ;(2 )最大的寂静地震的地震矩 ,与“可见”的最大地震的地震矩相当 .     

地震原理新论——兼述地震预测的科学基础

地震是给人类造成巨大损失的自然灾害,地震预测是社会广泛关注的重大的科学问题。然而,地震机理还远未认识清楚,当前国际地震界的主流观点认为地震是不可预测的。本文以物理学的新观念为基础,从新的视角研究地震孕育和发生过程,提出了对地震原理的新认识,剖析了地震不可预测论的错误。地震不可预测论产生的根源在于对地震原理的不正确认识以及对自组织临界性的误解。地震具有自组织临界性的特征,表明不可能对地震作中长期预测,但短期预测应是可能的。成功预测的前提包括:对地震原理的正确认识,获得足够的特征前兆信息,并且掌握相关的地质资料。传统地震学基于固体连续介质理论,认为地震是地壳岩石的脆性破裂造成,用所谓"弹性回跳"来表述地震发生机制。此观点与实际观测严重不符,无法解释诸多地震现象,自然也不能正确地获取和理解地震前兆信息,因而得出地震不可预测的结论。作者根据地壳由岩石层块和其间断层泥组成这一基本事实,将地壳作为离散态体系处理,用颗粒物理原理认识地震孕育过程。获得的认识是:构造力以力链的方式传播,岩块以滞滑移动的方式运动。另一方面,在认真分析地壳岩石强度和构造作用力随深度分布规律基础上,提出地震发生的物理机制是岩石的塑性滑移和岩块运动的堵塞—解堵塞转变。对地震原理这些新认识,可解释传统地震学无法理解的很多地震学现象,例如,消解了传统的"弹性回跳"原理所遭遇的"热流佯谬",解释了深源地震的成因等。基于对地震原理的新认识,提出了如何正确获取地震前兆信息,实现地震短期预测的途径。     

微地震监测技术研究进展——震源成像的相对定位法*

微地震监测技术是利用岩石破裂位置的时空分布对地下裂缝进行成像和分析,因此,震源定位是微地震资料处理中最基础和最重要的内容。该文首先介绍了微地震定位方法的研究现状,特别是近年来相对定位法在微地震定位应用中的研究进展。然后,详细阐述了两种波形叠加类相对定位方法的原理,并结合实际矿山微地震数据分析了两种方法的成像分辨率特征、计算效率和定位结果,验证了该文研究方法的可行性。最后,对波形叠加类定位方法及微地震监测技术的发展方向进行了讨论和展望。