利用气枪声源数据的地声参数反演*

本文通过对东海采集的气枪声源数据进行处理,基于地声参数对不同声场观测量的敏感性差异,利用分步反演的策略进行分析。首先选择距离接收阵七个不同的距离点数据,通过warping变换准确提取第三阶至第八阶简正波的频散曲线;利用海底声速对频散曲线敏感的特性来反演声速;由Hamilton经验公式求得海底密度;通过传播损失拟合获得海底衰减。不同距离点数据反演的海底声速与密度一致性较高。实验提取的频散曲线和和反演参数仿真结果、实验获取的传播损失与反演参数获得传播损失均拟合较好。     

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。     

各向异性联合反演的数值研究*

目前正交偶极子声波测井中广泛应用的各向异性反演方法为多参数联合反演的方法。该方法的目标函数由两部分构成:一是基于四分量旋转得到的快慢横波的波形匹配函数(简称主函数),二是主函数对方位求导后得到的辅助函数。该文深入研究了主函数与辅助函数以及二者的和(简称综合函数)随各向异性参数的变化特性与规律。数值模拟表明,主函数的最小值总是出现在各向异性大小为0、方位与快慢横波方位成45°的方位处,且在快横波方位上的地层各向异性大小附近存在极小值,该极值小于慢横波方位上的极小值;辅助函数在快慢横波方位上的值非常小,但在这两个方位上随各向异性大小变化不明显;综合函数可以反演出各向异性参数,但对方位的特性被弱化。     

利用简正波频散特征映射方法进行海洋环境参数反演

浅海波导中传播的脉冲信号可以通过频散特征映射方法(warping变换)进行简正波的有效分离,这使得频散曲线的获取更加容易和准确.利用简正波频散特征映射方法分析2010年南海声层析实验中单个阵元接收的声学信号,有效分离出各号简正波,并进一步通过Wigner-Ville分布处理提取出波导中各号简正波的频散曲线.将提取的频散曲线与理论计算到达时差进行匹配,实现了利用单水听器信号的海洋环境参数反演.实验结果表明:将简正波分离与Wigner-Ville分布相结合可有效消除Wigner-Ville分布在估计多分量信号时的交叉干扰,提取的频散特征可很好地用于同时反演海水和海底声速剖面。为评价反演结果的有效性,对反演结果进行了后验概率分析,并将一小时内的海水声速剖面反演结果与温度链实测值作对比,二者符合较好.     

层状各向异性介质大地电磁联合反演研究

地壳和上地幔中存在的电性各向异性是地电模型、地下结构和构造模型间一个重要的联系因素. 近年来, 它引起了广泛的关注, 推动了对电性各向异性结构模型和反演理论新方法的研究. 本文在Marquardt反演理论的基础上, 引入权因子对其改进后用于大地电磁视电阻率和阻抗相位联合反演, 通过具体算例的分析, 验证了理论的正确性; 此外, 对西北某地大地电磁实测资料处理解释, 说明了程序的实用性并为今后研究深部电性构造提供了一种新的方法和途径.     

多光谱真温快速反演方法

材料的未知发射率是辐射测温的一大障碍,它导致了无法依靠单组测量数据获得材料的真实温度,人们只能通过假定材料发射率模型来计算出材料的亮度温度等非真实温度.基于这样的背景,Gardner J等科学家们提出了多光谱测温法并不断完善其理论,如今多光谱测温广泛应用于高温和超高温测量、高温目标的热性能测量、真实温度动态测量等.20...     

各向异性介质辐射特性参数联合反演

本文基于BP神经网络方法结合蒙特卡洛和BEER定律辐射传输模拟方法建立了联合反演各向异性散射介质的辐射特性参数模型。首先采用半球透射率结合半球反射率反演模型反演了各向同性介质的吸收系数和散射系数,在此基础上增加准直透射率,建立了联合反演各向异性介质的吸收系数、散射系数和散射不对称因子三参数联合反演模型。反演结果表明该模型能准确反演出介质辐射特性参数,具有实用意义。此外,为了检验测量误差对模型的反演准确性的影响,分别在不同程度测量误差情况下进行反演,结果显示测量误差对散射不对称因子反演值影响较大。     

水平层状横向同性地层中频率测深资料全参数快速迭代反演

提出水平层状横向同性地层中频率测深资料的全参数快速迭代反演算法,以便从测量资料中同时确定各个地层的横向、 纵向电导率及层界面深度.首先,利用水平层状介质中电磁场并矢Green函数在频率波数域中的解析解和Sommerfeld积分的 快速计算技术确定正演响应.然后,利用摄动理论和Fourier逆变换公式,研究建立一套快速求解全参数Fréchet导数的 有效算法,并利用规范化处理和奇异值分解技术给出迭代反演过程.最后,给出数值试验证明反演理论的有效性以及反演算法 的抗噪声能力.     

含平行裂缝储层中地震波频散、衰减、及频变各向异性*

裂缝厚度(张开度)对裂缝储层有效渗透率等起关键作用因而探测裂缝厚度对裂缝储层的勘探开发具有重要意义。针对此,该文主要介绍地震波在含平行裂缝储层中的频散、衰减及频变各向异性特征,及其与裂缝厚度的关系。重点探讨了流体运动与散射两种主要机制,并介绍了最新的理论模型研究进展。研究表明,裂缝厚度对流体运动与散射机制均会产生重大影响,主要影响频率范围为流体运动的高频区域和散射的低频区域。该频率范围常在地震频带内,故在实际地震勘探中应考虑裂缝厚度的影响,其同时为地震探测裂缝厚度提供了理论基础。最后,还探讨了流体运动与散射机制的耦合作用,并给出了相应的理论模型。结果表明,两种机制相互耦合时,地震波的频散衰减特征会发生明显变化,应予以考虑。     

各向异性有耗介质板介电系数和电导率的反演

简述了各向异性介质FDTD方法，并用FDTD方法分析了三维各向异性有耗介质板的瞬态后向散射.根据各向异性介质板后向散射与入射电磁波极化方向有关的特点，利用其后向RCS的谐振特性和后向散射场的时域波形特点反演有耗介质板的横向介电系数和电导率.数值模拟结果表明本反演方法可行，且方便、快捷. 关键词： 各向异性板 FDTD方法 有耗介质 谐振 反演     

Guided wave topological imaging of isotropic plates

Topological imaging is a recent method. So far, it has been applied to bulk waves, and high resolution has been demonstrated for imaging scatterers even with a single ultrasonic insonification of the inspected medium. This method consists of (i) emitting waves and measuring the response of the medium; (ii) solving two propagation problems: the direct problem, where the experimental source is simulated, and the adjoint problem, where the source is the time-reversed difference between the measured wave field and that obtained from the direct problem; (iii) computing the image by simply multiplying both wave fields together in the frequency domain, and integrating over the frequency. The speed of the method depends only on the cost of the field computations that are performed in the defect-free medium. The present work deals with the application of topological imaging to plate guided waves. Combining modal theory and Fourier analysis, the computations are performed in a very short time. In the investigated cases, two-dimensional in-plane imaging is based on propagation of the single S0 Lamb mode. Despite very high dispersion of that mode, scatterers are accurately located and the spatial resolution is equal to about one wavelength.     

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建立了等离子体-绝缘管-真空结构的等离子体天线物理模型,推导了新的色散关系方程,通过几何诠释,给出了一种新的高精度快速收敛求解方法,计算机仿真验证了结论的正确性和有效性。利用算法研究了当电子密度按线性律减小时,圆柱等离子体天线的色散关系,并绘制了方向图。这些结果对等离子体天线的分析与设计具有重要的参考价值。     

The black-box fast multipole method

A new O(N)$O(N)$ fast multipole formulation is proposed for non-oscillatory kernels. This algorithm is applicable to kernels K(x,y)$K(x\text{,}y)$ which are only known numerically, that is their numerical value can be obtained for any (x,y)$(x\text{,}y)$. This is quite different from many fast multipole methods which depend on analytical expansions of the far-field behavior of K  , for |x-y|$|x-y|$ large. Other “black-box” or “kernel-independent” fast multipole methods have been devised. Our approach has the advantage of requiring a small pre-computation time even for very large systems, and uses the minimal number of coefficients to represent the far-field, for a given L²$L^2$ tolerance error in the approximation. This technique can be very useful for problems where the kernel is known analytically but is quite complicated, or for kernels which are defined purely numerically.     

等离子体天线色散关系的一种高精度快速算法

建立了等离子体-绝缘管-真空结构的等离子体天线物理模型,推导了新的色散关系方程,通过几何诠释,给出了一种新的高精度快速收敛求解方法,计算机仿真验证了结论的正确性和有效性。利用算法研究了当电子密度按线性律减小时,圆柱等离子体天线的色散关系,并绘制了方向图。这些结果对等离子体天线的分析与设计具有重要的参考价值。     

含气孔裂隙地层的声波测井响应特征

本文以径向分层的孔、裂隙地层多极子井孔声场理论为基础,利用孔、裂隙介质弹性波动统一理论,数值模拟了井壁上有侵入时,单极和偶极声源激发的井孔声场随原状地层含气饱和度变化的特征和规律。结果表明：当原状地层裂隙发育时,相较于饱含水,饱含气时纵波幅度衰减严重,横波波至提前,波幅增大,斯通利波幅度变化不明显,低频时弯曲波到时提前,幅度增大;当原状地层裂隙不发育时,单极子、偶极子波形都对流体性质没有明显响应。可见,原状地层中裂隙的存在加剧了含气对纵波、横波的幅度以及到时的影响,而侵入带的存在使得斯通利波和高频弯曲波对原状地层流体性质变化不敏感。数值计算结果为利用声波响应特征识别致密气层提供了参考。     

用改进的传输线算法计算水平层状横向同性地层中海洋可控源电磁响应

利用二维Fourier变换与电磁场分解技术将层状横向同性地层中Maxwell方程转化成两个独立的关于横磁(TM)波和横电(TE)波的传输线方程; 借助传输线理论与叠加原理, 仅利用电流源传输线Green函数得到TM波和TE波的解, 改进传输线算法, 建立横向同性地层中频率-波数域电流源电场和磁场并矢Green函数的新算法与新的解析表达式, 提高海洋可控源电磁响应数值模拟效率. 在此基础上, 利用传输线Green函数的基本解以及边界条件, 推导出广义反射系数与振幅递推公式, 得到各个地层中传输线Green函数的解析解; 然后利用Fourier逆变换与Bessel公式将海洋可控源电磁响应表示为Sommerfeld形式的积分, 借助三次样条插值与Lommel积分公式快速计算其数值解. 通过数值模拟结果考察工作频率以及地层各向异性电阻率变化等对海洋电磁响应的影响. 关键词： 传输线法 横向同性地层 海洋可控源电磁 Sommerfeld积分     

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下,通过数值求解电子的Fokker-Planck方程,研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散,应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应,在两波联合电流驱动下,驱动电流大于单波电流驱动之和。     

The refined theory of transversely isotropic piezoelectric rectangular beams

The problem of deducing one-dimensional theory from two-dimensional theory for a transversely isotropic piezoelectric rectangular beam is investigated. Based on the piezoelasticity theory, the refined theory of piezoelectric beams is derived by using the general solution of transversely isotropic piezoelasticity and Lur’e method without ad hoc assumptions. Based on the refined theory of piezoelectric beams, the exact equations for the beams without transverse surface loadings are derived, which consist of two governing differential equations: the fourth-order equation and the transcendental equation. The approximate equations for the beams under transverse loadings are derived directly from the refined beam theory. As a special case, the governing differential equations for transversely isotropic elastic beams are obtained from the corresponding equations of piezoelectric beams. To illustrate the application of the beam theory developed, a uniformly loaded and simply supported piezoelectric beam is examined.     

The fast multipole method and Fourier convolution for the solution of acoustic scattering on regular volumetric grids

The fast multipole method (FMM) is applied to the solution of large-scale, three-dimensional acoustic scattering problems involving inhomogeneous objects defined on a regular grid. The grid arrangement is especially well suited to applications in which the scattering geometry is not known a priori and is reconstructed on a regular grid using iterative inverse scattering algorithms or other imaging techniques. The regular structure of unknown scattering elements facilitates a dramatic reduction in the amount of storage and computation required for the FMM, both of which scale linearly with the number of scattering elements. In particular, the use of fast Fourier transforms to compute Green’s function convolutions required for neighboring interactions lowers the often-significant cost of finest-level FMM computations and helps mitigate the dependence of FMM cost on finest-level box size. Numerical results demonstrate the efficiency of the composite method as the number of scattering elements in each finest-level box is increased.