海底三维声学图像实时处理系统设计

结合多核CPU硬件PC平台,设计了一种海底三维声学图像实时处理系统,主要包括声学前端信号处理子系统、数据传输控制子系统和PC客户端图像处理系统三个部分。声学前端信号处理子系统统根据接收到的多路声学换能器信号,通过两级FPGA信号处理,采集多通道水声信号,进行实时电子聚焦波束形成。为了解决海量声学数据快速传输问题,数据传输控制子系统未采用传统用户空间TCP/IP传输机制,而是直接通过嵌入式PowerPC处理器在Linux内核态采用DMA通道进行声学数据转发,减少系统调用和数据拷贝开销,有效提高网络传输效率。针对海量声学数据实时处理需求,PC客户端图像处理系统通过对复杂、耗时的单帧重建和数据拼接算法模块根据声学数据点的角度范围进行等分分割,对每个子范围声纳数据采用多线程并行处理,均衡多个CPU核之间负载,实现高性能三维声学图像实时处理。通过室内水池和湖试实验,结果表明该系统能够实时高效地进行三维声学图像采集、传输与处理。     

渤海海峡跨海通道区浅地层结构探测

在对2012年渤海海峡跨海通道区实测浅地层剖面资料进行地质解释的基础上,通过将浅地层剖面与钻孔地层岩性划分进行对比,标定了标准反射界面,通过对浅地层剖面各反射波组、内部反射结构的追踪、对比分析以及测线间的闭合检查,划分出5个主要反射界面和4个声学地层单元,揭示了各地层单元的分布特征。对拟建跨海通道路线选区典型探测剖面进行了系统的分析、讨论。     

始新统油气系统:泰国湾东北部油气勘探新层系

泰国湾区域经历了前裂谷期、裂谷期、裂后期的构造演化阶段,形成了多个裂谷盆地。泰国湾区域东北部在渐新世经历了一次明显构造反转,较泰国湾区域大部分地区强烈。通过对比区内钻井,结合地震解释,对该区的沉积特征和构造演化进行了分析,认为这次反转构造导致了反转构造带上构造、沉积特征与邻区有较大的不同。由于这次反转构造,泰国湾东北部在新层系发育新类型的油气系统,即深部的始新统油气系统:烃源岩为中始新统湖相泥岩,储层为上始新统-渐新统三角洲相砂岩,盖层为下中新统三角洲前缘相泥岩和上中新统以上的海相泥岩。该油气成藏系统已被钻井钻遇油气显示,是本区有效油气成藏系统。     

Analysis of EMD algorithm for identification and extraction of an acoustic signal in underwater channel against wind driven ambient noise

Sonar generated acoustic signals transmitted in underwater channel for distant communications are affected by numerous factors like ambient noise, making them nonlinear and non-stationary in nature. In recent years, the application of Empirical Mode Decomposition （EMD） technique to analyze nonlinear and non-stationary signals has gained much attention. It is an empirical approach to decompose a signal into a set of oscillatory modes known as intrinsic mode functions （IMFs）. In general, Hilbert transform is used in EMD for the identification of oscillatory signals. In this paper anew EMD algorithm is proposed using FFT to identify and extract the acoustic signals available in the underwater channel that are corrupted due to various ambient noises over a range of 100 Hz to 10 kHz in a shallow water region.Data for analysis are collected at a depth of 5 m and 10 m offshore Chennai at the Bay of Bengal. The algorithm is validated for different sets of known and unknown reference signals. It is observed that the proposed EMD algorithmidentifies and extracts the reference signals against various ambient noises. Significant SNR improvement is alsoachieved for underwater acoustic signals.     

海拉尔盆地牧原凹陷油气勘探前景与有利区带目标优选

牧原凹陷是海拉尔盆地群中研究程度和勘探程度均较低的凹陷,尚未取得勘探突破。为明确牧原凹陷的油气资源潜力与勘探前景,开展了野外地质调查、老井复查与烃源岩有机地球化学特征研究等,基本明确了凹陷油气地质条件: ①牧原凹陷具有单断箕状结构,可划分为陡坡带、洼槽带和缓坡带3个构造单元; ②发育大磨拐河组、南屯组和兴安岭群3套有效烃源岩,南屯组、大磨拐河组烃源岩厚度大,分布面积广,有机质类型好,以II₁-I型为主,有机质丰度高,生烃潜量大,热演化进入成熟阶段,是凹陷主力烃源岩,兴安岭群烃源岩有机质丰度高,处于高成熟阶段,虽然厚度与分布有限,也是一套有价值的烃源岩; ③发育兴安岭群的自生自储或上生下储、大磨拐河组与南屯组的自生自储、伊敏组的下生上储3套储盖组合。对比高勘探程度区单断箕状凹陷的成藏规律,结合牧原凹陷自身的地质特点,构建了牧原凹陷油气成藏模式。通过开展区带的初步评价,优选出2个有利区带,提出了勘探目标。     

红层“哑地层”划分对比方法——以东营凹陷南坡始新统为例

针对红层划分对比所面临的难题,在充分吸收前人研究成果的基础上,将现有的多种分层方法相互整合,彼此约束和印证,形成了一套科学、便捷的技术方法,即"接触关系明顶底、岩电特征找界面、多元融合定方案、地震约束建格架"的综合地层划分对比技术。该方法针对红层的特殊性,根据岩电特征对干旱气候的响应变化,充分利用了测、录井资料纵向上的连续性优势(避免了取样分析的局限),以及地震资料横向上的优势,有效地解决了红层纵向划分、横向对比的难题,在济阳坳陷东营凹陷南坡始新统沙河街组、孔店组的应用取得了良好效果。该方法可为其它地区同类复杂地层划分对比提供技术支持。     

声波测试法在判别地下厂房EDZ中的应用

洞室开挖不可避免地会损伤岩体, 对于规模巨大、布置异常复杂的水电地下厂房围岩尤甚, 合理地确定开控损伤区(EDZ)分布成为地下洞室的信息化设计、施工和安全运营的关键性问题.在引入EDZ概念及强EDZ、弱EDZ和基本未损区分区的基础上, 提出采用声波测试方法来确定强EDZ和弱EDZ的分布.将声波波速-深度曲线划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型等3种曲线类型, 根据曲线特征点, 对EDZ进行定性、半定量的初判.根据波速计算得出的损伤因子D, 对强、弱EDZ和基本未损区进行定量的判别.首次提出的基于声波测试法, 定性、半定量和定量相结合的综合研判法具有创新性, 为客观评价地下洞室EDZ提供了科学的方法.      

乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶污染特征初步研究

利用2010年2月乌鲁木齐大气成分观测站黒碳仪观测数据,结合散射系数及常规观测资料,对乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶浓度变化特征进行了分析,并通过气流后向轨迹进行了来源分析。结果表明：(1)观测期间BC质量浓度日平均值为12707±4673 ng.m-3,浓度变化范围为4916~22997 ng.m-3,散射系数日均值为1086±561Mm-1,变化范围为350~2232 Mm-1。BC质量浓度和散射系数日均值变化趋势基本一致;(2)BC质量浓度日变化具有明显的峰值和谷值,峰值分别出现在9~11时和20~22时,谷值分别出现在4~6时和16~18时,散射系数与BC质量浓度日变化趋势基本一致,相对其有一定的滞后。春节期间燃放烟花爆竹对空气污染物浓度上升有明显作用,显著影响BC质量浓度日变化规律;(3)乌鲁木齐冬季大气层结稳定,污染物不易扩散,风速和降水对黑碳气溶胶浓度具有明显的稀释作用。在乌鲁木齐特殊的地形和气象条件下,本地源排放与来自周边城市群污染物输送的叠加使得污染更加严重。     

用传输矩阵方法研究多层介质增透膜的透射特性

利用麦克斯韦方程组和边界条件,推导出由高低折射率介质组成周期性的多层增透膜系的传输矩阵,用传输性矩阵求出增透膜系的反射率和透射率表示式,采用Maple语言和数值计算方法得到4层和8层高反射膜系的反射率随入射光波长变化曲线,分析和讨论入射光的入射角对反射率和透射率的影响.得到的结果有利于对多层介质增透膜系结构的理解,为光学仪器镀膜的设计提供了理论依据.     

持续开挖效应下结构面剪切力学性质与能量特征研究

基于地下岩体工程开挖扰动的实际情况,开展考虑持续开挖效应,充分反映岩体结构面应力调整过程的结构面剪切试验更具理论意义和工程应用价值。采用人工劈裂方法制备岩体结构面,开展了常规应力路径和持续开挖效应下的结构面剪切试验,系统研究了两种条件下结构面剪切力学性质、声发射特征和能量的演化规律。研究结果表明：开挖扰动荷载强度越大,结构面发生剪切破坏时的剪应力降整体上越大,但持续开挖效应下的剪应力降最大值仅为常规应力路径下剪应力降的48.57%;考虑持续开挖效应的结构面剪切过程中声发射活动主要集中于结构面受剪破坏和剪应力降产生时,且声发射活动强度与开挖扰动强度正相关,声发射振铃计数变化率极值明显小于常规应力路径下的相应值;持续开挖效应下试样裂纹发育密集度、结构面磨损区域及破坏程度均随开挖扰动强度增加而增加,但试样裂纹发育的密集程度和结构面破坏程度相对常规应力路径下的情况轻;考虑持续开挖效应的结构面发生剪切破坏时弹性应变能随扰动荷载增大而增大,均低于常规应力路径条件下的弹性应变能值,持续开挖效应降低了结构面剪切破坏的强度,但更易引发结构面发生剪切破坏。