一、数据采集的精度与分辨率考虑(论文文献综述)
王华忠,盛燊[1](2021)在《走向精确地震勘探的道路》文中研究说明勘探地震领域已扩展到复杂地表、复杂构造、复杂油藏和深层目标等。地震数据采集技术发展到了宽方位、高密度、宽频带("两宽一高")地震数据采集阶段;地震波成像技术发展到了贝叶斯(Bayes)参数估计理论下的全波形反演(FWI)和最小二乘逆时深度偏移成像(LSRTM);油藏描述发展到了综合信息利用和最佳判定阶段;地震勘探技术已经发展至全新的阶段。横向缓变的层状介质假设、地表一致性假设、射线理论波传播和Zoeppritz方程界定了上一代精确地震勘探的方法技术及其适用性,上一代精确地震勘探以高分辨率地震子波作为成像处理的核心目标,并据此开展薄层油气藏的识别、描述与评价。而描述任意介质中地震波传播的波动理论和贝叶斯参数估计理论构成了新一代高精度地震勘探的理论基础。"两宽一高"的地震数据采集技术和更高精度的子波处理;基于高维、字典基和稀疏特征表达的信号处理技术(解决去噪、数据规则化、数据压缩、去混叠等问题)、建立更精确速度和Q值模型以及估计宽带反射系数的特征波反演成像技术、宽带波阻抗成像技术和基于信息综合的人工智能油藏描述技术代表了走向精确地震勘探的未来方向。
白卓娅[2](2021)在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中提出实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射(频闪)可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3~20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
吴江[3](2021)在《黄土侵蚀沟道形态的高分辨率表达与分析》文中进行了进一步梳理侵蚀沟道作为构成黄土高原地貌格局的主体,既是地貌发育的产物,在一定程度上也是土壤侵蚀的结果,因此它一直都是土壤侵蚀和地貌领域研究重点关注的对象。早期研究由于受到测绘科技、数据积累情况的限制,致使中低分辨率下不能对流域尺度的侵蚀沟道、特别是尺度较小且活跃的侵蚀沟道做出全面和有效的表达和分析,且与土壤侵蚀精确模拟的要求不相适应。近年来随着高分辨率遥感地形测量技术的进步,为侵蚀沟道相关研究提供了新的机遇。本研究综合全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)、无人机航测以及遥感等现代测量方法,以侵蚀沟道为研究对象展开侵蚀地形形态的高分辨率表达、侵蚀沟提取(切沟冲沟区域)以及地形变量提取尺度效应等方面的分析。该研究进一步深化了侵蚀地形的微观和宏观特征,为高分辨率环境下的土壤侵蚀研究提供了科学支撑。本文的主要研究内容和结论如下:(1)基于低空无人机摄影测量方法可实现侵蚀沟道形态特征的高分辨率采集:通过对现有侵蚀沟道类型体系、形态特征以及众多新型地形测量与遥感技术方法的梳理和分析,提出基于低空无人机摄影测量内外业结合的侵蚀沟道形态数据采集技术体系。该技术体系具有快速灵活、成本低、作业区域广等优势,能够保证地形表达精度的同时兼具较高的性价比,可以满足侵蚀沟道形态高分辨率表达对数据采集的需求。(2)充分考虑人为和自然突变地形特征可建立侵蚀沟道形态的数字表达:着重针对梯田等人为地形特征和沟沿线等自然突变地形特征,将突变地形特征线纳入插值运算构建DEM(Digital Elevation Model),主要通过高程特征(表面特征,面积高程积分、断面线高程差异)、坡度特征以及剖面曲率特征(统计分布、空间格局)三个方面展开比对分析,建立了侵蚀沟道形态的高分辨率数字表达方法,进而为微小尺度侵蚀地貌特征研究提供更为准确的基础数据。(3)基于机器学习和面向对象图像分析的思路可以实现侵蚀沟道形态的高分辨率提取:基于高精度地形/影像数据构建的多分辨率数据集,选用地形/影像数据相融合的面向对象分析及随机森林自动分类策略,以切沟冲沟区域和突变地形为提取对象,展开高分辨率系列数据环境下的侵蚀沟道提取尺度效应分析。研究结果表明,高分辨率数据集(0.2m DOM,Digital Orthophoto Map+1m DEM)在进行侵蚀沟道提取具有显着优势,其分类结果与对象的实际空间分布最为接近。随着数据集分辨率的降低(最低至5m DOM+5m DEM),其总体分类精度由90.74%下降为53.63%,主要提取差异体现在地形结构较为破碎复杂的沟头部位,沟沿线特征不显着的部位以及经短历时演化过程形成的尺度较小的切沟区域等。(4)高分辨率侵蚀沟道地形指标的精度随分辨率发生规律性变化:在DEM数据精度方面,随着分辨率的降低(1m~5m)其标准差、中误差、绝对平均误差以及地形描述误差四个指标均逐渐增大;在坡度提取方面,随着分辨率的降低均有一定程度的坡度衰减,其中王茂沟样区的坡度均值由31.80°下降至29.70°,二老虎沟样区由19.88°下降至16.73°,在坡度变化较为剧烈的区域(突变特征线及沟谷区域)衰减更为严重;在流水线提取方面,两个样区随着分辨率的降低其提取的流水线级别均由三级减少为两级,其提取数量分别由28条减少为5条(王茂沟样区)、25条减少至4条(二老虎沟样区),且对于沟道整体表达的精度及完整度均有一定程度的降低;在LS因子提取方面,随着分辨率的降低LS因子呈上升趋势,具体表现为其均值分别由10.97增大至15.22(王茂沟样区),6.03增大至7.34(二老虎沟样区),且较大值的空间分布范围亦随之增加。
徐鑫鑫[4](2021)在《激光雷达几何重叠因子自校正技术研究》文中提出激光雷达是一种主动式光学遥感技术,近年来在大气遥感、气候和环境监测领域取得了广泛的应用。米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利散射激光雷达、共振荧光激光雷达以及多普勒激光雷达是大气探测激光雷达的主要形式,在大气温度、湿度、汽溶胶、云、沙尘、霾等气候和环境监测领域中发挥着越来越重要的作用。几何重叠因子是大气探测激光雷达的重要参数指标,严重影响着激光雷达系统的探测性能,其能够表征激光发射子系统和望远镜接收子系统之间的视场匹配情况。当发射、接收子系统之间的光轴处于平行状态时,激光雷达可以获得高性能和高精度的探测结果;当发射、接收子系统之间的光轴处于不平行状态时,激光雷达的探测精度和探测能力受到限制。因此,开展激光雷达几何重叠因子校正技术研究是提升激光雷达探测性能的重要环节。本论文基于非同轴激光雷达系统开展激光雷达几何重叠因子的自校正技术研究,以实现激光雷达系统性能的自校正和自动提升性能。论文首先对非同轴激光雷达几何重叠因子的影响因素进行了分析,分析了激光雷达光束发散角、望远镜接收视场角、发射系统和接收系统的光轴分离距离、发射系统和接收系统的光轴倾角四个系统参数对几何重叠因子的影响情况,尤其是发射系统和接收系统光轴分别处于平行和不平行状态时系统几何重叠因子的分布情况。仿真了几何重叠因子变化对激光雷达系统探测性能的影响。论文在仿真分析的基础上,搭建激光雷达几何重叠因子的自校正硬件系统,并采用回波信号强度法实现对激光雷达系统性能的自动判定,并利用粗扫描和细扫描相结合的方法对发射系统的光轴倾角进行调整。激光雷达几何重叠因子自校正硬件系统除包含激光雷达发射与接收子系统、光电监测与数据采集子系统外,还包括一个二维倾角调节平台以及一个激光强度校正子系统。其中激光强度校正子系统主要消除激光器脉冲抖动所造成的光轴校正判据的误差来源,而二维倾角调节平台采用蜗轮蜗杆进行传动和力矩转换,并由两台二相步进电机在电机驱动控制器SR2的信号驱动控制下进行最小倾角0.0025mrad/step的角度调节。二维倾角调节平台可使得激光发射光轴以粗扫描和细扫描两种时序进行光轴方向调整,其中粗扫描采用环形扫描时序,调节步距角为0.4mrad,细扫描采用S形扫描和折半法扫描两种时序以提高调整速度,调节步距角为0.02 mrad。激光雷达几何重叠因子自校正软件系统分别采用Lab VIEW平台和Quartus Ⅱ平台进行设计,其中Lab VIEW平台主要设计大气回波信号处理软件和光轴倾角调节平台控制软件,以同时实现激光雷达数据的实时采集、显示和存储以及二维倾角调节平台的手动/自动控制;Quartus Ⅱ平台实现激光发射光轴的粗扫描和细扫描的逻辑控制设计。基于大气回波信号强度法,软件分别设计了大气回波信号积分、极限探测距离、信噪比等三种最佳位置判据方法,以实现对激光雷达几何重叠因子的自校正功能。在完成激光雷达几何重叠因子自校正软硬件系统的搭建之后,开展了激光雷达几何重叠因子自校正系统的实验验证。实验结果表明,二维倾角平台的粗扫描可在16min1s内完成,并将最佳校正范围锁定在0.4 mrad×0.4 mrad倾角范围内;细扫描可在7min21s内完成,并实现0.0025 mrad倾角精度的调节。二维倾角平台的蜗轮蜗杆可实现系统自锁,长时间保持激光雷达发射光轴的稳定性,为精确反演大气状态信息提供可靠的系统保障。
田入运[5](2021)在《无线低功耗节点式地震采集系统关键技术研究》文中认为地震勘探方法利用地震仪接收人工震源激发的地震波,可以直观的了解地下地质构造,具有勘探深度大、施工效率高的优点,在矿产资源勘探行业中起着举足轻重的作用。随着矿产资源需求的增加和易开采资源的减少,地震勘探方法对勘探装备的要求也越来越高,“深部开采、智能开采、绿色开采”是未来我国矿产资源开采理念的三大发展方向。然而,在地质条件复杂的地区,传统的有缆遥测地震仪器由于大线连接,导致排列布设困难,具有施工成本高,勘探效率低,维护困难等问题,需要解决地震探测仪器装备的复杂环境适应性所面临的技术难题。便携式节点地震仪是一体化集成式的地震采集系统,一般独立的节点便可以完成地震数据采集任务,省去了布置大线的繁琐,通常情况下,节点内部电池可以支撑整个施工过程,不必频繁的更换供电模块,给勘探工作带来很大的便利。同时,便携式的节点设备也意味着更灵活的勘探方案设计和更广的勘探范围。节点地震仪凭借着其仪器排布的灵活性、高精度的数据采集和高效率的施工等特点越来越多地应用在复杂地质勘探环境中,是实现“地壳结构透明”的新利器。目前我国的节点式地震仪器长期依赖进口,国产节点式地震采集系统与国外先进的仪器具有很大差距。在复杂的地质勘探环境进行大规模的地震勘探时,现有节点式地震采集仪器排列布设和野外维护困难,工作效率低,尤其是在被动源地震探测方法中,需要仪器采集微弱的地脉动信号,勘探周期长达几天或十几天,现有仪器的噪声和功耗性能难以适应不断更新的地震探测方法。除此之外,国内节点式地震仪器大部分是采用内部时钟进行仪器授时,随着采集时间的增加,采集站上晶体振荡器的频率漂移将带来显着的时间误差积累,因此需要研究大规模地震勘探环境下不受节点数量限制和勘探时间限制的高精度无线多节点时间同步系统。由于节点地震仪采集的数据需要施工完毕后经过回收装置下载合成才能观测到数据质量,滞后的数据获取极大影响了施工效率,具有封闭性的技术缺陷,需要研究无线实时数据质量监控系统以便在地震数据采集过程中对勘探情况进行评估。本文分析了当前节点仪器的特点,针对各个关键问题进行深入研究,设计和实现了低噪声、低功耗的微弱地震信号采集系统、基于分时索引插值截距的多节点高精度数据同步方法和基于能量均衡的无线数据质量监控方法,并开发了相应的无线低功耗节点式地震探测系统GEIWSR-Ⅲ,通过野外应用实例验证了新系统的有效性和实用性。论文的主要研究内容如下:(1)低噪声、低功耗的高精度地震信号采集系统研制。首先分析了模拟信号采集通道的噪声来源,分别针对各个噪声来源进行抑制,利用最小噪声原理和阻抗匹配技术设计了低噪声的模拟信号调理电路,针对当前主流?-Σ型A/D转换器进行对比和选择,设计了高精度的数据采集通道,经过技术指标测试,采集系统的短路噪声水平为0.8μV@500Hz,动态范围达到126.7d B@500Hz,信噪比达到131.53d B@500Hz,谐波失真水平达到124.4d B@31.25Hz。针对节点系统在地震勘探中的工作流程及硬件结构,设计并实现了系统的动态功耗管理技术。分别对节点地震仪中的各个硬件的工作过程及功耗进行了详细分析并制定了相应的低功耗控制策略,使得仪器达到162m W@自主工作模式,291m W@无线监控模式的功耗水平,通过合理配置仪器工作模式,使得系统的平均功耗达到198m W,提升了仪器的野外工作时长。(2)高精度分时索引插值截距的无线多节点地震数据同步方法研究。针对大规模、高密度地震勘探方法中多节点的时间同步问题,讨论了当前节点地震仪数据同步的研究现状,分析了当前节点地震仪器时间同步的精度要求和本文设计的节点采集系统的硬件架构,设计了一种利用GPS和高精度恒温晶振的低功耗时间同步系统,采用高精度恒温晶振连续授时,GPS间歇性校准的方式,补偿ADC时钟晶体漂移造成的累积误差,设计了基于GPS秒脉冲(PPS)中断、GPS串行中断以及主程序流程之间的精准时间服务流程,使得节点之间的同步精度达到0.688μs。场地试验证明本文设计的同步方法的稳定性不受传感器节点位置、节点数量和探测时间的影响,具有较强的实际应用能力,满足大规模、高密度地震采集任务的时间同步需求。(3)满足复杂地形、大规模、数据传输可靠的混合通信系统和无线数据质量监控方法研究。针对大规模、密集型地震勘探无法进行有效的数据质量监控限制,提出了基于核心网和扩展多跳网的混合通信系统,设计了基于远距离、高速数据传输的Wi-Fi无线通信单元的核心网络架构和基于低功耗的Zig Bee无线通信单元的扩展网络架构,根据提出的网络架构,设计了网络仿真模型,提出了可变权重的分簇和路由算法以均衡网络负载和能量,并根据该算法提出了节点在无线网络监控中的数据融合技术和数据质量监控方法。仿真实验表明,可变权重的分簇和路由算法可以在整个网络周期内不断地调整影响网络能耗的因素(簇头节点与成员节点、网关节点之间的距离和节点的剩余能量)的权重,使整个网络的能量更加均衡。网络性能对比测试中,本文提出的方法相比LEACH方法和EEUC路由方法相比分别降低35%和12%的网络能耗。无线数据质量监控方法测试表明,当数据抽取因子e值为0.2时,可以获得保真率99.44%的监测数据,大大减少了无线监控网络的数据传输压力,提高了勘探效率。(4)基于上述关键技术,开发了集信号拾取、数据采集、多节点数据同步和无线数据质量监控功能于一体的新型节点式地震仪器系统GEIWSR-Ⅲ。通过与GEIWSR-Ⅱ系统(吉林大学研制的代表性无缆地震仪器)进行对比测试,结果表明,新系统的等效噪声水平由1.2μV@500Hz降低到0.8μV@500Hz、平均功耗由单通道500m W降低到198m W、数据同步能力由10μs提高到了0.688μs,添加了基于能耗均衡的无线数据质量监控系统,解决了仪器封闭性的技术缺陷。最后,利用本文研究的无线低功耗地震采集系统GEIWSR-Ⅲ与SE863轻便分布式遥测地震勘探系统、Sercel 428XL地震探测系统在松原市查干花镇进行了联合探测对比实验。实验结果表明,GEIWSR-Ⅲ系统与Sercel 428XL系统采集的数据质量相当,相比于SE863系统,GEIWSR-Ⅲ系统具有更高的数据分辨率。在仪器的便携性和施工效率上,GEIWSR-Ⅲ相比Sercel 428XL系统、SE863系统具有更大优势。综上所述,GEIWSR-Ⅲ系统具有设备轻便、性能稳定、时间同步精度高和无线数据质量监控性能稳定的特点,大大增强了我国节点式地震勘探设备的核心竞争力,为我国复杂地质勘探环境下进行大规模、密集型的地震探测奠定了基础。
李晓杉[6](2021)在《基于多斜积分的高精度地震前兆数据采集关键技术研究》文中研究说明随着地球物理观测理论和技术的发展,高性能地震前兆观测仪器的需求日益增加。数据采集系统是前兆观测的关键设备,其性能直接影响前兆观测的数据质量。目前前兆数据采集器所采用的A/D转换模块多是Σ-Δ型A/D转换器,因而数据采集器的性能受限于A/D转换芯片的性能。高性能A/D转换芯片的供应容易受限,超过24位的A/D转换器在市面上十分稀缺,而且成本居高不下,严重限制了地震观测仪器的大规模使用与推广。因此,另辟蹊径研究适宜于地震前兆观测的高性能数据采集技术具有重要意义。本文提出了基于多斜积分A/D转换技术的数据采集方案。针对前兆观测低采样率、高分辨率的特点,在数据采集系统中引入积分A/D转换技术,为地震观测数据采集器的研究提出了一种较新的技术探索方式。设计了高稳定度电压基准源与高分辨率时间间隔测量电路,提高了积分的稳定性和转换的分辨率。本文主要就多斜积分A/D转换技术及其在地震前兆数据采集系统中的应用做出研究,具体工作内容如下:提出基于多斜积分A/D转换技术的数据采集方案。在双斜积分A/D转换技术的基础上,对多斜积分技术展开研究,提高转换分辨率。给出多斜积分A/D转换的硬件与软件方案。高稳定电压基准研究。以LTZ1000电压基准芯片为核心设计电压基准源,以获得高稳定性的电压基准,为积分电路提供可靠的基准电压。实验测试结果表明,该基准源的时间稳定性达到1.9ppm/h。同时,该模块可以广泛应用于其余精密测量领域。精密时间间隔测量技术研究。为了提高积分时间间隔的测量分辨率,对时间数字转换技术进行研究,完成相关硬件、软件设计,并进行测试与分析。实验测试结果表明,平均测量100次时,对于1ms以下的时间间隔测量标准差小于450ps、对于100ms以下的时间间隔测量标准差小于53ps。地震数据降噪算法研究。将小波算法与经验模态分解算法结合,提出一种改进的地震数据降噪算法,降低数据噪声,提高测量质量,并给出了算法的软件实现结果。实验结果表明,对于非平稳信号,改进算法降噪处理效果优于单一的小波降噪算法和经验模态分解降噪算法。对以上研究内容所涉及的理论方法和关键技术进行研究与讨论,提出硬件、软件部分的具体方案。设计仿真实验、测试、数值实验对方案的效果进行验证。对各模块进行功能、参数测试,对相关算法进行数值实验。结果分析表明,电压基准源稳定性及时间间隔测量分辨率满足预期,设计方案满足测量需求,改进算法的降噪效果优于单一的小波算法、经验模态分解算法,具有一定理论意义与工程应用价值。
陈峰[7](2021)在《电容层析成像系统传感器设计与图像重建》文中进行了进一步梳理电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简记ECT)技术是一种计算机断层扫描技术。该技术对封闭空间施加交变激励电压,被测物场中的导电介质产生感应电荷,均匀分布在封闭空间外部的电极从多个角度采集电容数据,再利用电容数据和灵敏度矩阵来重建封闭空间内导电介质的物质分布。ECT技术以非辐射、非侵入、耐高温、成本低、易获取过程参数等优点,被广泛应用于多相流检测和燃烧可视化检测等领域,是一种理想的无损检测技术。ECT系统的性能取决于传感器采集精度和图像重建的求解精度和速度,本文基于12电极ECT系统,对传感器设计与图像重建等关键问题展开研究,主要内容如下:详细论述了ECT系统工作原理和系统组成,对ECT的数学模型进行推导,对传感器结构进行分析,采用有限元分析法建立了测量电容值与灵敏度矩阵的关系,推导出图像重建的求解模型,为ECT系统的传感器设计和图像重建建立理论基础。针对传感器结构参数对数据采集精度的影响,首先建立了传感器敏感场的数学模型,在改变传感器激励模式、极板宽度、极板张角、径向屏蔽电极和绝缘填充材料等参数后,从静电场分布、“软场”效应等方面分析了传感器性能的变化,根据各物理参数的最优解设计了传感器。通过图像重建结果验证,优化后的传感器具有更高的性能。针对ECT系统中传感器装置对系统精度的影响,设计了一种基于光敏触发的传感器,同时采用了传输光信号和屏蔽电磁波的光窗结构,提供了电磁屏蔽和光敏元器件的保护功能。对ECT系统的数据采集模块进行分析,针对杂散电容对传感器性能的干扰,引入了内部等电驱动电缆屏蔽技术,并采用双T型开关矩阵与数字解调技术。实验结果表明,基于光敏传感器的ECT系统提高了图像的信噪比,增强了电容的输出灵敏度。为提高图像重建精度,提出了一种基于超分辨率图像特征提取的ECT快速图像重建算法。采用超分辨率图像重建模型获得超分辨率图像,基于倒角距离函数提取超分辨率的图像特征。计算图像边缘特征,以重心为极点进行极化,获得振幅直径曲线上边缘的局部极限点,确定超分辨率图像的特征点,实现了图像重建。实验结果表明,该算法可快速提取超分辨率图像特征,并有效控制了图像重建过程中边缘化效应问题。针对流型辨识总体准确率不高的问题,采用偏最小二乘方法,以12电极ECT系统正问题仿真得到的多组电容值为原始数据,基于层流、单滴流、核心流、环流4种典型流型训练了分类模型,并利用该模型实现了流型辨识。与二次判别分析和线性判别分析等分类算法相比,采用偏最小二乘方法融合线性判别分析方法具有较高的总体分类准确率。
侯川江[8](2021)在《高精度电阻应变数据采集系统设计》文中提出随着我国科学技术的发展,应变测试试验需求日益增大。在各种复杂的测量环境中,应变电测法高效可靠,设计一套采集精度高、使用方便的电阻应变数据采集系统具有重要意义。本文以高精度电阻应变测量技术为研究课题,重点研究比例式动态反馈电桥法、低噪声信号调理通道、高精度电桥激励和应变数据滤波与补偿算法四部分内容,从测量方法、硬件调理、电桥激励与数据处理四个方面优化设计,实现电阻应变数据的高精度采集。测量方法上,系统使用比例式动态反馈电桥法测量电阻应变,从原理上极大减小长线压降和激励抖动带来的应变测量误差;硬件调理方面,前置差分放大、程控放大和低通滤波等调理电路能有效抑制噪声,提高信号信噪比,为后级高精度采样转换提供保障;电桥激励方面,系统设计低噪声、高稳定度的直流电压激励用于电桥驱动,减小激励源对电桥输出信号的干扰;数据处理方面,比例测量结果经过窗口自适应滑动均值滤波,兼顾动态响应和滤波效果,并对应变测量数据进行热输出分段补偿,进一步减小测量误差。经过测试验证,本文设计的电阻应变数据采集系统可接入120~5000Ω各类电阻应变传感器30余种,实现电阻应变数据采集精度0.03%FS,2.5 V直流电压激励均方根误差不超过16.2,系统内置程控桥臂在常用阻值处示值误差不超过4.6%,其余各功能均满足设计要求,且符合实际使用需求,一定程度上解决了电阻应变计零点温漂的补偿问题、系统体积与通道数的矛盾问题和传统应变数采系统的历史遗留问题。
邓国军[9](2021)在《基于时空影像序列的大型桥梁结构全息动静性态监测方法探索》文中研究说明基于影像数据对桥梁结构服役状态进行安全监测,较传统以测点传感器为基础的监测系统具有全息、方便、经济的突出优势,并高度契合未来数字信息的发展趋势。本文在国家自然科学基金项目“基于影像轮廓线叠差分析获取桥梁全息变形及结构状态演绎方法探索(51778094)”和“基于桥面形态变化的桥梁安全状态监测方法与预警理论研究(51708068)”的资助下,本文系统研究了基于动静一体定轴旋转摄影的大型桥梁结构全息动静形态监测及损伤识别方法。主要研究工作如下:针对大型桥梁的结构行为监测,提出了定轴旋转时空序列影像采集方法。研究了定轴旋转空间序列影像基准图像坐标系建立准则,分析了定轴旋转相邻视域转角以及最大转角的约束,提出了结构动静一体影像采集策略;分析了相机旋转与影像重叠度的理论联系,推导了已知转角条件下相邻图像重叠度计算公式。设计了低成本、可调视域及高精度的结构动静一体影像采集硬件系统,分析了系统的三大误差来源,建立了相应的误差理论模型,并对误差的控制提出了相应的策略。依据结构变形连续性准则,提出静力作用下序列图像时空关系的建立方法。基于桥梁结构设计先验知识和样条拟合函数,研究了代表结构形态本质特征的本征轮廓线提取方法,构建了结构形态本征函数;以各视域本征函数为边界条件对机器视觉算法中的特征点提取进行约束,形成了结构轮廓线的追踪算法;同时,以本征函数对稠密光流算法进行约束,在保证位移追踪精度的同时减少算力的消耗;以时间、空间和角度等为参数,构建定轴旋转获取桥梁结构立面图像的时空序列影像数据集;依据各影像视域的透视关系和尺度不变特征转换,研究了序列影像空间关系的建立方法;以自锚式悬索模型桥为对象进行了多工况静力加载试验,分别用动静一体影像监测装置和百分表获取模型桥主梁挠度变化,验证了装置的精度,研究了全息形态曲线相较于有限测点数据的优势。为了提升动态影像中轮廓线的识别和追踪精度,提出一个基于边缘轮廓增强的图像超分辨率算法与摄影测量相结合的框架,将算法结构简单且效果优良的梯度提升图像超分辨率重建算法与视觉测量结合;确定了算法中决策树的深度D、收缩值v及迭代次数M等相关超参数,通过与经典浅度学习算法和深度学习算法对比,验证了该算法对结构边缘轮廓线的识别精度;为了验证该重建算法应用于位移测量的效果,设计了图像超分辨率算法与摄影测量相结合的实验框架,研究了不同重建倍率和不同位移模式下超分辨率重建算法对位移测量的提升效果。结合桥梁本征轮廓线形态函数和稠密光流算法,探索了基于分段视域桥梁视频数据获取结构边缘本征轮廓线在动载作用下的位移时程信息方法,将其解耦及时频域信息的转换运算获取各个方向的全息模态参数;研究了基于初始状态图像矩阵的视域模态透视转换方法,结合同名像素点匹配方法研究了各视域的模态坐标统一及匹配方法,形成空间影像序列获取大型桥梁结构全息模态参数的方法。以24 m长的自锚式悬索桥模型为试验对象,分别以动静一体影像监测装置和振动传感器采集模型桥的动力参数,验证该系统采集动力参数的精度,并研究了全息动力参数的特点;以李家沱大桥为对象研究了本文方法在工程实际应用中的应用特点,通过其健康监测系统验证了本文方法的有效性。结合模型桥不同工况下的结构静力全息形态和挠度曲率损伤识别方法,与常规测点位移计数据对比分析了全息挠度曲率结构损伤识别的特点;基于简支梁的数值分析,研究了高分辨率模态振型结合曲率模态理论进行结构损伤识别的特点;基于自锚式悬索模型桥多种损伤工况下的全息模态振型,与有限测点数据对比分析了全息曲率模态进行结构损伤识别的特点;针对曲率模态叠差线形作为模型桥损伤指标存在噪音较多等问题,研究了曲率模态叠差线形二次微分作为损伤识别指标的效果,并验证了其有效性。
张怀榜[10](2020)在《复杂地表区高精度地震特殊采集方法研究及应用》文中研究表明油气地震勘探的目的就是寻找国家需要的重要战略资源石油和天然气,目前国内地表相对简单地区的地震勘探程度已经很高,复杂地表区逐渐成为了油气资源的的战略接替区。复杂地表指的是地表起伏大、地震波传播速度明显低于下伏地层、岩性复杂多变的地壳的极浅表层,常见的有复杂山地、沙漠戈壁、雅丹地貌、巨厚黄土塬、滩涂水网等。复杂地表给地震勘探野外采集工作带来了极大困难,地震资料也受到了严重影响,主要表现为地震波能量衰减严重,子波频带变窄,分辨率降低,地震波场采集不充分、不均匀、不对称、连续性差,使得地震波的成像精度较低。目前,国内在复杂地表区的表层结构调查与静校正、地震波对地质目标的照明、观测系统优化设计、“采集脚印”压制等方面开展了多年攻关,取得了良好效果;也从激发和接收方面对地震波频带的拓展进行了攻关,但效果不明显;对于不均匀、不充分采集数据的地震波场恢复的研究则进展缓慢,因此,复杂地表区的地震波频带的拓展、地震波分辨率的进一步提高、波场高精度恢复和成像是需要进一步解决的问题。本文针对复杂地表造成的地震子波频带窄、旁瓣多、分辨率低和成像及反演精度低的问题,研究了频带宽度、振幅谱形态与子波分辨率之间的变化规律,指出了最高频率、频带宽度和振幅谱形态对子波分辨率的决定性作用;研究了子波频带宽度和频率成分对地震波反射系数和波阻抗反演精度的影响,以及子波频带宽度对反褶积过程中压制随机噪声的影响,着重指出了3 Hz以下低频成分和频带宽度在波阻抗反演中的重要性和频带宽度对反射系数反演和对反褶积过程中随机噪声压制作用的影响,并通过Marmousi模型对地震波反演进行了验证。为了提高地震波分辨率和成像精度,本文系统研究了具有频带宽、成像分辨率高、响应介质变化灵敏度高和信号保真度好的加速度地震信号采集理论,推导了加速度地震信号的波动方程和加速度信号交错网格有限差分方程,对比了速度与加速度信号在信号与介质物性变化关系、信号的几何与波动特征、信号频谱、信号噪声、信噪比、分辨率等方面的差异,并采用Hession和Marmousi两个地质模型,模拟了信号对浅部薄层、中、深部薄互层、楔形体、逆掩推覆体、背斜构造、不整合面、油水分界面、顶超、尖灭等地质现象的成像精度,验证了理论分析的正确性。为了更好地接收加速度信号,研发了高灵敏度陆用压电加速度检波器和激光型光纤加速度检波器,并在二维加速度地震信号采集试验和三维加速度地震信号采集应用中见到了良好效果。加速度信号的试验与应用结果显示加速度信号有效提高了地质目标的成像精度。为了提高波场恢复精度,本文探索性地研究了压缩感知稀疏地震采集方法的发展历程、基本原理、观测系统设计、稀疏地震数据波场重构和处理技术,还以中石化在新疆TFT地区进行的国内第一块压缩感知稀疏三维地震采集与波场重建试验为例,分析了压缩感知地震采集方法的应用效果,为后续稀疏地震数据采集技术的深入研究奠定了基础。本文通过研究,主要取得了以下三项成果:(1)总结出了地震波激发的优化原则:提高地震波最大频率是拓宽地震波频带的前提,低频拓展到3 Hz以下激发对波阻抗反演至关重要。在地震波频带较窄时(最高频率在70 Hz左右或低于70 Hz),应采用拓展低频的方法激发地震波,压制子波旁瓣;当地震波频带相对较宽时(最高频率大于70 Hz),应以提高最高频频率的方法激发地震波,提高地震波分辨率;激发的地震波振幅谱要有较缓的过渡带(主要是可控震源参考信号的设计),振幅谱的形态应是对称或向低频方向倾斜的。进而结合国内地震采集激发技术发展现状和已形成的成熟技术,总结形成了基于近地表多参数模型的炸药震源宽频激发方法和可控震源非线性宽频激发方法,拓宽了复杂地表区地震资料的频带。(2)研究总结了加速度地震信号采集理论,理论认为加速度信号的畸变小,保真度高,高频强,频带宽,响应杨氏弹性模量、剪切模量和密度变化的灵敏度比速度信号高,加速度信号可有效提高复杂地表区的地震勘探精度。研发了高灵敏度陆用压电加速度检波器和激光型光纤加速度检波器,检波器性能指标达到国外同类产品水平。加速度信号和新型加速度检波器的二维地震采集试验和三维地震采集应用效果显示,加速度信号显着提高了地震波的成像精度,赢得了业界广泛认可和好评。根据研究成果撰写的一篇文章发表在Applied Geophysics期刊(SCI),两篇论文分别在2019年美国圣安东尼奥第89届SEG年会和2015年湖北宜昌中国石油学会物探技术研讨会上发布,获得了三项国家发明专利和两项实用新型专利。(3)本文对压缩感知稀疏地震采集理论的研究和对中石化在新疆TFT地区的三维地震稀疏采集与重建试验分析的结果认为,贪心序贯策略下随机稀疏观测系统设计方法和基于l0和l1范数联合迭代的波场重构技术有效促进了复杂地表区地震资料信噪比和分辨率的提高,压缩感知稀疏地震采集技术、无线遥测节点采集技术、5G技术、卫星遥感实时定位技术的相互融合将是未来复杂地表区高精度地震采集技术的发展方向。
二、数据采集的精度与分辨率考虑(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、数据采集的精度与分辨率考虑(论文提纲范文)
(1)走向精确地震勘探的道路(论文提纲范文)
1 上一代高精度地震勘探道路 |
2 新一代高精度地震波成像的理论方向 |
3 精确地震波成像对“两宽一高”数据采集的需求 |
4 新一代精确地震勘探的分辨率 |
5 新一代精确地震勘探中地震波成像处理关键技术 |
6 机器学习和人工智能在新一代精确地震勘探中的可能应用 |
7 结论与讨论 |
(2)基于超快光学技术的实时测量系统研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超快光学技术简介 |
1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
1.3.1 超快实时成像系统 |
1.3.2 实时光谱测量系统 |
1.3.3 实时传感系统 |
1.4 本论文的结构安排 |
2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
2.1 色散傅里叶变换原理 |
2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
2.2 光学时间拉伸技术原理 |
2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
2.4 本章小结 |
3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
3.1 引言 |
3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
3.3.1 系统结构 |
3.3.2 相位分集仿真 |
3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
3.4.3 Tikhonov正则化 |
3.5 实验结果与讨论 |
3.5.1 相位分集测试 |
3.5.2 电放大器频率响应测试 |
3.5.3 讨论 |
3.6 本章小结 |
4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
4.1 引言 |
4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
4.2.2 差分光电探测 |
4.3 瞬时频率测量系统结构 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 单音信号测量 |
4.4.2 双音信号测量 |
4.4.3 讨论 |
4.5 本章小结 |
5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
5.1 引言 |
5.2 频谱整形和频时映射原理 |
5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
5.3.5 实验结果与分析 |
5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
5.4.1 少模光纤 |
5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
5.4.5 实验结果与分析 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本论文的研究内容与成果 |
6.2 下一步拟进行的工作 |
参考文献 |
附录 A 缩略语 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)黄土侵蚀沟道形态的高分辨率表达与分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的与意义 |
1.3 国内外研究概况综述 |
1.3.1 侵蚀沟道的相关研究 |
1.3.2 地形表达方法 |
1.3.3 侵蚀地形的高分测量与分析 |
1.3.4 黄土侵蚀地形特征要素/地形因子提取分析 |
1.3.5 存在的问题 |
1.4 研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.5 论文结构 |
第二章 研究样区与数据 |
2.1 研究区概况 |
2.2 研究样区基本概况 |
2.3 基础数据准备 |
2.3.1 高分辨率地形/影像采集方法的选定 |
2.3.2 高分辨率地形数据采集 |
2.3.3 高分辨率系列数字高程模型(DEM) |
2.3.4 高分辨率影像数据 |
2.4 基础实验软件平台 |
2.5 本章小结 |
第三章 侵蚀沟道土壤侵蚀地形指标体系及提取方法 |
3.1 侵蚀地形指标体系的确定 |
3.2 连续地形因子 |
3.2.1 坡度 |
3.2.2 坡长 |
3.2.3 曲率 |
3.2.4 坡向 |
3.3 离散地形要素 |
3.3.1 沟头 |
3.3.2 流水线 |
3.3.3 沟沿线 |
3.4 复合地形指标 |
3.4.1 坡度坡长因子 |
3.4.2 地表粗糙度 |
3.5 本章小结 |
第四章 侵蚀沟道高分辨率地形表达 |
4.1 典型样区的DEM建立 |
4.2 高程特征分析 |
4.2.1 表面特征分析 |
4.2.2 面积高程积分分析 |
4.2.3 侵蚀沟道断面分析 |
4.3 坡度特征分析 |
4.3.1 坡度统计分布 |
4.3.2 坡度空间格局 |
4.4 剖面曲率特征分析 |
4.4.1 曲率统计分布 |
4.4.2 曲率空间格局 |
4.5 本章小结 |
第五章 侵蚀沟道高分辨率提取与分析 |
5.1 数据预处理 |
5.2 分割方法设计及实验 |
5.2.1 多尺度影像分割 |
5.2.2 最优影像分割尺度的评估 |
5.2.3 最优分割尺度参数实验分析 |
5.3 侵蚀沟道的提取 |
5.3.1 侵蚀沟道分类方法的选定 |
5.3.2 特征空间构建 |
5.3.3 关键特征变量选取试验 |
5.4 实验结果分析 |
5.4.1 基于多分辨率数据集的侵蚀沟道提取结果分析 |
5.4.2 基于多分辨率数据集的分类精度评价 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于高分辨率数据的侵蚀沟道地形因子和要素提取尺度效应分析 |
6.1 多分辨率DEM的生成与精度评价 |
6.1.1 多种分辨率DEM的生成 |
6.1.2 多分辨率DEM对数据精度的影响分析 |
6.2 多分辨率DEM坡度尺度效应分析 |
6.2.1 整体流域坡度与DEM分辨率的关系 |
6.2.2 地形特征线与正负地形坡度与DEM分辨率的关系 |
6.2.3 流域坡度空间变异结构与DEM分辨率的关系 |
6.3 多分辨率DEM流水线提取尺度效应分析 |
6.3.1 流水线空间格局与DEM分辨率的关系 |
6.3.2 流水线统计特征与DEM分辨率的关系 |
6.4 多分辨率DEM坡度坡长因子尺度效应分析 |
6.4.1 LS因子空间格局与DEM分辨率的关系 |
6.4.2 LS因子统计分布与DEM分辨率的关系 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与讨论 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 讨论 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)激光雷达几何重叠因子自校正技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 激光雷达大气探测技术 |
1.1.2 激光雷达系统构成 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 激光雷达发展现状 |
1.2.2 几何重叠因子自校正技术国内外发展现状 |
1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
2 激光雷达几何重叠因子影响因素分析 |
2.1 激光雷达系统及大气探测基本原理 |
2.1.1 米散射激光雷达系统 |
2.1.2 激光雷达方程 |
2.2 激光雷达几何重叠因子计算及实验测定 |
2.2.1 激光雷达几何重叠因子计算模型 |
2.2.2 光轴平行情况下几何重叠因子影响因素分析 |
2.2.3 光轴不平行情况下几何重叠因子影响因素分析 |
2.2.4 实验法测定激光雷达系统的几何重叠因子 |
2.3 激光雷达几何重叠因子对回波信号的影响分析 |
2.3.1 光轴平行情况下几何重叠因子对回波信号的影响 |
2.3.2 光轴不平行情况下几何重叠因子对回波信号的影响 |
2.4 本章小结 |
3 激光雷达几何重叠因子自校正系统设计 |
3.1 几何重叠因子自校正系统搭建思路 |
3.2 几何重叠因子自校正硬件系统设计 |
3.2.1 激光发射光轴的二维倾角调节平台设计 |
3.2.2 倾角调节平台极限保护系统设计 |
3.2.3 激光脉冲强度监测校正系统 |
3.3 几何重叠因子校正方法 |
3.3.1 光轴粗扫描时序设计 |
3.3.2 光轴细扫描时序设计 |
3.3.3 几何重叠因子的自校正判据设计 |
3.4 几何重叠因子自校正软件系统设计 |
3.4.1 大气回波信号采集及处理软件设计 |
3.4.2 发射系统光轴校正软件设计 |
3.5 本章小结 |
4 几何重叠因子自校正系统性能测试及大气探测实验 |
4.1 几何重叠因子自校正系统性能测试 |
4.1.1 单轴扫描系统测试 |
4.1.2 双轴扫描系统测试 |
4.2 激光雷达大气探测实验 |
4.3 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 研究展望 |
5.2.1 扫描时序及数据处理算法优化 |
5.2.2 时序同步优化 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(5)无线低功耗节点式地震采集系统关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外节点式地震采集仪器的发展现状 |
1.2.1 国外节点式地震采集仪器的发展现状 |
1.2.2 国内节点式地震采集仪器的发展现状 |
1.3 节点式地震仪器的应用现状和存在的问题 |
1.3.1 节点式地震仪在主动源勘探中的应用现状 |
1.3.2 节点式地震仪在被动源勘探中的应用现状 |
1.3.3 节点式地震仪在主、被动源探测中面临的问题 |
1.4 研究目的和意义 |
1.5 论文研究内容和结构安排 |
1.5.1 论文研究内容 |
1.5.2 论文结构安排 |
第2章 节点地震仪在主、被动源勘探方法中的应用及需求分析 |
2.1 引言 |
2.2 节点地震仪在主动源勘探方法中的应用及施工流程 |
2.2.1 二维、三维地震勘探方法 |
2.2.2 节点式地震仪在主动源勘探方法中的施工流程 |
2.3 节点地震仪在被动源勘探方法中的应用及施工流程 |
2.3.1 微动探测技术 |
2.3.2 短周期密集地震探测法 |
2.3.3 节点式地震仪在被动源勘探方法中的施工流程 |
2.4 主、被动源勘探方法对节点式地震仪的需求分析 |
2.4.1 主、被动源勘探方法对节点地震仪的采集性能需求分析 |
2.4.2 主、被动源勘探方法对节点地震仪的功耗需求分析 |
2.4.3 主、被动源勘探方法对节点地震仪的时间同步性能需求分析 |
2.4.4 主、被动源勘探方法对节点地震仪的数据质量监控需求分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 低功耗高精度采集系统设计及实现 |
3.1 引言 |
3.2 系统架构与总体设计方案 |
3.2.1 系统架构 |
3.2.2 总体设计方案 |
3.3 低噪声、高精度微弱信号采集系统设计 |
3.3.1 地震检波单元 |
3.3.2 模拟信号采集通道噪声分析 |
3.3.3 低噪声模拟信号调理电路设计 |
3.3.4 高分辨率模数转换器的选择 |
3.3.5 高精度数据采集单元设计 |
3.4 系统工作模式及功耗分析 |
3.4.1 系统工作模式 |
3.4.2 系统功耗分析 |
3.5 系统的低功耗设计 |
3.5.1 微控制器低功耗设计 |
3.5.2 GPS低功耗设计 |
3.5.3 SD卡低功耗设计 |
3.5.4 无线监控单元低功耗设计 |
3.5.5 以太网单元低功耗设计 |
3.5.6 低功耗电源管理单元设计 |
3.6 测试结果及分析 |
3.6.1 噪声水平测试 |
3.6.2 动态范围及信噪比 |
3.6.3 谐波失真水平测试 |
3.6.4 频率响应测试 |
3.6.5 功耗测试 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于分时索引插值截距的高精度时间同步技术 |
4.1 引言 |
4.2 节点采集系统时间同步设计 |
4.2.1 采集系统的时间同步架构分析 |
4.2.2 高精度时间同步结构设计 |
4.3 采集系统时间同步精度性能分析 |
4.4 测试结果及分析 |
4.4.1 时间同步稳定性测试 |
4.4.2 场地同步性实验 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于能耗均衡的无线数据质量监控系统设计 |
5.1 引言 |
5.2 节点地震仪中的无线通信技术及网络架构 |
5.2.1 节点地震仪中的无线通信技术 |
5.2.2 节点地震仪中的无线网络架构 |
5.3 无线传感网中的能耗均衡技术 |
5.4 基于GEIWSR-III的无线网络架构设计及网络模型构建 |
5.4.1 无线网络架构设计 |
5.4.2 网络模型与符号说明 |
5.5 能量均衡算法设计及无线数据质量监控方法 |
5.5.1 距离计算 |
5.5.2 组簇 |
5.5.3 多跳路由 |
5.5.4 无线数据质量监控与数据融合 |
5.6 .无线通讯网络仿真与测试 |
5.6.1 无线数据质量监控测试 |
5.6.2 分簇与路由功能测试 |
5.6.3 网络性能对比 |
5.6.4 性能分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 节点式地震采集系统研制及实验 |
6.1 引言 |
6.2 轻便化节点式无线低功耗节点式采集系统研制 |
6.3 海量数据回收系统研制 |
6.3.1 地震数据量分析 |
6.3.2 数据回收系统设计 |
6.4 一致性测试实验 |
6.5 吉林松原探测实验 |
6.5.1 区域地质概况 |
6.5.2 场地仪器布置 |
6.5.3 主动源勘探结果 |
6.5.4 被动源勘探结果 |
6.6 系统技术指标对比 |
6.7 本章小结 |
第7章 总结及展望 |
7.1 研究工作总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 后续工作展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读博士期间科研成果 |
致谢 |
(6)基于多斜积分的高精度地震前兆数据采集关键技术研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 数据采集系统的研究现状 |
1.2.2 积分型A/D转换技术的研究现状 |
1.2.3 精密时间间隔测量技术的研究现状 |
1.2.4 地震信号降噪技术的研究现状 |
1.3 本文主要内容与章节安排 |
1.3.1 本文的主要内容 |
1.3.2 本文的章节安排 |
1.4 本章小结 |
第二章 总体方案及关键技术研究 |
2.1 数据采集总体方案 |
2.2 积分型A/D转换技术 |
2.2.1 A/D转换技术 |
2.2.2 积分型A/D转换技术 |
2.2.3 多斜积分技术 |
2.3 精密时间间隔测量技术 |
2.3.1 直接计数法 |
2.3.2 内插法 |
2.3.3 游标法 |
2.3.4 延迟线法 |
2.4 地震数据降噪算法 |
2.4.1 傅里叶变换降噪算法 |
2.4.2 短时傅里叶变换降噪算法 |
2.4.3 小波阈值算法 |
2.4.4 经验模态分解算法 |
2.4.5 改进算法研究 |
2.5 技术路线 |
2.6 本章小结 |
第三章 基准源及数据采集硬件方案研究 |
3.1 硬件整体方案 |
3.2 基准源模块 |
3.3 基准电压放大电路 |
3.4 滤波模块 |
3.5 积分模块 |
3.6 时间间隔测量模块 |
3.7 数字隔离电路 |
3.8 微处理器 |
3.9 电源模块 |
3.9.1 电源类型 |
3.9.2 供电电流分析 |
3.9.3 电源电路设计 |
3.10 存储模块 |
3.11 PCB设计 |
3.11.1 层叠设计 |
3.11.2 PCB布局 |
3.11.3 PCB布线 |
3.11.4 规则检查与生产 |
3.11.5 焊接与测试 |
3.12 本章小结 |
第四章 数据采集软件方案研究 |
4.1 嵌入式软件研究 |
4.1.1 嵌入式软件总体方案 |
4.1.2 积分控制程序 |
4.1.3 时间间隔测量程序 |
4.1.4 数据存储程序 |
4.2 数据降噪软件研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 实验与分析 |
5.1 仿真实验分析 |
5.1.1 基准电压放大电路仿真 |
5.1.2 滤波电路仿真 |
5.1.3 积分电路仿真 |
5.2 电源测试 |
5.2.1 电源电压测试 |
5.2.2 纹波测试 |
5.3 电压基准源测试 |
5.4 时间间隔测量测试 |
5.4.1 SPI通信测试 |
5.4.2 测量范围 2 |
5.4.3 测量范围 1 |
5.4.4 提高测量精确度的平均算法 |
5.5 数据处理算法实验与结果分析 |
5.5.1 降噪效果对比实验 |
5.5.2 实际地震信号降噪实验 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 分析与展望 |
致谢 |
参考文献 |
(7)电容层析成像系统传感器设计与图像重建(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 两相流的概念 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 ECT系统的现状 |
1.3.2 传感器研究现状 |
1.3.3 数据采集系统研究现状 |
1.3.4 图像重建研究现状 |
1.4 课题来源及研究内容 |
1.5 论文组织结构 |
第2章 ECT系统的结构与理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 ECT系统的组成 |
2.3 ECT系统理论基础 |
2.4 ECT系统的数学模型 |
2.4.1 ECT系统正问题模型 |
2.4.2 有限单元法模型 |
2.4.3 ECT反问题数学模型 |
2.5 电容传感器结构 |
2.6 ECT图像重建 |
2.6.1 ECT图像重建标准 |
2.6.2 ECT图像重建算法 |
2.7 本章小结 |
第3章 ECT系统敏感场数值计算与传感器结构优化 |
3.1 引言 |
3.2 传感器结构 |
3.3 传感器敏感场剖分 |
3.4 影响传感器性能的物理参数分析 |
3.5 传感器激励模式的分析 |
3.6 模拟条件设置 |
3.7 仿真实验 |
3.8 本章小结 |
第4章 ECT系统光敏传感器设计 |
4.1 引言 |
4.2 基于光敏技术的电容式传感器的设计 |
4.2.1 基于弱光信号的电容测量电路 |
4.2.2 等电位键合电缆驱动电路的设计 |
4.2.3 仿真/数字调节电路 |
4.3 传感器性能检测和系统分析 |
4.3.1 基于传感器的性能检测 |
4.3.2 基于光敏技术的传感器ECT抗噪测试 |
4.3.3 基于不同激励模式的ECT敏感性测试 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于超分辨率图像特征的ECT系统快速重建算法 |
5.1 引言 |
5.2 超分辨率图像重建模型 |
5.3 超分辨率图像的局部边缘特征提取 |
5.3.1 倒角匹配指标 |
5.3.2 基于类倒角距离的局部边缘轮廓特征函数 |
5.4 几何重心的计算 |
5.5 边缘点的极化 |
5.6 确定图像边缘的局部特征点 |
5.7 实验分析 |
5.7.1 算法验证 |
5.7.2 实验结果分析 |
5.8 本章小结 |
第6章 基于偏最小二乘法的ECT系统流型辨识 |
6.1 引言 |
6.2 偏最小二乘法流型分类与电容向量降维 |
6.2.1 偏最小二乘法原理 |
6.2.2 基于偏最小二乘的流型分类方法 |
6.2.3 基于偏最小二乘的特征降维 |
6.3 实验分析 |
6.3.1 流型辨识 |
6.3.2 特征可视化对比 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)高精度电阻应变数据采集系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 电阻应变数采系统的发展现状与发展趋势 |
1.2.1 国内外电阻应变数采系统发展现状 |
1.2.2 电阻应变数采系统发展趋势 |
1.3 电阻应变数采系统设计难点 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 论文的结构安排 |
第二章 高精度电阻应变数采系统总体方案设计及相关原理 |
2.1 系统的功能与性能指标 |
2.1.1 系统功能设计 |
2.1.2 系统性能指标 |
2.2 系统总体设计方案 |
2.3 比例式动态反馈电桥法 |
2.3.1 电阻应变计工作原理概述 |
2.3.2 比例式动态反馈电桥法测量应变 |
2.4 系统硬件总体设计方案 |
2.4.1 硬件总体架构 |
2.4.2 硬件模块化方案设计与关键参数分析 |
2.5 系统软件总体设计方案 |
2.5.1 软件层次架构 |
2.5.2 软件总体设计 |
2.6 本章小结 |
第三章 高精度电阻应变数据采集系统硬件设计 |
3.1 系统硬件设计方案 |
3.2 信号调理与比例式采样转换模块设计 |
3.2.1 前置差分放大电路设计 |
3.2.2 程控增益放大电路设计 |
3.2.3 比例式采样转换电路设计 |
3.3 电桥激励模块设计 |
3.4 程控桥臂模块设计 |
3.5 自动调零模块设计 |
3.6 存储模块设计 |
3.7 交互与控制电路设计 |
3.7.1 控制电路设计 |
3.7.2 交互电路设计 |
3.8 电阻应变传感器接入方式设计 |
3.9 本章小结 |
第四章 高精度电阻应变数据采集系统软件设计 |
4.1 数据处理算法 |
4.1.1 窗口自适应滑动均值滤波算法设计 |
4.1.2 电阻应变计热输出分段补偿算法设计 |
4.2 应用层软件设计 |
4.3 仪器层软件设计 |
4.3.1 主控软件设计 |
4.3.2 副控软件设计 |
4.4 驱动层软件设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 系统测试结果与分析 |
5.1 测试平台搭建 |
5.2 系统功能与性能指标测试 |
5.2.1 电阻应变数据采集测试 |
5.2.2 电桥激励测试 |
5.2.3 自动调零测试 |
5.2.4 内置程控桥臂测试 |
5.2.5 上位机功能测试 |
5.2.6 系统存储功能测试 |
5.3 测试结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
附录A 测试平台与系统下位机照片 |
附录B 应变采集精度测试完整数据表 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(9)基于时空影像序列的大型桥梁结构全息动静性态监测方法探索(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 桥梁结构状态监测既有方法 |
1.2.1 常规安全监测方法 |
1.2.2 桥梁长期健康监测进展 |
1.3 基于机器视觉的桥梁健康监测方法研究现状 |
1.3.1 桥梁结构局部状态监测 |
1.3.2 桥梁结构整体状态监测 |
1.4 桥梁结构长期状态监测问题探讨 |
1.5 本文主要研究工作 |
1.5.1 本文主要研究内容 |
1.5.2 本文研究技术路线 |
第二章 大型桥梁动静形态监测的时空序列影像获取方法 |
2.1 定轴旋转采集桥梁结构动静影像数据的方法 |
2.1.1 桥梁状态时空序列影像数据采集方案 |
2.1.2 空间序列影像重叠度的几何关系 |
2.1.3 转动视域的角度约束 |
2.2 动静一体影像监测系统构成与应用 |
2.2.1 动静一体影像监测系统构成 |
2.2.2 针对自锚式悬索模型桥的动静影像采集 |
2.3 定轴旋转摄影系统误差分析 |
2.3.1 相机的标定 |
2.3.2 图像序列投影中心偏移误差及纠正方法 |
2.3.3 模糊度对位移监测的影响及处理方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 定轴旋转摄影获取桥梁轮廓线全息变形方法 |
3.1 基于影像轮廓线的结构本征形态函数建立 |
3.1.1 结构影像特征提取既有方法及问题 |
3.1.2 结构本征轮廓线获取方法 |
3.2 定轴旋转时空序列图像间的关系 |
3.2.1 时空序列静态影像数据集 |
3.2.2 空间序列图像关系的建立 |
3.3 主梁本征形态函数约束下的轮廓线位移追踪算法 |
3.3.1 基于本征形态函数的特征点提取算法 |
3.3.2 基于稠密光流算法的改进位移追踪方法 |
3.4 桥梁轮廓线全息变形获取的试验验证 |
3.4.1 模型悬索桥加载试验与测试 |
3.4.2 主梁轮廓线全息变形分析与结果验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于图像边缘增强的结构位移追踪精度提升方法 |
4.1 结构图像边缘增强的超分辨率算法 |
4.1.1 图像超分辨率重建理论 |
4.1.2 梯度提升的结构图像边缘增强 |
4.2 结构图像边缘增强试验验证 |
4.2.1 试验数据与参数优化 |
4.2.2 模型桥试验图像超分辨率结果对比 |
4.3 结构位移追踪精度提升试验验证 |
4.3.1 视觉测量试验设计 |
4.3.2 试验结果及分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于定轴旋转视频获取大型桥梁全息模态的方法 |
5.1 基于动态影像的结构模态参数获取方法 |
5.1.1 视频数据的结构动态特征模态描述 |
5.1.2 基于视频的结构模态提取 |
5.2 空间序列影像获取桥梁全息模态参数方法 |
5.2.1 大型桥梁结构全息轮廓线的追踪方法 |
5.2.2 基于同名像素点的时空序列影像关系 |
5.3 悬索桥模型的动力试验验证 |
5.3.1 动力试验与测试方法 |
5.3.2 模型桥频率的提取 |
5.3.3 桥梁结构全息模态振型提取 |
5.4 定轴旋转视频获取李家沱大桥全息模态参数应用研究 |
5.4.1 李家沱大桥数据采集方法 |
5.4.2 李家沱大桥全息模态获取与验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于结构动静全息形态变化的损伤识别方法 |
6.1 结构损伤引起的静力形态变化特征 |
6.1.1 结构损伤引起的挠度曲率变化 |
6.1.2 基于主梁全息变形的损伤识别 |
6.2 结构损伤引起的动力形态参数变化 |
6.2.1 结构损伤引起的曲率模态变化 |
6.2.2 表征主梁损伤的动力模态参数选取 |
6.3 基于悬索桥模型试验的结构损伤识别验证 |
6.3.1 基于全息曲率模态的损伤识别验证 |
6.3.2 基于曲率模态叠差线形的损伤识别改进方法 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论及展望 |
7.1 本文主要工作与结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
致谢 |
(10)复杂地表区高精度地震特殊采集方法研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 复杂地表地震采集的研究现状 |
1.2.2 子波分辨率及地震波反演的研究现状 |
1.2.3 加速度地震信号研究现状 |
1.2.4 压缩感知地震稀疏采集方法研究现状 |
1.3 研究存在的科学问题 |
1.4 主要研究内容和技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.5 论文结构与主要贡献 |
1.5.1 论文章节安排 |
1.5.2 主要贡献 |
第2章 基于子波分辨率和地震波反演与频谱变化关系的宽频激发方法 |
2.1 子波振幅谱与分辨率的关系 |
2.1.1 相似形态振幅谱对地震子波分辨率的影响 |
2.1.2 不同形态振幅谱对地震子波分辨率的影响 |
2.2 子波频宽与地震波反演的关系 |
2.2.1 子波频宽对反演的影响 |
2.2.2 地震波反演模拟与分析 |
2.3 地震采集中改善地震子波属性的途径 |
2.4 宽频地震波激发方法 |
2.4.1 基于近地表多参数模型的炸药震源的宽频激发 |
2.4.2 可控震源非线性扫描宽频激发 |
第3章 加速度地震信号理论分析 |
3.1 加速度信号波动方程 |
3.1.1 弹性波方程 |
3.1.2 声波方程 |
3.1.3 弹性介质SV和SH波方程 |
3.2 加速度信号特征分析 |
3.2.1 加速度信号在弹簧阻尼振动系统中的响应特征 |
3.2.2 加速度信号与弹性介质的物性关系 |
3.2.3 信号波形与波动特征 |
3.2.4 分辨率与信噪比分析 |
3.3 加速度信号有限差分波场模拟 |
3.3.1 交错网格有限差分 |
3.3.2 稳定性条件分析 |
3.3.3 模型验证与效果分析 |
第4章 加速度地震信号的试验与应用 |
4.1 陆用压电加速度检波器的研制 |
4.1.1 陆用压电检波器工作原理 |
4.1.2 陆用压电检波器的设计、制作与封装 |
4.1.3 陆用压电检波器的测试 |
4.2 激光型光纤加速度检波器的研制 |
4.2.1 检波器基本原理及单分量结构 |
4.2.2 检波器的制作与封装测试 |
4.3 二维加速度地震信号采集试验 |
4.4 宽线二维和高密度三维加速度地震信号采集应用与效果 |
第5章 压缩感知地震稀疏采集方法探索 |
5.1 压缩感知基本原理 |
5.1.1 压缩感知理论 |
5.1.2 信号的稀疏采样 |
5.1.3 信号的稀疏表达 |
5.1.4 信号的重构 |
5.2 基于压缩感知的非规则观测系统设计 |
5.3 地震信号的稀疏表达 |
5.4 压缩感知高密度数据重建处理技术 |
5.5 现场应用效果分析 |
5.5.1 工区概况 |
5.5.2 压缩感知观测系统设计 |
5.5.3 野外采集数据分析 |
5.5.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的学术成果 |
四、数据采集的精度与分辨率考虑(论文参考文献)
- [1]走向精确地震勘探的道路[J]. 王华忠,盛燊. 石油物探, 2021(05)
- [2]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]黄土侵蚀沟道形态的高分辨率表达与分析[D]. 吴江. 西北大学, 2021
- [4]激光雷达几何重叠因子自校正技术研究[D]. 徐鑫鑫. 西安理工大学, 2021
- [5]无线低功耗节点式地震采集系统关键技术研究[D]. 田入运. 吉林大学, 2021(01)
- [6]基于多斜积分的高精度地震前兆数据采集关键技术研究[D]. 李晓杉. 中国地震局地震研究所, 2021(01)
- [7]电容层析成像系统传感器设计与图像重建[D]. 陈峰. 哈尔滨理工大学, 2021
- [8]高精度电阻应变数据采集系统设计[D]. 侯川江. 电子科技大学, 2021(01)
- [9]基于时空影像序列的大型桥梁结构全息动静性态监测方法探索[D]. 邓国军. 重庆交通大学, 2021
- [10]复杂地表区高精度地震特殊采集方法研究及应用[D]. 张怀榜. 成都理工大学, 2020