双曲面模型深海三维定位数据模拟及精度分析

结合声波射线传播规律提出了双曲面模型水声定位的数据模拟方法。利用该方法模拟一定浮标网形下声源位于某区域约2 000m水深处10km×10km范围内的声线双曲面模型定位观测数据,进行定位解算,并将截止角的概念引入水声定位中。定位结果显示,大部分区域水下DGPS定位系统的外符合定位精度在水平方向优于5m,垂直方向优于10m;网形中间区域精度较高,三维定位精度为亚米级。引入角度限制后,定位区域内外符合定位精度水平方向优于1m,垂直方向优于4m。     

水下声传输数据通讯技术研究

本文介绍了水下声传输数据通讯的原理、功能作用及关键技术研究。     

音响驯化技术在鲤养殖中的实验研究

探讨淡水养殖尤其是大水域网箱养鱼中由于投饵方式的不当和投饵量过多导致过剩饵料沉积引起水域环境污染的解决方法。本研究利用鱼类的听觉生物学特性,参考音响驯化技术的有关参数,结合投饵用400 Hz正弦波连续音对鲤(Cyprinus carpioLinnaeus)进行了音响驯化实验。结果表明,最初放声时,实验鱼产生惊愕反应,迅速离声源而去;但驯化6 d后,实验鱼在放声后迅速游向声源,摄食时间由最初的150 s缩短到实验后期的60 s。整个实验阶段放声组与对照组摄食时间差异极显著(P<0.01),摄食率和特定生长率无显著差异(P>0.05)。根据实验鱼的生长参数,求得了参考投饵量曲线和方程。本实验结果为音响驯化技术在淡水鱼养殖中的推广应用提供了基础数据。     

基准网平差初至波定位方法及应用

在滩浅海地震勘探中,由于海水深度和潮流的变化,在水面上按照预定位置沉放的检波器,在海底不可能放置在预定的位置。为此,利用基准网平差初至波定位方法对海底检波器位置进行了准确的二次定位,并对初至波二次定位和声波二次定位进行了比较分析。基准网平差初至波定位方法在KD-1滩浅海地区高精度地震勘探应用中取得了良好的效果。     

RTK GPS在超短基线声学定位系统安装校准中的应用

超短基线（uhra short base line,USBL）声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用高精度RTKGPS实现了换能器安装方向的校准,取得了满意的结果。     

利用海水平均声速进行海洋分布式垂直缆姿态校正

垂直缆地震采集方法能够获得高信噪比、宽频带、宽方位角的地下结构的反射资料,进而实现目标区域的高精度成像。垂直缆姿态的准确获得是高质量地震资料解编的必要前提。利用初至采样点差值与震源激发采样点差值的相关匹配方法,得到共检波点道集。依据超短基线测得的位置参数,得到垂直缆的初始姿态模型,结合海水平均声速的估算值,校正垂直缆的姿态以及确定倾斜角度范围,为垂直缆地震数据的后续处理工作提供支持。     

多极子声波测井在低孔低渗气层中的数值研究

现有的天然气勘探中的测井技术,在评价低孔低渗气层时遇到诸多难题,本文引入了一种新的气藏评价方法,即利用多极源激发的模式波的幅度来识别气藏,并对此方法进行了数值验证.以Biot多孔介质理论为基础建立了低孔低渗含气储层计算模型,数值计算了多极子声源在充液井孔中激发的频散曲线、衰减曲线以及全波列波形.结果表明,挠曲波和螺旋波的衰减系数与相速度相比,对孔隙中的流体性质更敏感,且随着多极源级数的增加和工作主频的提高,挠曲波和螺旋波的衰减系数的变化程度明显增强;在偶极子和四极子激发的全波列波形中,可清晰的观测到对地层孔隙流体不敏感的地层横波,在这种情况下,可以通过对比波列中地层横波和频散的弯曲波(或螺旋波)幅度来识别气层.     

海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

Finite element modeling of heating phenomena of cracks excited by high-intensity ultrasonic pulses

A three-dimensional thermo-mechanical coupled finite element model is built up to simulate the phenomena of dynamical contact and frictional heating of crack faces when the plate containing the crack is excited by high-intensity ultrasonic pulses. In the finite element model, the high-power ultrasonic transducer is modeled by using a piezoelectric thermal-analogy method, and the dynamical interaction between both crack faces is modeled using a contact-impact theory. In the simulations, the frictional heating taking place at the crack faces is quantitatively calculated by using finite element thermal-structural coupling analysis, especially, the influences of acoustic chaos to plate vibration and crack heating are calculated and analysed in detail. Meanwhile, the related ultrasonic infrared images are also obtained experimentally, and the theoretical simulation results are in agreement with that of the experiments. The results show that, by using the theoretical method, a good simulation of dynamic interaction and friction heating process of the crack faces under non-chaotic or chaotic sound excitation can be obtained.     

Study of A Geo-Acoustic Model of Gas-Bearing Sediment and Its Application in Sediment with Low Acoustic Velocity

A new geo-acoustic model for gas-bearing sediment is proposed based on the work of Dvorkin and Prasad, and Biot theory. Only five geophysical parameters: sediment mineral composition, free gas saturation, tortuosity (also known as the structure factor), permeability, and porosity, are considered in the model. A benefit of this model is that we need only five parameters instead of ten parameters in the Biot’s formulas for acoustic velocity and attenuation calculation. Here the model is demonstrated with the in-situ experimental data collected from the Hangzhou Bay, China. The results of this study suggest that free gas content in sediment is the most critical condition resulting in a low acoustic velocity (compressional wave). The respective contributions of the other four parameters in the model are also discussed.