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海洋勘探中近场数据的分析研究

工程地球物理学报 2018年第6期15卷 726-732页

作者：赵亮李慧龙石孟常马德志吴超陈磅中海油田服务股份有限公司物探事业部天津塘沽300451

在海洋勘探中,空气枪是主要震源,能否为震源进行有效地质控直接影响采集地震资料的品质。首先对近场检波器进行了简单介绍,在此基础上阐述了近场数据的来源及主要作用,通过子波模拟和实例对比分析的方法介绍了近场数据的应用情况。通过... 详细信息

在海洋勘探中,空气枪是主要震源,能否为震源进行有效地质控直接影响采集地震资料的品质。首先对近场检波器进行了简单介绍,在此基础上阐述了近场数据的来源及主要作用,通过子波模拟和实例对比分析的方法介绍了近场数据的应用情况。通过实际生产中的应用表明,近场数据可以高效质控气枪震源的状态,有益于保证地震资料的质量和提高作业效率。近场数据在海洋地震勘探中具有十分重要的作用和实际意义。

关键词：空气枪震源气枪阵列近场数据近场子波远场子波子波模拟

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声波移动障碍反散射问题研究

长春理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期47卷 121-127页

作者：常丽敏孟品超长春理工大学数学与统计学院长春130022

研究一种具有Dirichlet边界条件的时域声波移动障碍反散射问题。首先对时域波动方程进行求解,在有限观测时间内对移动障碍物采集动态声波近场数据;其次建立一个时域声波移动障碍反散射问题的神经网络模型,该模型将时域近场数据作为输入... 详细信息

研究一种具有Dirichlet边界条件的时域声波移动障碍反散射问题。首先对时域波动方程进行求解,在有限观测时间内对移动障碍物采集动态声波近场数据;其次建立一个时域声波移动障碍反散射问题的神经网络模型,该模型将时域近场数据作为输入序列,已知形状的移动障碍物位置参数作为输出序列,求解该反散射问题;最后对于不同移动速度的情况,有效地反演出移动障碍物的位置和轨迹。数值实验表明了该方法的有效性。

关键词：时域声波反散射问题移动障碍物多层前馈神经网络近场数据

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一种强电磁设备低频辐射特性等效建模方法

电工技术学报 2023年第20期38卷 5354-5368页

作者：陈豪刘其凤李永明黄琛张淮清重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 中国舰船研究设计中心电磁兼容性重点实验室武汉430064

随着高开关频率的新型电力电子器件广泛应用到舰船等平台上的强电磁设备中,强电磁设备产生的低频辐射会对平台上的敏感设备产生严重的影响,因此必须对强电磁设备的低频辐射特性进行准确建模表征,支撑开展强电磁设备低频场分布特征的量... 详细信息

随着高开关频率的新型电力电子器件广泛应用到舰船等平台上的强电磁设备中,强电磁设备产生的低频辐射会对平台上的敏感设备产生严重的影响,因此必须对强电磁设备的低频辐射特性进行准确建模表征,支撑开展强电磁设备低频场分布特征的量化预测,以便提升整个平台的电磁兼容性能。传统等效偶极子法在对大尺寸辐射源进行等效建模时,存在偶极子阵列所需的等效偶极子源数量多,高度、位置选择困难等问题。为解决上述问题,该文提出一种基于自适应差分进化算法的强电磁设备低频辐射特性等效偶极子建模的方法。该方法从强电磁设备附近的近场辐射特性测试数据出发,将强电磁设备低频辐射等效为分布在多个区域的偶极子阵列组合的分布式辐射源,并通过自适应差分进化算法优化各区域偶极子阵列的数量、位置以及高度等等效源参数,并通过试验和算例验证该方法可在满足一定精度条件下,能大幅度减小偶极子数量,得到强电磁设备最优的低频分布式等效源模型。

关键词：低频辐射干扰等效源法三维磁偶极子阵列自适应差分进化算法近场数据

基于固定能量的散射数据反演量子位势支集的直接抽样法

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基于固定能量的散射数据反演量子位势支集的直接抽样法

作者：李欣育黑龙江大学

学位级别：硕士

反散射问题是声学、电磁学及量子散射领域中一类重要的反问题,该问题是由测量的散射场的近场或远场数据来反演散射体的位置、形状及材料特性.本文考虑定态Schr?dinger方程的反散射问题,假设量子位势具有紧支集.我们研究利用固定能量下... 详细信息

反散射问题是声学、电磁学及量子散射领域中一类重要的反问题,该问题是由测量的散射场的近场或远场数据来反演散射体的位置、形状及材料特性.本文考虑定态Schr?dinger方程的反散射问题,假设量子位势具有紧支集.我们研究利用固定能量下的散射数据来反演位势支集的直接抽样法.首先针对现有文献中由近场数据来反演量子位势支集的直接抽样法没有数值研究这一现状,我们补充了数值算例,验证了方法的有效性.其次构造了利用远场数据反演量子位势支集的直接抽样法.通过构造一个取值介于0和1之间的示性函数,定性地说明若选取的抽样点对应的示性函数值较大,则该抽样点可能落在位势支集内,反之则落在位势支集外的可能性更大.数值算例说明了该方法的可行性.该方法中的示性函数只涉及内积运算,数值实现操作简单.此外,该方法一般只需一个或几个入射方向对应的远场数据即可得到较好的反演效果,且对噪声不敏感,是比较稳定的反演算法.

关键词：反散射直接抽样法 Schr?dinger方程量子散射近场数据远场数据

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声学中介质反问题的数值计算

声学中介质反问题的数值计算

作者：陈福翠黑龙江大学

学位级别：硕士

声波和电磁波的散射和反散射理论是数学物理中的一个重要研究领域，被广泛应用于雷达、声纳、医学cT成像、材料的无损探伤、石油勘探等领域。正散射问题是由已知散射体或非均匀介质的信息去求散射场的分布，逆散射问题则是由散射场的远... 详细信息

声波和电磁波的散射和反散射理论是数学物理中的一个重要研究领域，被广泛应用于雷达、声纳、医学cT成像、材料的无损探伤、石油勘探等领域。正散射问题是由已知散射体或非均匀介质的信息去求散射场的分布，逆散射问题则是由散射场的远场或近场的信息来确定障碍或非均匀介质的性质。本文以客观世界普遍存在的可穿透的非均匀介质为研究对象，以某区域内部的散射场数据为已知数据，以下面波为激励源，对非均匀介质进行重构。本文共分为以下四部分：第一部分介绍声波散射问题的数学模型及研究现状，并给出本文所需要的泛函分析、积分方程、特殊函数和Green公式的一些知识。在第二部分中，我们把声波散射正问题等价地转化为Lippmann—schwinger积分方程的求解问题，并给出一种有效算法，把积分方程近似地化成线性方程组的求解问题，进而得到声波散射场的近似分布。第三部分将声波逆散射问题抽象为第一类算子方程的求解问题，然后利用原对偶方法对变差函数进行离散化，进而达到重构非均匀介质区域的目的。第四部分介绍一种改进的Ti k11。n。v正则化方法，并将该方法应用于解决声波逆散射问题。

关键词：声波逆散射问题近场数据远场数据原对偶方法 Lippmann-Schwinger积分方程

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一类不可穿透腔体反散射问题的研究

一类不可穿透腔体反散射问题的研究

作者：葛加伟长春理工大学

学位级别：硕士

腔体散射问题是一种经典的内散射问题,在数学物理领域发挥着重要的作用,被广泛地应用于医学成像、地质勘探和无损探伤等领域,然而在实际生活中往往只能测量到散射数据的强度信息,很难测得散射数据的相位信息,相比于有相位腔反散射问题,... 详细信息

腔体散射问题是一种经典的内散射问题,在数学物理领域发挥着重要的作用,被广泛地应用于医学成像、地质勘探和无损探伤等领域,然而在实际生活中往往只能测量到散射数据的强度信息,很难测得散射数据的相位信息,相比于有相位腔反散射问题,无相腔体反散射问题更具有挑战性.所以本文主要应用神经网络方法解决有相位腔体反散射问题和无相腔体反散射两种问题.针对有相位腔体反散射问题,本文提出了一种近场形状神经网络(NSNN).NSNN的输入是近场数据,输出是腔体的形状参数.NSNN主要由自注意力机制连接构成,该机制用于获取近场数据的特征信息以及它们之间的相关性.NSNN的权重和偏差通过梯度下降算法进行更新.证明了与权重相关的损失函数序列是单调有界的非负序列,从而证明了NSNN的收敛性.数值实验表明,在近场数据含有噪音以及有限孔径情况下,NSNN也可以有效地反演腔体的形状,说明该网络具有一定的鲁棒性.针对无相位腔体反散射问题,由于无相位近场数据缺失相位信息,若用无相位近场数据反演腔体形状,则需要更多的观测数据,这将导致模型的复杂度和计算量上升.为了解决这一问题,本文在近场形状神经网络的基础上提出了StarNSNN,通过Star-NSNN的间接自注意力机制来获取无相位数据的特征信息并建立局部和非局部数据之间的自注意力值,运用自适应动量估计算法来更新网络的权重和偏置,使反演误差达到最小化.数值实验表明,Star-NSNN可有效地解决有限孔径情况下的无相位数据腔体反问题.

关键词：腔体反问题 Helmholtz方程近场数据神经网络收敛性

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基于神经网络的衍射光栅反问题研究

基于神经网络的衍射光栅反问题研究

作者：王丹长春理工大学

学位级别：硕士

衍射光栅是一种具有周期结构的重要光学元件,广泛应用于医疗X光成像、晶体硅太阳能电池、光学通信以及气敏传感器等多个领域.衍射光栅正问题是指根据给定的入射波和光栅的周期结构来确定散射场,反问题是指给定的入射波和散射场反演光栅... 详细信息

衍射光栅是一种具有周期结构的重要光学元件,广泛应用于医疗X光成像、晶体硅太阳能电池、光学通信以及气敏传感器等多个领域.衍射光栅正问题是指根据给定的入射波和光栅的周期结构来确定散射场,反问题是指给定的入射波和散射场反演光栅的形状.衍射光栅反问题的数值求解在光学元件的设计和制造中具有十分重要的意义.在实际问题中由于衍射光栅反问题的不适定性和非线性,使其数值求解具有挑战性,因此发展一种简单且高效的数值方法来求解衍射光栅反演问题具有重要的实际意义.本文提出了一种快速求解衍射光栅反问题的方法.针对衍射光栅反问题中的形状重构问题,本文提出了一种基于编码器—解码器结构的神经网络方法.首先考虑在光栅上方的测量距离b远小于波长λ的近场区域内,利用测量的近场数据,通过Fourier展开方法将光栅形状重构问题转化为光栅形状参数反演问题.其次,基于神经网络和门控思想构建光栅形状参数反演模型(GIMNN),该模型以测量的近场数据作为输入,以光栅形状参数作为输出,先利用编码端对输入的近场数据进行特征提取,再使用Adam算法迭代更新模型权重,最后使用解码端进行光栅形状参数反演,进而重构出光栅形状.数值实验表明该模型可以有效地重构光栅的形状,并且在噪声干扰下具有一定的鲁棒性.本文将神经网络方法应用于衍射光栅反问题中的边界图形重构问题,通过数值实验验证了GIMNN神经网络方法的可行性.数值实验表明,神经网络方法可以提高光栅形状的反演精度.

关键词：衍射光栅反问题近场数据神经网络编码器-解码器鲁棒性

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利用抽样类算法反演量子位势支集

利用抽样类算法反演量子位势支集

作者：常宝晶黑龙江大学

学位级别：硕士

本文考虑定态Schr（?）dinger方程的反散射问题,将给出两种利用固定能量下的散射数据来反演位势支集的抽样类算法.首先考虑由近场数据来反演位势支集的多水平抽样算法.该算法是一种迭代法,它在每次迭代中都对前次迭代所保留的抽样域内... 详细信息

本文考虑定态Schr（?）dinger方程的反散射问题,将给出两种利用固定能量下的散射数据来反演位势支集的抽样类算法.首先考虑由近场数据来反演位势支集的多水平抽样算法.该算法是一种迭代法,它在每次迭代中都对前次迭代所保留的抽样域内的网格细化一次,按照新的网格点上位势的近似值是否超过新的阈值来更新对支集的近似,位势的近似值是利用散射问题的状态方程、场方程和反向传播函数求出的.数值算例验证了该算法的可行性.然后,基于远场算子的两个因子分解,研究使用远场数据反演位势支集的推广的线性抽样法.我们在线性抽样法构造的代价泛函中增加一个惩罚项,利用新的最小二乘代价泛函的极小化序列求出远场方程的近似解,并构造一个与新增惩罚项有关的示性函数,使得该函数在近似解处的取值是有界的等价于抽样点位于位势的支集内.我们将分别针对远场数据中不含噪声和含有噪声的情形给出该算法的数学理论,并通过数值算例验证该算法的有效性.

关键词：反散射多水平抽样算法推广的线性抽样法 Schr(?)dinger方程近场数据远场数据

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利用正则化方法反演声波阻尼系数

利用正则化方法反演声波阻尼系数

作者：王枢西北大学

学位级别：硕士

声波反散射问题是一个典型的数学物理反问题。由于声波反散射理论在地质勘测和雷达等诸多方面的迫切需要,反散射理论及其计算方法的研究有着广泛的应用前景。这类问题的难点在于它的非线性和不适定性,而正则化方法的出现则推动了其研究... 详细信息

声波反散射问题是一个典型的数学物理反问题。由于声波反散射理论在地质勘测和雷达等诸多方面的迫切需要,反散射理论及其计算方法的研究有着广泛的应用前景。这类问题的难点在于它的非线性和不适定性,而正则化方法的出现则推动了其研究与发展。本文综述了声波障碍反散射理论的历史发展,并给出了一种方法,由散射波的近场数据反演声波的阻尼系数,给出了该方法的收敛性及数值例子,表明方法不仅简单而且有效。

关键词：反散射问题阻尼系数近场数据反演正则化方法