波动方程角度域偏移成像

在共炮集数据的波动方程深度偏移成像中,利用常规的波场传播算子进行检波点波场和震源波场的向下传播,在各个深度层借助波场的窗口Fourier框架展开,得到局部角度域的检波点波场和震源波场,然后应用偏移成像原理,提出了共炮集数据的波动方程角度域偏移成像方法.通过角度域偏移成像,可以得到地下成像点处的角度域成像矩阵以及共地层倾角偏移成像剖面和共反射角偏移成像剖面.也可为基于偏移成像的后续处理方法技术,如振幅随角度变化分析处理、角度域共成像道集提取和角度域速度分析,提供基础资料.以陡倾角模型和国际标准的Marmousi模型为数值试验例子,验证了波动方程角度域偏移成像方法的正确性和有效性.     

井间地震波场数值模拟和弹性波逆时偏移

该文利用时域有限差分法数值模拟了井间地震波场,探讨了井间地震弹性波逆时偏移成像的若干问题.基于多层地层模型,根据数值模拟的人工合成阵列信号,对比了3种不同成像条件下井间地震逆时偏移的结果,并对不同倾角的狭缝模型进行逆时偏移成像.通过对不同成像条件的对比,发现震源归一化成像条件能够对检波器一端的地质结构成像进行增强.由于...     

卫星平台高光谱复杂运动成像伪互相关退化仿真研究

针对具有推扫机制的狭缝体制成像光谱仪受卫星平台俯仰、侧滚、偏航等复杂运动的影响,导致光谱数据精度降低的问题,在成像光谱仪运动成像光谱微分动态成像退化仿真方法的基础上,提出基于点扩散矩阵的光谱退化理论。按照八邻域掺杂模型,考虑卫星平台运动的时变性,不同目标像元的点扩散矩阵不同,符合伪互相关运算的概念,因此提出运动成像的伪互相关光谱退化理论。其中,点扩散矩阵由星上POS数据运用微分像移理论计算八邻域掺杂像元的平均掺杂比得到,在用模拟POS数据曲线仿真计算点扩散矩阵时,发现依据掺杂影响的大小,点扩散矩阵可以简化以便减小运算量。明确阐述光谱运动成像的伪互相关退化理论的表述和计算方法,对退化仿真和计算的结果从图像维和光谱维分别进行了定性和定量的效果评价,并使用结构相似度参数展示了退化图像与原始图像的相似性。运动成像的伪互相关光谱退化理论完善了已有的基于卫星平台复杂运动的光谱数据退化问题,仿真结果表明此种退化理论完全适用于解决卫星平台复杂运动条件下的光谱数据退化问题。     

利用环境噪声互相关实现散射体无源成像

最近研究表明利用环境噪声的互相关可以恢复两点之间的时域格林函数(声脉冲响应),这一原理在文献中被称为格林函数恢复。基于此原理,通过对多个传声器所接收的环境噪声进行互相关处理,获取与散射体相关联的散射波的到达时延信息,结合最小二乘反演算法和改进克希霍夫移位算法,分别获得道路交通噪声场中石柱以及海浪噪声场中塑料桶的空间位置,且其估计结果与实际测量相一致。实验结果表明将环境噪声作为探测信号进行散射体无源成像是可行的。这为设计室内无源声监测系统以及通过海洋环境噪声实现对水中静默目标成像提供了新思路和有益参考。     

海洋噪声场的时空相关函数

本文借助于方向性点源的平面波展开式导出了海洋中噪声场的时空相关函数的普遍表式。用演绎法将该表式用于分层不均匀浅海与分层不均匀深海,建立了噪声场的时空相关函数与海洋环境参数的有机联系。文中利用接收器附近点(噪声)源的奇性条件简化了浅海中噪声场时空相关函数的计算。接着用简正波理论计算了均匀浅海中噪声场的时空相关函数。     

矢量拖曳线列阵声呐流噪声的空间相关性研究

根据湍流边界层脉动压力谱的Corcos模型,采用频率-波数域上的二维谱分析方法对矢量拖曳线列阵声呐拖缆护套管内的流噪声场进行了研究,得到了流噪声声压和振速的一般表达式。在此基础上,计算了管内流噪声场的空间相关性。数值计算结果表明:(1)流噪声的轴向相关性随阵元间距的增加而迅速衰减,不同矢量阵元所接收的流噪声可近似认为是彼此互不相关的;(2)在拖缆的径向上,流噪声的低频分量是高度相关的,而其高频分量的相关性则可近似忽略。     

裂缝诱导TTI双孔隙介质的纵波偏移成像研究

将交错网格高阶有限差分纵横波分离的方法与逆时偏移成像方法相结合,给出了基于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型的纵波逆时偏移成像算法,并对二维水平层状模型的数据进行偏移成像.结果表明,对于裂缝诱导TTI双孔隙介质模型,常规的基于各向同性背景孔隙岩石速度的偏移方法会导致成像结果出现过偏移现象.为研究裂缝参数对过偏移程度的影响,利用Christoffel方程,对裂缝诱导TTI双孔隙介质模型中的相速度公式进行了推导,并在此基础上,分析了裂缝角度和密度参数对介质纵波相速度及成像位置的影响.结果表明,在二维情况下,裂缝极化角增大会减小成像速度与真实速度之间的误差,从而使得成像结果逐渐接近储层的真实位置;而裂缝密度的增大则使得速度误差增大,导致成像结果与真实模型的偏差越来越大.     

小管径气液两相流空隙率波传播的多尺度相关性

空隙率波是气液两相流系统的特殊物理现象,理解空隙率波的传播特性对揭示两相流流型转变与流速测量物理机理具有重要意义.本文首先考察了典型非线性系统的多尺度互相关特性,发现去趋势互相关分析方法可有效揭示系统的多尺度非线性动力学特征;然后,通过采集垂直上升小管径气液两相流电导传感器阵列上下游空隙率波动数据,提出采用多尺度去趋势互相关分析方法探测空隙率波传播的多尺度互相关特性,并提取了低尺度空隙率波互相关水平增长率;另外,通过计算空隙率波空间衰减因子,考察了气液两相流空隙率波传播的结构不稳定行为.结果表明,空隙率波结构的多尺度互相关特性与其空间衰减特性具有较好的物理关联性:对于气液两相流过渡流型,低尺度空隙率波互相关水平增长率较高,且与较为稳定的空隙率波传播特性相对应;而当气液两相流空隙率波明显衰减或放大时,空隙率波互相关水平增长速率一般较低.     

基于模式分离的兰姆波逆时偏移成像

应用频率域逆时偏移方法实现各向同性和各向异性板中缺陷的兰姆波成像.由于缺陷引起的多模态散射信号会在重建图像中形成伪像,根据基本导波模式振动对称性的差别进行了模式分离预处理.基于多元阵列超声技术,开展了铝板和复合板内缺陷频率域逆时偏移超声成像方法的数值仿真研究.首先,建立有限元模型,采用环形传感器数值采集由缺陷引起的兰姆波散射信号,然后,将采集到的多模式散射信号进行模式分离处理,再将模式分离后的兰姆波散射信号经时间反转后并在相应的接收器处重新激励,在频域中运用格林函数反向传播兰姆波散射信号,获取监测区域的声场信息,与正向传播声场进行互相关,重建缺陷图像.首先对铝板中单缺陷以及复合材料板中相邻的两个相同缺陷进行数值仿真,对比有无模式分离处理的缺陷逆时偏移成像效果,体现出模式分离的重要性.在此基础上,采用逆时偏移方法对复合板材内位置邻近、深度不同的双缺陷进行识别.数值结果表明,模式分离预处理后的缺陷重建图像能够有效去除多模式干扰产生的伪像.文中提出的成像方法对各向同性板和各向异性板内缺陷的检测和成像具有很好的发展潜力,可以准确地探测多个缺陷的形状、尺寸和深度.     

探测器噪声对波前编码成像系统图像复原过程影响的理论研究

波前编码光学系统其成像过程由光学成像和图像复原两部分组成,光学成像过程探测器上所成的编码图像含有噪声,该噪声在图像复原过程将被放大,为了分析探测器噪声对波前编码系统在图像复原过程中产生的影响,通过添加高斯随机噪声来模拟探测器噪声,使用直接逆滤波、维纳滤波和Lucy—Richardson滤波算法,对波前编码成像系统焦点位...     

隐失驻波全内反射荧光显微术的数值计算

从理论上详细计算了在全内反射的条件下，两束入射光产生的隐失干涉场(即隐失驻波)的强度分布，并分析了其不同于传统传播波干涉场的特点。同时使用数值模拟证明了利用隐失干涉场，即隐失驻波的激发方式，可以提高系统的分辨力，在横向实现超经典分辨的荧光成像。具体的分析表明，两束光以相等的角度入射，同时振幅相等，偏振态相同，所形成干涉条纹的反衬度最高，此时成像系统的有效点扩展函数最优化；入射介质1的折射率越大，隐失干涉场的空间周期越短(空间频率越高)，其对应的调制点扩展函数中心瓣的半峰全宽越小，可能分辨更小的物体，但同时旁瓣的强度也增强，最终成像的分辨力受两者的共同制约。     

Experimental implementation of reverse time migration for nondestructive evaluation applications

Reverse time migration (RTM) is a commonly employed imaging technique in seismic applications (e.g., to image reservoirs of oil). Its standard implementation cannot account for multiple scattering/reverberation. For this reason it has not yet found application in nondestructive evaluation (NDE). This paper applies RTM imaging to NDE applications in bounded samples, where reverberation is always present. This paper presents a fully experimental implementation of RTM, whereas in seismic applications, only part of the procedure is done experimentally. A modified RTM imaging condition is able to localize scatterers and locations of disbonding. Experiments are conducted on aluminum samples with controlled scatterers.     

利用海浪噪声自相关实现散射体无源探测

提出了一种利用海浪噪声自相关实现散射体无源探测的新方法.将各接收器记录噪声信号的自相关减去所有接收器记录噪声信号自相关的平均值,得到散射信号的到达结构,然后结合基尔霍夫移位算法实现对散射体的探测.与利用背景噪声互相关提取格林函数从而实现散射体探测的方法不同,自相关无需考虑各个接收器之间的大量数据传输及时间同步问题,这为相距较远的多接收器和移动平台目标探测提供了极大的方便.将所提出的方法应用于实验数据中,最终探测结果与实际测量结果相比差别不大,验证了方法的有效性.     

纵向带状裂隙形貌的逆时偏移超声成像

传统的工业超声成像方法通常只能确定缺陷的位置与横向尺寸,无法获得缺陷的形貌信息.一些特殊的缺陷,如纵向裂纹,是典型的例子.基于多阵元技术,开展了固体介质缺陷逆时偏移超声成像方法的数值与实验研究.针对铝块平底纵裂纹及内部纵裂纹两种传统方法无法有效成像的缺陷,首先开展了单分量逆时偏移成像方法研究,给出了基于数值仿真的逆时偏移成像结果以及基于多阵元超声成像实验系统实验测试的逆时偏移成像结果.进一步开展了基于多分量位移检测与转换横波分离的逆时偏移成像方法研究,并提出了基于新型多分量激光干涉仪进行检测的思路.数值仿真结果证实了多分量逆时偏移图像重建结果可以克服单分量方式的缺点,得到明显优于单分量检测时的图像.     

红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射光谱研究

为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性,制备了红外低发射率隐身涂料,测试了其可见光效果、红外热像图及红外发射率等特性参数。以土黄色红外低发射率涂料为测试样品,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。分析了特征矩阵理论,并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm）与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。结果表明,在相应厚度及入射角度范围内,太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值,最高值可达90%以上,有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。此外,涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响,涂层越厚,太赫兹波的反射振荡越多,反射峰值越大。入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响,但整体影响不大,有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。最后,以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品,实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性,并与部分理论计算结果进行对比。结果表明：实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合,但也存在一定的偏差。究其原因,主要由样品厚度和样品参数误差导致,但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。     

Shot Noise in Aharonov-Casher Rings

We investigate the shot noise of electron transport through an Aharonov-Casher ring subject to the Rashba spin-orbit coupling （SOC）. Analytic expressions for the coefficients of reflection and transmission are derived by using the Griffith boundary conditions. For this kind of SOC, the ballistic transport of electrons can be analyzed as two independent spin channels, and both of them have the same transmission and reflection coefficients. The dependences of shot noise and Landauer-Biittiker conductance on controllable factors, including the strength of Rashba SOC, the asymmetrical angle of lead-connection positions, the radius of the rings, and the wave vector （or energy） of the incident Fermi electrons, are explicitly described by some new combined parameters. The ways that the shot noise and conductance vary with Rashba SOC and with asymmetrical angle are demonstrated by numerical simulations, respectively. It is revealed that the shot noise reaches its maximum for the particular situation of half transmission and half reflection and zero shot noise occurs at conductance maxima.     

Wave reflection and transmission in beams

The vibrational behaviour of beam systems can be expressed in terms of waves of both propagating and near field types. A propagating wave incident upon a discontinuity gives rise to reflected and transmitted waves of both kinds whose amplitudes may be found from well-known reflection and transmission coefficients. In this paper the approach is extended to the case of incident near field waves, reflection and transmission matrices being derived for the cases of a point support and a change in section. Reflection at a boundary and the effects of applied excitations are also considered. It is seen that incident near fields can give rise to substantial propagating components. The application of the results to the analysis of free and forced vibration of beams is then demonstrated. By adopting this approach the effects of the interaction of the near fields with neighbouring discontinuities are fully included.     

The reflection of acoustical transients from fibrous absorptive surfaces

An investigation into the reflection of acoustical transients from a surface of Fibreglass has been carried out, with an electrical spark used as the transient noise source. The Fibreglass was backed by chipboard. The transient field was measured for various source and receiver positions above the surface. A computer simulation of the experiments, with both spherical and plane wave modelling of the reflection process, proved to be adequate to predict the sound field for source and receiver geometries where the angle of incidence of the wave was less than about 60 degrees. In these simulations surfaces of both local reaction and extended reaction were investigated.