基于GPS同步的大地电磁采集站标定信号发生器设计与实现

介绍一种基于FPGA与GPS同步的大地电磁采集站标定信号发生器.信号发生器在AT91 RM9200控制下产生0.093 75、0.2344、2.5、20、24 Hz共5种频率的与GPS同步的方波信号,利用方波丰富的奇次谐波一次标定多个频点.FPGA与AT91RM9200之间的通信采用自行设计的SPI接口,实现控制参数的传输.FPGA内部采用PicoBlaze内核作为控制核心,对控制参数进行分析处理,控制标定信号的生成和与秒信号前沿同步.合成的方波信号经光耦隔离后接入模拟通道电路.测试结果表明,GPS同步标定信号发生器能够正常工作,标定信号输出滞后PPS秒信号前沿小于1.5μs,带宽不低于10 MHz,幅值稳定,满足标定要求.     

DHF-1型可调相位多功能函数发生器

DHF-1型可调相位多功能函数发生器的所有波形的频率、相位、波形正负斜率以及脉冲宽度都是连续可调的.它能产生正弦、矩形、三角、梯形、正负锯齿等连续波形;还能产生斜波、阶跃波和正负斜率、脉冲宽度可独立调谐的单周期任意波.多功能函数发生器如同程序机那样,是为土动三轴团环伺服控制试验系统设计研制而成的.在下列试验程序中有特殊的作用:拉力试验、断裂力学、低周疫劳、疲劳、应力缓和、蠕变、高速冲击和振动等试验.     

DHF—1型可调相位多功能函数发生器

DHF-1型可调相位多功能函数发生器的所有波形的频率、相位、波形正负斜率以及脉冲宽度都是连续可调的.它能产生正弦、矩形、三角、梯形、正负锯齿等连续波形;还能产生斜波、阶跃波和正负斜率、脉冲宽度可独立调谐的单周期任意波.多功能函数发生器如同程序机那样,是为土动三轴团环伺服控制试验系统设计研制而成的.在下列试验程序中有特殊的作用:拉力试验、断裂力学、低周疫劳、疲劳、应力缓和、蠕变、高速冲击和振动等试验.     

瑞雷面波频散特征的时频分析方法及应用

在非平稳信号的处理中,信号在任一时刻附近的频域特征都很重要,而时频分析就是处理非平稳信号的重要工具。瑞雷面波在传播过程中发生频散,属于典型的非平稳信号。这里用时窗长度为分析频率分量周期五倍的改进短时傅里叶变换,对面波信号进行分析,得到其时频谱图。瑞雷面波的时频谱图反映出面波中各个频率成份到达接收点的时间,由此可计算出各个单色波的相速度,从而求出面波的频散曲线。根据相速度、频率、波长的关系,最终能够求出工程中常用的速度-深度图。     

干砂弹性参数测定的弯曲-伸展元试验

利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波（压缩波）和S波（剪切波）的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验结果确定了S波的传播时间。根据实测波速和波动理论,确定了土体的弹性参数,包括剪切模量,侧限模量和泊松比。研究结果表明,P波和S波的输出信号频率在一定程度上随输入信号频率、土体密实度和有效围压的增加而增加,且P波信号比S波信号更容易确定波的传播时间;土体的弹性模量随土体密实度和有效围压的增加而增加,但剪切模量增长比侧限模量快;土体的泊松比并非一个常数,随着土体密实度和有效围压的增加而下降。初步探讨了利用剪切模量估算泊松比,以方便实际工程应用。     

基于DDS和FPGA的数字函数信号发生器设计和实现

采用现场可编程逻辑器件（FPGA）,辅以必要的模拟电路,设计实现了一个基于直接数字式频率合成（DDS）技术的数字函数信号发生器.主要模块有键盘、波形表生成、频率控制、数模转换及幅度控制、显示控制和后级处理.其中键盘用来设定频率和幅度的大小以及波形的选择;FPGA用来改变DDS频率控制字,并由FPGA来实现波形表生成和频率控制,即DDS算法实现模块;将FPGA产生的波形数据送入到AD7520进行D/A转换.幅度控制由DAC0832内部的电阻分压网络实现;后级采用低通滤波器和OCL电路来提高输出波形质量并增强其带负载能力.     

基于最小平方滤波的面波压制方法

在地震勘探中,强振幅、低频率的面波对于后续地震资料的处理和解释会产生重要影响。基于最小平方滤波的面波压制方法是一种新的面波压制方法,它与一般的频率域滤波方法不同。该方法的主要原理是利用扫描信号与滤波因子的褶积来预测面波,其中滤波因子的求取需要建立一个目标泛函。当目标泛函取得最小值时可从地震数据中求取滤波因子进而预测出面波,再将预测出的面波作为输入进行第二次面波预测,从地震记录中减去提取的面波,就得到去除面波后的地震数据。采用非线性的扫描信号提取面波,并对扫描信号起止频率进行了分析;通过对合成地震记录与煤田实际地震资料的处理,充分证明该方法能有效地压制面波。     

透射槽波相邻道质心频率的层析成像方法

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一,该方法主要是利用槽波的能量衰减特征。当检波器的耦合差或工作面存在较大地质异常时,会显著影响槽波在不同频段上的能量分布,降低槽波探测结果的稳定性和准确性。利用槽波信号的质心频率变化特征进行反演成像是一种创新且有效的方法,但该方法存在震源质心频率准确估算及兼顾震源差异性的难题。为此,提出基于透射相邻道槽波信号,估算其质心频率相对变化量的层析成像方法。基于理论分析,推导出相邻道槽波质心频率相对变化量(M_i)的计算公式;采用二维数值模拟方法,验证槽波M_i值与传播距离的正向线性变化规律;通过槽波实测试验,对比分析了相邻道质心频率成像方法的效果。结果证明,槽波信号存在频移现象,槽波相邻道M_i值层析成像方法是有效,该方法克服了震源差异性和震源质心频率人为选择不当对成像结果造成的影响,为槽波勘探数据处理提供了一种新的思路。      

基于片上可编程系统的可控震源扫描信号研究与设计

在可控震源地震勘探中,不同的地质条件需要设置不同的激发参数,如何选择合适的激发参数并实现相应的扫描信号是必须关注的问题。在分析可控震源的线性扫描的起止频率、扫描长度、扫描斜坡函数和长度参数及伪随机扫描的阶次与载波频率对扫描信号质量的影响后,通过片上可编程系统设计了VSG硬件IP核与信号发生器系统,依据分析的信号选择原则实现了对应扫描信号的产生,达到扫描信号的技术指标。     

不同含水率下黏土弹性参数的弯曲-伸展元试验研究

用GDS弯曲-伸展元系统对不同含水率的低液限黏土进行波速试验,根据波动理论测得黏土的剪切模量、侧限模量和泊松比,研究不同含水率、不同试验有效围压、不同信号输入频率对试验结果的影响,并对S波(剪切波)与P波(压缩波)的输出波型信号特征进行分析,将不同信号分析方法所测得结果与共振柱结果进行对比。试验结果表明,(1)在低液限黏土中的剪切波速V_s、压缩波速V_p均随输入频率增大而增大,且增幅随频率增加而减小;在黏土材料中S波的近场效应随含水率和激发频率的提高而减弱;(2)剪切模量G_0和侧限模量M_0均随试验围压的增大而提高,G_0随试样含水率的提高而降低;(3)泊松比随含水率的提高而增大,且随着含水率的增大试验围压对泊松比的影响减弱。     

广义自相似性原理与模型

为了理解各式各样的具有广义自相似性特征的尺度不变性系统, 提出了1个称之为GSI (generalized scale invariance) 的理论体系.它阐述了大小尺度可以相互关联而不需要引入任何1个特有(具体) 尺度的最普通情形.在二维线性GSI理论的基础上, 形成了2个重要的各向异性尺度不变性量化模型: SIG (scale invariant generator) 模型和S-A (spectrum-area) 模型.SIG模型通过在频率域中估计GSI理论中代表旋转和层化程度的尺度不变性生成元的参数来量化各向异性尺度不变性.而S-A模型通过从二维频率域中能谱密度大于P元素集的面积与P之间关系的非参数模型对各向异性尺度不变性进行量化.如果研究的对象是1个混合模式(多个不同尺度的过程或作用叠加而形成的), S-A模型不仅可以对异性尺度不变性进行量化, 还可以对该混合模式进行分解.系统阐述了GSI理论、SIG模型和S-A模型, 并将SIG模型和S-A模型结合提出了既能对混合模式进行分解又能对分解后模式的各向异性尺度不变性进行量化的模型.      

MEASUREMENTS OF THE INTENSITIES OF THE RADIO-WAVE FIELD OF BROADCAST STATIONS FOR GEOLOGIC MAPPING

Comparison of measurements of radio frequency fields determined by means of a received signal and a signal from a standard generator can be used to separate steeply descending and inclined layered deposits possessing variable electrical properties. No specially developed apparatus is required for this type of geophysical prospecting, nor is time of measurement an essential variable factor in interpretation of comparisons. By simple calculations it is easy to obtain the form of various irregularities in lithology, structure, and mineralization. Because the anomalies in the radio frequency field are of a narrow local character, the radio-comparison method is primarily effective for detailed prospecting. --G. E. Denegar.     

Laboratory study of static and dynamic compaction grouting in triaxial condition

This research paper is focused on the fundamental behaviour of applying static and dynamic compaction grouting techniques on completely decomposed granite (CDG) soils in Hong Kong. Using the modified triaxial apparatus and a novel pulse wave generator, laboratory tests were performed to identify the critical controllable factors of static and dynamic compaction grouting techniques in optimizing compaction effectiveness. The distinguishing feature of this laboratory apparatus is that it can simulate triaxial condition of static and dynamic compaction grouting. The effective confining pressure, the lateral pressure coefficient, excess pore water pressure, back pressure and void ratio change of the specimen were measured in this study. At the same time, the dynamic compaction grouting pressure, dynamic compaction frequency, and dynamic compaction duration were controlled. Moreover, the effects of effective confining pressure and injection rate on the compaction efficiency in static tests were studied. The study focused on the effect of dynamic compaction frequency, dynamic compaction duration, lateral pressure coefficient and initial dry density on the compaction efficiency of Hong Kong CDG soils.     

一种新型的工程岩体探测震源──超磁致伸缩声波发射器

针对工程岩体质量快速精细检测中极为关键的震源问题，提出并采用新型的超磁致伸缩材料，研制成一种特殊的工程岩体探测大功率声波震源系统，并成功地应用于工程岩体的探测之中。文章系统地介绍了超磁致伸缩材料的特性及其声波发射器的设计制作思路以及应用情况，并给出了实例。这种新型的震源具有小体积、大功率、高频率、短余振等优点，在工程岩体检测中有着其它现有各种震源不可替代的作用，是一种十分理想的探测震源。该震源系统除直接应用于工程岩体的地面检测之外，还有着十分广阔的应用前景。     

Effects of High-Frequency Torsional Impacts on Rock Drilling

High-frequency torsional impact drilling (HFTID) is a new technology which provides stable and efficient drilling. The goal of the present study is to investigate the effects of high-frequency torsional impacts on rock drilling. The impact parameters of the high-frequency torsional impact generator (HFTIG) are obtained by conducting a series of laboratory tests. The results of the tests reveal that the impact time decreases and the impact force increases with increasing impact frequency. The parameters are used as input for simulations of the rock crushing process, and a series of models for investigating the respective performance of HFTID and conventional drilling are developed. In addition, the Drucker–Prager criterion is used to describe the constitutive laws of the rock element, and the equivalent plastic strain criterion is adopted as the damage criterion. The models are run to simulate the dynamic rock crushing processes. The results of the simulations show that increase of the impact frequency results in a significant improvement in the rate of penetration (ROP), and a decrease in the life of the HFTIG. Considering the tool life and ROP, the optimum impact frequency of the HFTIG is 15 Hz. Finally, the performance of the HFTID technique is evaluated.     

JARRELL－ASH2500型射频发生器的工作原理及其故障分析

ＪＡＲＲＥＬＬ－ＡＳＨ２５００型射频发生器的工作原理及其故障分析王汪凯，樊柏波（地质矿产部南京综合岩矿测试中心，南京，２１００１８）（南京师范大学计算中心，南京，２１００２４）关键词：射频发生器，等离子光量计，光谱分析，江苏南京。Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａ...     

The FFT Moving Average (FFT-MA) Generator: An Efficient Numerical Method for Generating and Conditioning Gaussian Simulations

A fast Fourier transform (FFT) moving average (FFT-MA) method for generating Gaussian stochastic processes is derived. Using discrete Fourier transforms makes the calculations easy and fast so that large random fields can be produced. On the other hand, the basic moving average frame allows us to uncouple the random numbers from the structural parameters (mean, variance, correlation length, ... ), but also to draw the randomness components in spatial domain. Such features impart great flexibility to the FFT-MA generator. For instance, changing only the random numbers gives distinct realizations all having the same covariance function. Similarly, several realizations can be built from the same random number set, but from different structural parameters. Integrating the FFT-MA generator into an optimization procedure provides a tool theoretically capable to determine the random numbers identifying the Gaussian field as well as the structural parameters from dynamic data. Moreover, all or only some of the random numbers can be perturbed so that realizations produced using the FFT-MA generator can be locally updated through an optimization process.     

GGB-1型X射线荧光光谱分析高频感应熔样机的性能与应用

介绍自行研制的GGB-1型X射线荧光光谱分析高频感应熔样机的特点及性能。采用高频感应加热技术和全自动微机控制技术,设计了温度锁相环控制系统,通过控制高频功率发生器输出振荡电流的大小来控制加热速度和温度,使熔样过程智能化、自动化。研究设计的混匀装置,可同时摇摆与自旋,熔融体形成涡流,使熔融体更均匀。根据X射线荧光光谱分析制样的特点,设计了预氧化过程,更适合于矿石类样品的熔融制样。产品的性能测试结果表明,该熔样机的最高温度为1300℃,温控精度为±2℃,各元素制样精密度优于0.3%(RSD,n=11)。