海底沉积物的基本地声结构与地声模型

为准确建立海底地声模型,本文探讨地声模型的基本组成和基本结构。通过样品实验室测量,分析南海海底表层沉积物的密度、孔隙度与声速随着埋深变化的关系,得出海底实际存在的低声速表面–声速缓慢变化类型、低声速表面–声速增大类型、高声速表面–声速缓慢变化类型和高声速表面–声速增大类型4种典型地声结构;对比钻探测量,分析黄海海底沉积物的密度、孔隙度与声速随埋深变化关系,得出海底地声模型分层特征与地声结构组合特征。研究表明,地声模型可以归结为4种基本地声结构的组合,通过与底层海水声速、同层内声速剖面以及与上层海底沉积物下表面声速的比较,可以建立各种海底地声模型;基于实验室测量法建立的地声模型可以作为参考地声模型,但需要考虑实际海底温度和压力梯度以及海底沉积物的频散特性等,借助于声速比校正法和频散性理论模型进行计算及修正。     

由垂直入射脉冲和海底回波反演海底声参数

浅海海底声参数是影响声场传播的重要参量。文中根据信号的相位特性对反演稳定性的影响进行了数值模拟;并于2002年8月在黄海海区进行了海底声参数反演实验。利用垂直入射脉冲和海底回波数据进行海底声参数反演,由于海底回波信号随穿透深度增加而导致回波信号的信噪比降低,为了有效地增加海底声阻抗反演深度,提出平滑分段抽取冲激响应,重建声阻抗剖面的方法。结合Hamilton经验公式,分离海底声速、密度,反演结果与海底采样样本分析值、经验值吻合较好。     

海底沉积物的声波频散研究技术

声学测量是调查海底沉积物的重要手段，有着广泛的应用。目前地震、测深都是利用回波到达时间差来探测目的物－几何声学。即使是反映９０年代世界水平的Ｓｅａｂｅａｍ、Ｃｈｉｒｐ也只给不同波速振幅、掠射角或不同频率声波的反射率，而未提供对这些属动力学范畴参数的处理分析方法。     

参数化浅海流体动力学模型中的耗散与频散

对几个参数化浅海流体动力学模型的耗散性和频散关系进行了理论分析,提出三点结论:1.深度平均(或积分)的浅海流体动力学模式不能充分表达湍耗散;2.浅海中的强耗散将对长波振荡具有本质的影响;3.几种不同的湍参数化动力模型将对长波产生不同的频散效应。     

海底载流管道轴对称波频散特性分析

海底载流管道是典型的土-固-液三相耦合问题.利用Flügge壳体运动方程,结合弹性动力学方程,建立海底载流管道轴对称运动时的频散方程,分析自由振动波的性质及其随频率变化的规律.结果表明管道周围的土壤介质对其自由振动波的传播特性影响显著,而土壤介质刚度的增大使得自由振动波的截止频率随之增加.     

基于海底表层沉积物声速特征的南海地声模型

在由垂直声速梯度建立的地声模型基础上,通过引入沉积物与海水声速比和沉积物压缩波与切变波声速比两个表征沉积物声学特征参数得到更全面和有实际指导意义的地声模型。在沉积物声波传播FCMCM模型基础上,基于热作用和重力作用下沉积物两相介质的应力应变分析,建立TFCMCM和DFCFCM模型,运用模型校正表层沉积物声速特征来计算和解释地声模型。根据海底表层沉积物存在低声速和高声速两种类型,结合沉积物沿纵深孔隙度不变和变化两种类型,得到南海海底沉积物的两类四种典型地声模型:低声速孔隙度不变型、低声速孔隙度减小型、高声速不变型和高声速孔隙度减小型。运用这四种典型地声模型的组合解释了卢博提出的南海三种典型声速结构。认知声速结构将为南海声学探测海底、划分海底区域提供模型支持。     

地震波衰减和频散属性的提取及其在油气检测中的应用

地震波穿过地层时会发生频散和衰减,岩层中含有油气等流体时,频散和衰减有其特殊性,双相介质理论能很好地刻画地下介质含有流体时的情况。本文基于双相介质理论公式,研究流体参数和频率对地震波衰减和频散的影响规律。结果表明:地震波低频成分衰减较弱,高频成分衰减较强;黏弹性强的流体频散强,粘弹性低的流体频散弱;衰减和频散可以作为油气存在的标志。文中通过广义S变换,对实际地震资料计算,较准确地提取地震波的低频、高频能量和频散特征曲线,并对实际资料进行了含油气性预测,取得了与钻井一致的结果。     

浅海声传播和混响的选频衰减

在强负跃层浅海的爆炸声实验中,发现当声源和接收器都位于跃层之上时,平均混响强度和某一航向的声传播损失在频率1000-2000Hz之间出现强烈的异常衰减现象,而且很有意思的是发射和接收均无指向性的平均混响强度的异常衰减与该航向声传播损失的异常衰减具有中心频率相同、带宽一致、附加衰减值相近的窄带共振或选频衰减特权.显然,这一异常衰减现象无法用各向异性的机理(内波、海面或海底的有规律起伏等)来解释.根据本文实验所得的传播损失和混响强度的深度结构以及一些间接的证据,我们认为这一选频附加衰减是由分散活动干跃居上部的有鳔鱼(极可能是鱼)所引起的.     

浅海聚焦定位中简化地声模型的应用研究

为了提高定位算法的环境宽容性,聚焦法将环境参数纳入了寻优空间。聚焦法虽然降低了对环境测量的要求,但是反演参数的增加也增加了反演的复杂性。基于海底反射特性,用两个参数对海底进行建模。通过标准的反演测试问题对简化地声模型在浅海聚焦定位中的有效性进行了分析。结果表明:基于简化地声模型的聚焦定位是可行的。在获得正确定位结果的同时,随着地声参数个数的减少,匹配场处理的便捷性得到了提高。文中引入的简化地声模型是聚焦问题中参数最少的地声模型,它可以有效减少聚焦定位参数维数以提升反演的便捷性。同时,简化地声模型在参数敏感性和耦合性上有较好的表现,这些优点可以保证定位结果的稳健性。     

交错网格波场数值模拟频散分析与校正策略

交错网格高阶差分解法是地震波场模拟的一种有效方法,这种方法的不足是时间和空间网格的离散,以差分代替微分模拟地震波场会引起数值频散.通量传输校正(FCT)方法能够有效地压制数值频散,将FCT方法与交错网格有限差分法相结合,可以提高波场模拟的精度和运算效率.     

Geoacoustic Inversion via Genetic Algorithm and Its Application to Manganese Sediment Identification

Abstract

An acoustic inversion method using a wide-band signal and two near field receivers is proposed and applied to multiple layered seabed models including a manganese sediment. The inversion problem can be formulated into a probabilistic model comprised of signals, a forward model, and additive noise. The forward model simulates wide-band signals, such as chirp signals, and is chosen to be the source-wavelet-convolution plane wave modeling method. The wavelet matching technique, using weighted least-squares fitting, estimates the sediment sound-speed and thickness on which determination of the possible numerical ranges for a priori uniform distribution is based. The genetic algorithm is applied to a global optimization problem to find a maximum a posteriori solution for determined a priori search space. Here the object function is defined by an L₂ norm of the difference between measured and modeled signals. Not only the marginal pdf but also its statistics are calculated by numerical evaluation of integrals using the samples selected during importance sampling process of the genetic algorithm.     

北部湾南部重力柱状样的MSCL地声学性质测量及分析

利用钻孔多参数连续记录仪(multi-sensorcorelogger,MSCL),对在南海北部湾南部海区所取得的6个孔重力柱状样进行了测量,获得了连续P波波速、湿密度和孔隙度数据。在室内实验室对柱状样分样之后的沉积物样品进行了孔隙度与湿密度的测定。利用不同的统计回归方法对所获得的6个柱状样的孔隙度与P波波速进行相关分析,并对比室内测量的P波波速、湿密度、孔隙度,建立了基于孔隙度数据对沉积物P波波速进行预测的方法,对MSCL测量方法的优缺点进行了讨论。结果表明,MSCL测量结果与实验室柱状样测定结果较为吻合。样品所在深度对声速的变化影响不大。孔隙度与声速的多项式回归,样条插值回归和GAM模型回归都获得了较高的相关系数,GAM模型可以提供一个较为接近测量值的声速预测方法。MSCL用来测量海底沉积物,可以获得大量的高密度、高精度的沉积物地声学及其他参数数据,但是,如果空气混入沉积物样品中则会导致MSCL测量结果失真。该研究为使用MSCL在区域海底地声学性质、恢复区域海洋沉积历史、海底地声学模型建立等研究提供了参考。     

基于边缘检测的小波阈值图像去噪

小波图像去噪是小波应用较成功的一个方面,其中小波阈值法图像去噪算法简单、计算量小,得到了广泛的应用。在小波阈值去噪的基础上,提出了基于边缘检测的小波阈值图像去噪算法,把高频中的边缘细节与噪声更好地分离开,在主观和客观上去噪效果都比单纯的阈值去噪有所改进。     

利用多进制小波包变换进行遥感影像融合

从二维小波变换理论出发,对其在图像处理方面的应用进行了一些分析,提出了一种基于多进制小波包变换的融合方法,并通过实验数据表明该方法的正确性,而且比传统的二进制小波、多进制小波以及二进制小波包等小波融合方法具有更强的自适应能力。     

通过椭球变换建立区域独立坐标系的方法

阐述了应用椭球变换的方法建立区域独立坐标系的方法。以某山区道路为例,分别运用椭球膨胀法、椭球平移法、椭球变形法建立区域独立坐标系,对这些方法建立的独立坐标系的投影变形值进行了分析,比较了三种方法的特点。     

Hilbert Transform Applied to Separation of Waves

The analytical method (AM) for separation of composite waves is presented based on the Hilbert transform. It is ap-plicable to both regular and irregular trains of waves. The wave data series measured with two wave gauges in the experi-ments are separated into two series of incident and reflected waves. Then, the reflection coefficient can be easily ob-tained. The arrival of reflected waves can also be detected for improvement of the accuracy of the reflection coefficient.The reflection performance of the physical model can be estimated exactly without calculation of wave height and phasedifference. Numerical samples developed to test the method are proved to be accurate. Physical experiments are conduct-ed and compared with Goda‘s method and satisfactory results are obtained.     

子波变换在声散射信号降噪处理中的应用

本文概述了应用子波变换对悬浮物测量中的声散射信号进行处理的方法，利用子波变换对信号进行多尺度分解，降低噪声影响，提高信噪比，并对声散射信号降低噪声影响和提高悬浮物测量精度的研究进行了探讨。     

基于经验模式分解的希尔伯特变换包络提取在机械故障诊断中的应用

本文采用经验模式分解 (EMD)提取信号的内在模函数 (IMF) ,并利用希尔伯特变换对所得IMF进行包络分析 ,提取机械故障特征。与直接对原信号进行包络分析相比较 ,该方法提取的机械故障特征更明显。数值模拟和对故障轴承振动信号分析表明了该方法的有效性。     

利用海岸带遥感图像提取岸线的小波变换方法

小波变换作为一门新兴的数学分支已被广泛应用于图像处理领域。本文将小波变换应用于黄河三角洲遥感图像的边缘提取 ,检测出图像的边缘 ,从而得到了三角洲岸线信息。实验结果表明基于小波变换的图像边缘提取要优于经典边缘算子的提取。此方法对于把握河口三角洲的冲淤演变规律和海岸带开发具有重要意义