周期性管柱信道的声波通信技术研究综述

井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据，相比于其他通信方式，具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点，在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景，是发展智能油田的关键技术之一。本文主要综述上世纪90年代以来关于信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程，并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理，为后续的技术改进提供依据。     

EAST装置上W波段多道极向相关反射仪的研制

在EAST装置上安装了X模极化W波段多道相关反射仪，用于测量等离子体芯部密度涨落。该诊断利用低损耗(<3dB)多工器将4个不同频率(79.2GHz，85.2GHz，91.8GHz和96GHz)的微波耦合在一起，通过同一个天线发射。反射波由两个极向分离(~5cm)的天线接收，通过下变频技术实现外差测量。通过对两个极向天线接收的信号进行相关分析，获得芯部湍流垂直速度。对2018年低约束模式(L模)放电进行分析发现，在电子回旋共振加热(ECRH)等离子体中，芯部湍流垂直速度在电子逆磁漂移方向。而在注入同向中性束(co-NBI)后，芯部湍流垂直速度变为离子逆磁漂移方向。     

分布式光纤声波振动传感系统研发及应用

针对油气田勘探开发需获取微声波信号完整波形的问题，开展了基于双脉冲外差调制与反正切外差解调方案的分布式光纤声波传感（DAS）技术研究与配套系统研发。通过特征参数室内振动模拟实验，新型DAS系统的响应频率范围20 Hz～25 kHz、最大动态范围60 dB、信噪比49 dB，满足微声波信号幅度、频率、相位等信息的探测需求。同时，该系统在新疆油田稠油热采井下蒸汽腔探测方面成功开展了现场应用，实测有效声压强度?195 dB，验证了系统的可靠性，具有良好的应用前景。     

全张量SQUID磁梯度计在航空磁测方面的应用研究

航空磁测在矿产资源勘探、地球物理、科学研究以及军事应用等方面应用甚广。文中对超导量子磁力仪在航空磁测的应用研究情况进行了综述,简要介绍了SQUID磁强计与梯度计的差别。最后介绍了构成全张量超导磁探仪的两种方法,分析了两种方法的磁梯度不平衡度以提高航空磁测的实用性。     

基于光学自准直技术的导航系统姿态输入输出方法

基于光学陀螺的单轴旋转式捷联惯性通常采用角度传感器来实现方位角的输出,但其测量结果受角度传感器自身精度、回转轴系、橡胶减震器及防冲击减震器的影响较大。为提高姿态传递精度,提出一种基于自准直仪和多面镜的光学传递方案,通过光学方法将输出平面与惯组直接建立关系,从而减少中间环节,消除角度传感器误差对系统方位角输出带来的误差,可有效避免传统测量中各种因素的影响。通过模拟试验该方案三个姿态角的传递精度均可达到5″以内,满足惯性系统的高精度姿态传递需要。     

膜片上薄膜体声波谐振器型微加速度计

针对"FBAR(薄膜体声波谐振器)-梁"结构悬臂梁厚度不足、"嵌入式FBAR"结构微加工工艺复杂的缺点,提出了新型"膜片上FBAR(FBAR-on-diaphragm)"结构的微加速度计。其弹性膜片由氧化硅/氮化硅复合薄膜构成,既便于实现与硅微检测质量和FBAR的IC兼容集成加工,也利于改善微加速度计的灵敏度和温度稳定性。对由氧化硅/氮化硅双层复合膜片-硅检测质量惯性力敏结构和氮化铝FBAR检测元件集成的膜片上FBAR型微加速度计进行了初步的性能分析,验证了该结构的可行性。通过有限元模态分析和静力学仿真得出惯性加速度作用下膜片上FBAR结构的固有频率和弹性膜片上的应力分布;选取计算所得的最大应力作为FBAR中压电薄膜的应力载荷,结合依据第一性原理计算得到的纤锌矿氮化铝的弹性系数-应力关系,粗略估计了惯性加速度作用下氮化铝薄膜弹性系数的最大变化量;采用射频仿真软件,通过改变惯性加速度作用下弹性常数所对应的纵波声速,对比空载和不同惯性加速度作用下加速度计的谐振频率,得到加速度计的频率偏移特性和灵敏度。进一步分析仿真结果还发现:氧化硅/氮化硅膜片的一阶固有频率与高阶频率相隔较远,交叉耦合小;惯性加速度作用下,谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数k Hz/g,其加速度-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性。     

新型等高仪转台运动控制系统设计

新型等高仪是一种具有特殊应用功能的高精度天体测量望远镜。在简要介绍新型等高仪及其转台运动控制系统的要求后,提出了仪器转台运动控制系统的总体设计方案。以可编程多轴运动控制器(PMAC)为核心,构建了仪器转台运动控制系统硬件,并开发了相关的控制软件。介绍了该仪器转台运动控制系统的主要硬件模块、系统配置、控制系统PID参数整定和调节方法、运动控制系统上位机和下位机的软件设计方法以及各功能的具体实现过程、系统测试和运行情况。     

基于人工标志识别的透射仪自动准直系统

目前大气透射仪存在发射端和接收端安装调校困难的问题,并且在工作过程中,发射端和接收端一旦发生偏移,光轴不处于一条直线,将大大影响能见度测量结果。针对这些问题,提出将近景摄影测量技术应用到大气透射仪的对准系统中,采用圆形作为人工标志物,通过图像处理及椭圆最小二乘拟合算法,计算人工标志物的圆心坐标,根据标志物的圆心坐标与摄像机镜头的中心坐标的位置关系,将发射端和接收端的摄像机镜头的中心通过旋转结构拉倒图像中心;由于摄像机与光轴是同轴设计,所以摄像机镜头对准就是实现了光轴的对准。实验证明,利用近景摄影测量技术能够实现大气透射仪快速准确对准,并且能够实时监控保证光轴始终保持一条直线。     

条形平板中裂纹识别的遗传算法

研究条形平板中平行于上下边界的单一裂纹的识别问题。给出了当一声波入射这一条形平板时，裂纹参数与反射、透射系数之间的关系式，并应用遗传算法对裂纹进行了定量识别。计算结果表明本文给出的方法具有较好的识别精度。