摘要：井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据,相比于其他通信方式,具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点,在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景,是发展智能油田的关键技术之一。该文主要综述20世纪90年代以来关于周期性管柱信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程和主要结论,并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理,为后续的技术改进提供依据。

摘要：以烧结金属纤维多孔材料为对象,研究了材料的非线性静流阻特性,以及在高声强下的吸声特性。提出了通过线化的奥森方程,推导Forchheimer关系中非线性系数的方法,得到半经验的非线性流阻模型,并给出了相关的实验对比;结合非线性流阻模型和Umnova-Attenborough的声学模型,进而预测金属纤维材料在高声强下的非线性吸声性能,并与实验做了比较,结果比较一致。同时,也对纤维多孔材料非线性吸声机理做了一些简要阐述。所提的预测方法对纤维吸声材料的设计和优化有一定指导意义,尤其是在高声强环境中。

摘要：声波远程探测需要低频大功率发射和宽频带接收技术,从而使得仪器看得远、看得清。目前,采用单脉冲的激励方式,需要增加发射脉宽或者提高发射电压来提高发射能量。而增加发射脉宽会降低成像分辨率,提高发射电压又对发射换能器提出了新的挑战。该文在现有换能器基础上,提出并采用线性调频脉冲信号激励换能器的方法,以提高探测距离和精度。具体采用DDS技术产生线性调频脉冲信号并由FPGA实现;采用高效的D类放大器来最大化功率;采用一个全桥电路实现了两路发射控制。测井表明,设计的电路能稳定有效地工作,相对于单脉冲发射电路而言,它得到了更好的成像效果图像。该文工作为远程声波探测测井仪器的自主研发提供了一种技术参考。

摘要：X射线无损检测是进行焊缝焊接质量检查的重要方法,为了提高射线评片效率和准确率,本文提出了基于轻量化YOLO网络的实时X射线焊缝缺陷检测方法。首先,在分析焊缝射线检测图像特征的基础上,为提升焊缝图像缺陷检测精度与速度,设计了级联缺陷检测模型,先使用经过轻量化设计的焊缝定位网络定位缺陷集中分布的焊缝区域,再使用滑窗裁剪操作,将切割的小图输入到缺陷检测网络中进行精准的缺陷检测。然后,为了应对缺陷样本过少导致的网络过拟合问题,本文提出了基于负样本正常图像的Copy-Pasting数据增强策略,提升了缺陷检测精度。实验结果表明,本文提出的方法能够有效降低网络模型大小,同时mAP0.5达到99.5%,精确率99.8%,召回率99.6%,检测速度在20 frame/s至33 frame/s,能够满足实时辅助评片的要求。

摘要：为了提高声场模型的计算效率以满足当前水声研究对声场计算速度的要求,针对对称多处理器集群系统多节点并且节点内存在多个处理器的特点,利用共享存储模型OpenMP和消息传递编程模型MPI(Message Passing Inter-face)对声学计算模型RAM(Range-dependent Acoustic Model)进行并行编程,构建了并行计算平台,实现了RAM模型在对称多处理器集群系统上节点间和节点内两级并行,并通过实验对该平台的性能进行了测试。实验结果表明,RAM模型适用于并行计算,该并行计算方法具有很高的并行效率,可以大幅度提高声场计算速度。

摘要：为实现水声传播损失高效准确计算,以满足工程应用要求,基于南海某深水海域水声调查数据研究改进拖曳声源深海传播损失算法。首先,对信号时间序列分析发现:深海多途传播结构显著,可分为直达波、第一二次海底反射波,信号幅度逐渐减小,海面反射波与直达波重叠;目标信号中心频率产生多普勒频移,与声源拖曳速度对应较好;"单频"正弦信号并非单一频点上的声信号,为一窄带功率谱,谱峰对应信号中心频率。进而,从信号识别及多途效应处理两方面对算法进行改进:基于功率谱频带分布,设计Butterworth滤波器带通截止频率,从频域上滤除噪声信号;依据环境噪声电压幅值,制定其判定标准,从时域剔除与目标信号同频带噪声信号。算法改进后可较好适应低信噪比环境下多途拖曳声源信号能量计算,快速高精度得到传损失数据。

摘要：针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低导致超声回波信噪比(SNR)差这一问题,基于相位编码脉冲压缩技术,讨论了匹配滤波器及旁瓣抑制滤波器的设计及其在电磁超声检测中的实现。选用典型二相编码信号-巴克码作为激励信号,分析了不同码长、载波周期数的巴克码信号对电磁超声导波检测脉冲压缩效果的影响,并研究了旁瓣抑制算法的效果。以含人工预制裂纹的7075航空铝合金薄板为检测对象,选用SH;模态电磁超声导波换能器对比了单频正弦信号激励方式与巴克码脉冲压缩技术获得的缺陷回波信号信噪比。结果表明,采用巴克码脉冲压缩后超声回波的信噪比较单频正弦激励方式至少提高了7.2 dB,且巴克码脉冲压缩技术能探测出单频正弦激励方式而不能可靠检出的小裂纹(长×宽×深为10.0 mm×1.0 mm×0.25 mm)。将相位编码压缩技术应用于电磁超声导波检测,可达到增加EMAT提离和减小同步平均次数的目的,能满足在线快速检测的需求。

摘要：为了保障潜水器安全回收,设计了基于移动单信标测距的载人潜水器回收定位算法,并进行了系统可观测性分析。该算法无需事先布放海底基阵,利用船尾吊放通信机与潜水器的距离信息实现潜水器定位。首先利用母船GPS信息、船艏向信息和放缆长度估计吊放通信机位置,然后通过通信机和潜水器之间的成对距离信息进行潜水器位置初始化,最后利用扩展卡尔曼滤波进行潜水器位置追踪。试验数据处理的结果表明,算法定位误差在3%以内,定位结果能较好拟合超短基线定位系统,可以为载人潜水器回收提供有效的辅助定位。

摘要：提出了多层圆弧阵三维前视声纳的几何设计,利用圆弧波束形成和旋转不变子空间算法,分析了基元幅相扰动下声纳的方位估计性能。首先建立了多层圆弧阵三维前视声纳的阵列结构模型,利用远场阵列模型和海底混响扰动叠加定理,依次推导了基元幅相扰动下,水平向圆弧波束输出和垂直向波束内方位估计结果的理论表达式,并得到了垂直方位估计误差的理论结果。然后仿真分析了基元幅相扰动下三维前视声纳的垂直方位估计误差和空间分辨能力,并与理论结果进行了对比。理论分析与数值仿真表明,相同的基元幅相扰动下,多层圆弧阵三维前视声纳垂直角度估计均方误差约为半波长基元对应的单通道估计结果的1/(2M 0)(M 0为圆弧波束形成基元数)。此外,在假定基元幅相误差为互相独立的随机变量且均满足高斯分布时,当幅度误差标准差小于0.1、相位误差标准差小于10°的条件下,三维前视声纳的实际空间分辨能力与理论分辨率吻合。

摘要：论证了用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统的总体方案,其拖曳方式选择是其核心问题之一,重力型拖体操作方便但稳定性差,弱正浮力型拖体稳定性好而操作复杂。首先论证了两型声学深拖的运动性能,分析了提升重力型拖体稳定性的措施,结果表明,重力型拖体俯仰运动稳定性显著弱于弱正浮力型拖体,并且各项改善措施对于稳定性提高不显著。其次对测深侧扫声呐、多波束测深声呐、浅地层剖面仪和声多普勒测速仪等声学深拖系统主要搭载声呐开展分析,准定量的得到对拖曳平台稳定性的要求。综合考虑拖体稳定性、配套装备要求、开发经验和成本等因素,为了获得更好的探测结果,最终确定采用弱正浮力型拖曳系统,并给出了系统的总体设计方案。