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基于压缩感知的数据重构技术在拓频处理中的应用

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石油物探 2023年第S1期62卷 81-87,94页

作者：杨爽丁建强霍晗勇王鑫中石化石油工程地球物理有限公司科技研发中心江苏南京211102

提高地震资料分辨率和信噪比是进行小尺度油气勘探、薄层识别必不可少的处理环节。针对地震信号的稀疏性特点,对地震数据进行了基于压缩感知的随机采样和重构处理,恢复由于地层吸收衰减及速度频散造成的频率损失;结合谱反演处理技术提... 详细信息

提高地震资料分辨率和信噪比是进行小尺度油气勘探、薄层识别必不可少的处理环节。针对地震信号的稀疏性特点,对地震数据进行了基于压缩感知的随机采样和重构处理,恢复由于地层吸收衰减及速度频散造成的频率损失;结合谱反演处理技术提取新的反射系数,通过子波褶积得到新的垂向分辨能力更强的地震数据体。实际地震数据试验结果表明,基于压缩感知的拓频处理技术能够在完整保留低频段信号的同时,有效恢复高频段信号。相对于传统的拓频方法,基于压缩感知的拓频技术能够在保真保幅的前提下,有效提高地震资料的分辨率,更好地识别薄层以及微小断层。

关键词：压缩感知谱反演拓频分辨率随机采样

超磁致伸缩换能器能量回收非线性拓频仿真分析

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传感器与微系统 2022年第12期41卷 42-46页

作者：闫洪波曹蕊汪建新于均成付鑫内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 国家能源集团中国神华煤制油化工公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209

为拓宽超磁致伸缩换能器能量回收装置的频带宽度,通过分析换能器工作原理,基于牛顿第二定律建立系统动力学方程,应用多尺度法求解得到幅频响应方程,仿真发现三次刚度系数的影响使换能器的输出具有一定的非线性特性。在非线性特性基础上... 详细信息

为拓宽超磁致伸缩换能器能量回收装置的频带宽度,通过分析换能器工作原理,基于牛顿第二定律建立系统动力学方程,应用多尺度法求解得到幅频响应方程,仿真发现三次刚度系数的影响使换能器的输出具有一定的非线性特性。在非线性特性基础上建立能量回收理论模型,研究设计参数对能量回收频带宽度和感应电压幅值的影响得知:与线性系统相比,软式非线性系统可以使有效带宽增加40%,但感应电压峰值有所降低;硬式非线性系统可使有效带宽增加42%,同时感应电压峰值也可增加28%;预应力对能量回收效果的影响较小;系统的能量回收效果随着阻尼系数的增大而减小;线性刚度不仅能够改变系统的频带宽度和感应电压峰值,也可以调整能量回收的频带范围。

关键词：超磁致伸缩换能器能量回收非线性拓频仿真

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超磁致伸缩换能器非线性拓频技术研究

超磁致伸缩换能器非线性拓频技术研究

作者：曹蕊内蒙古科技大学

学位级别：硕士

科技的快速发展提高了微电子监测、无线传感系统等工业物联网散点供电的要求,此要求进一步推动了以压电和超磁致伸缩等智能材料为核心原件的振动能量回收系统的研究应用。但由于环境振动频率的可变性和广泛性,使能量回收系统只有在其谐... 详细信息

科技的快速发展提高了微电子监测、无线传感系统等工业物联网散点供电的要求,此要求进一步推动了以压电和超磁致伸缩等智能材料为核心原件的振动能量回收系统的研究应用。但由于环境振动频率的可变性和广泛性,使能量回收系统只有在其谐振频率附近具有较高的能量回收效率,偏离谐振频率后能量回收效率明显下降。针对此问题,本文首先从换能器结构优化开始,研究了换能器在一定负载状态下的动力学方程,在此基础上建立换能器能量回收理论模型并对其展开拓频研究,通过引入时滞反馈控制使能量回收系统进一步实现调频的目的,主要研究内容如下:(1)为了优化超磁致伸缩换能器的输出特性、提高换能器的机电耦合系数,介绍了超磁致伸缩材料的特性及性能优势,在此基础上分别从偏置磁场的添加、预应力的设置、闭合磁路的设计三方面对换能器进行结构优化,为后文换能器输出特性以及能量回收系统的拓频研究奠定一定的理论基础。(2)建立换能器在一定负载状态下的动力学模型,通过换能器应变方程、二次畴转模型、Jiles-Atherton模型以及牛顿第二定律、第三定律,推导出换能器在负载状态下的动力学方程,仿真发现换能器的输出呈硬式非线性特性,进一步分析了换能器的外部激励力、刚度系数、阻尼系数对系统输出非线性特性的影响。(3)在换能器输出非线性特性的基础上为换能器添加外接电路,建立换能器在一定负载状态下的能量回收理论模型,求解系统的幅频特性方程。以负载电阻上感应电压大于0.2 V的频带宽度作为有效带宽,通过与线性系统相比,研究输出非线性特性在能量回收方面对有效带宽和感应电压峰值的影响,分析了系统的三次刚度系数、阻尼系数、一次刚度系数和系统质量对系统输出带宽和感应电压的影响。(4)为进一步调整换能器能量回收系统的频带范围,为换能器引入了时滞反馈控制,研究了位移、速度、加速度时滞反馈下的换能器输出非线性特性,发现位移和速度时滞反馈控制的换能器对于减小系统输出位移、提高系统稳定性具有积极作用,可以将其应用于隔振系统中;加速度时滞反馈控制的换能器可以在不改变系统输出位移响应的条件下改变系统的谐振频率。最后将加速度时滞反馈控制的换能器应用于能量回收系统中,进一步研究加速度时滞反馈控制对能量回收系统输出的影响。

关键词：超磁致伸缩换能器非线性能量回收拓频时滞反馈控制

基于弹簧双稳态和并联碰撞拓频的四自由度压电振动能量俘获研究

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基于弹簧双稳态和并联碰撞拓频的四自由度压电振动能量俘获研究

作者：李浩源山东大学

学位级别：硕士

随着智能化建设以及微电子制造技术的发展,无线传感节点以小巧、轻便、低功耗的特点逐渐为人们所认可并应用于各个领域。环境俘能技术经过长期的发展,逐渐成为微电子设备供电的可选方案,使俘获环境中的能量为无线传感设备长期供电成为... 详细信息

随着智能化建设以及微电子制造技术的发展,无线传感节点以小巧、轻便、低功耗的特点逐渐为人们所认可并应用于各个领域。环境俘能技术经过长期的发展,逐渐成为微电子设备供电的可选方案,使俘获环境中的能量为无线传感设备长期供电成为可能。悬臂梁式压电振动俘能器可以在结构的共振频率附近对振动能量进行有效的俘获,但工作频带范围窄,难以适应复杂多变的工作环境。为提高俘能器的环境适应能力,本文重点研究非线性俘能拓频技术。本文综合多频响应、多稳态、机械碰撞三种拓频方法,对基于弹簧双稳态和并联碰撞拓频的四自由度压电振动俘能器进行了研究,具体内容如下:1、提出了基于弹簧双稳态和并联碰撞拓频的四自由度压电振动俘能器。设计了拉绳双稳态连接结构,并采用了双并联排列悬臂梁的方式实现了多频响应和机械碰撞拓频。2、制作了俘能器实物,并建立了机电耦合、弹簧弹力及碰撞力数学模型。为使动力学模型可以更准确地反映实际模型的输出电压响应,采用量子粒子群算法对模型的等效参数进行了识别。3、采用Matlab对非线性微分方程进行数值求解,对不同多稳态梁间距的输出电压响应进行了仿真分析。4、搭建了振动实验平台及接口电路俘能实验平台,对仿真结果及俘能器拓频性能进行了验证和分析。研究结果表明,在加速度为0.5g,扫频范围为5-30Hz,扫频速度为1Hz/min的外界激励下,通过弹簧双稳态和机械碰撞拓频的四自由度悬臂梁式压电振动俘能器(SBIP-VEH)在10μW以上输出功率的频带宽度可以达到线性阵列式俘能器的238%,在20μW以上输出功率的频带宽度可以达到线性阵列式俘能器的258%。接口电路实验表明,SBIP-VEH连接不同的接口电路时,具有不同的负载和振动适应能力,在混沌振动部分输出功率也在20μW左右,达到了部分低功耗电子产品的供电需求。本研究提供了一种悬臂梁式压电振动俘能器的拓频方案,为悬臂梁式压电振动俘能器的发展提供了新的研究思路。

关键词：压电俘能拓频多频响应双稳态机械碰撞

拓频、云变换等多种技术在二连探区W区块储层预测中的组合应用

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物探化探计算技术 2023年

作者：刘雷颂张浩邢雅文郭增虎赵懿王亚楠李梁中国石油集团华北油田分公司勘探部中国石油东方地球物理公司研究院地质研究中心

二连盆地为陆相小湖盆，相带横向变化快，少则2-3km，扇体类型多样，构造复杂。现有地震资料分辨率低，通过分析，波阻抗曲线大致可以区分砂、泥岩，但对优质储层不敏感，电阻率与密度曲线对优质储层相对敏感。基于数据分析制定优质储... 详细信息

二连盆地为陆相小湖盆，相带横向变化快，少则2-3km，扇体类型多样，构造复杂。现有地震资料分辨率低，通过分析，波阻抗曲线大致可以区分砂、泥岩，但对优质储层不敏感，电阻率与密度曲线对优质储层相对敏感。基于数据分析制定优质储层预测流程：首先对地震数据进行拓频处理；其次进行断层建模、二维相控地质统计反演；第三通过云变换预测密度与电阻率数据体；最终通过优质储层解释模板，进行交会解释，预测优质储层展布。预测结果达到了预期。

关键词：拓频交会相控反演云变换

基于鬼波衰减与非平稳多阶差分地震拓频技术的研究与应用

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CT理论与应用研究（中英文） 2022年第5期31卷 567-576页

作者：李键尹文笋李琴刘庆文王晓培中海石油(中国)有限公司上海分公司研究院上海200300

高分辨率地震资料可以达到更精细的井震标定结果,能更清晰地进行构造解释与储层刻画,同时对薄层具有更好的识别能力。为提高地震分辨率,需要对地震数据进行拓频处理。常规地震拓频方法通常在频率域进行,易受到高频噪音影响,降低资料可... 详细信息

高分辨率地震资料可以达到更精细的井震标定结果,能更清晰地进行构造解释与储层刻画,同时对薄层具有更好的识别能力。为提高地震分辨率,需要对地震数据进行拓频处理。常规地震拓频方法通常在频率域进行,易受到高频噪音影响,降低资料可靠性。本文提出一种基于鬼波处理与多阶差分结合的时域拓频技术,仅通过原始地震道数次积分与差分运算便能拓宽地震频带,积分及差分结果在高斯窗口内进行振幅匹配以保证处理前后振幅一致性。与差分结果进行加权融合,高阶差分设置较小权值以避免高频噪声的影响,提高算法的抗噪性。本理论模型及实际地震资料处理分析结果表明,该方法能有效提高地震资料分辨率。

关键词：鬼波衰减差分拓频高斯窗函数

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超磁致伸缩换能器能量回收非线性拓频研究

兵器材料科学与工程 2021年第6期44卷 21-26页

作者：闫洪波曹蕊汪建新于均成付鑫内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 国家能源集团神华煤制油化工公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209

为拓宽能量回收的有效频带范围,提高能量回收率,分析超磁致伸缩换能器工作原理,基于牛顿第二定律建立系统动力学方程,用多尺度法得到系统的幅频响应方程。结果表明:仿真发现系统的输出呈硬式非线性特性;在此基础上建立能量回收理论模型... 详细信息

为拓宽能量回收的有效频带范围,提高能量回收率,分析超磁致伸缩换能器工作原理,基于牛顿第二定律建立系统动力学方程,用多尺度法得到系统的幅频响应方程。结果表明:仿真发现系统的输出呈硬式非线性特性;在此基础上建立能量回收理论模型,分析负载电阻感应电压大于0.2 V的有效频带宽度得出,与线性系统相比,非线性系统能使系统的有效带宽拓宽约54%,感应电压峰值增大约26%;为进一步调整系统的有效频带范围,为非线性系统引入加速度时滞反馈控制,仿真通过调整控制增益和时滞可调整系统有效频带范围。

关键词：超磁致伸缩换能器能量回收非线性拓频

谱反演拓频处理技术在车排子地区白垩系储层描述中的应用

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大庆石油地质与开发 2017年第1期36卷 138-143页

作者：陈学国中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院山东东营257000

由于受分辨率的影响,基于原始地震资料对薄储层的描述难度较大,故需对叠后资料进行拓频处理。常规反褶积难以对反射系数和子波两个主要因素进行质量控制,而谱反演得到的反射系数数据体可通过井上精细标定的声波曲线进行精确质量控制,并... 详细信息

由于受分辨率的影响,基于原始地震资料对薄储层的描述难度较大,故需对叠后资料进行拓频处理。常规反褶积难以对反射系数和子波两个主要因素进行质量控制,而谱反演得到的反射系数数据体可通过井上精细标定的声波曲线进行精确质量控制,并与构建的零相位宽频子波褶积获得拓频数据体,具有更好的保幅性。该方法在准噶尔盆地西缘车排子地区白垩系薄储层描述中应用取得了预期效果。预测结果显示:靶区白垩系砂体厚度为3 m左右,垂向上主要发育在呼图壁组底部,平面上近岸区域砂体规模较大,远岸区域单砂体面积为2 km2左右;通过精细刻画靶区砂体分布,揭示了以滨浅湖沉积为主局部扇三角洲的沉积特征,这些认识与现有地质认识一致。

关键词：谱反演反射系数拓频薄储层

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基于压缩感知的薄互层拓频方法研究

基于压缩感知的薄互层拓频方法研究

作者：刘杨中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

薄层是指其双程旅行时间厚度小于入射波调谐厚度（1/4波长）且在常规地震剖面上难以分辨的地层,而薄互层是由不能被地震反射区分出每个单层的多个薄层组成的一套地层。在地震剖面上,因为主频低,薄互层常表现为混合的复合波,地震描述与... 详细信息

薄层是指其双程旅行时间厚度小于入射波调谐厚度（1/4波长）且在常规地震剖面上难以分辨的地层,而薄互层是由不能被地震反射区分出每个单层的多个薄层组成的一套地层。在地震剖面上,因为主频低,薄互层常表现为混合的复合波,地震描述与预测难度很大。而当前薄互层的研究难点是:1、薄互层储层太薄,地震分辨率严重不够;2、因强屏蔽盖层影响,下部反射呈弱信号;3、储层横向非均质性很强,连续性不易追踪与控制。因此,本文针对薄互层问题进行了一系列的研究。首先,根据地震褶积正演模拟,对双层薄互层的楔形模型和典型多层薄互层模型进行了讨论,研究了合成地震记录上薄互层的特性和研究难点,为后续薄互层地震资料的稀疏反演和拓频提供了理论基础。其次,阐述了压缩感知原理并验证了稀疏信号重构的可行性。针对地震资料,推导了常规压缩感知进行反射系数的稀疏重构反演公式,再根据反射系数补偿地震资料的低频信息和宽频子波褶积拓展高频信息,从而提高地震资料的分辨率。再次,讨论了在稀疏反演和拓频过程中算法、正则项和子波等参数的作用,并引进了并行运算、除偏思想、回溯思想、多道加权复赛谱和子波谱模拟,来提高迭代效率、改进迭代算法、选择正则项算子、提取反演子波和优选宽带子波等。最后,考虑到噪声问题和强屏蔽干扰问题,结合高斯函数和沿层信息,分别提出了基于压缩感知的高斯频率域拓频方法和基于压缩感知的沿层L2范数约束反射系数域去强屏蔽方法,并用模型测试和实际资料应用证明了两种新方法的效果。

关键词：压缩感知薄互层拓频高斯频率域去强屏蔽