频散曲线

摘要： 复合材料压力容器管道中的分层损伤是威胁结构安全的重要隐患,有必要对其开展无损检测研究。将有限元特征频率求解法与Floquet周期性边界条件相结合,高效、准确地分析了复合材料管道中超声导波的频散特性;进一步通过半解析有限元方法以及有限元动力学方法,验证了上述理论方法的正确性。在此基础上,建立了含分层损伤的有限元动力学模型,定量研究了分层损伤对导波传播特性的影响。结果表明,在分层损伤处会发生L(0,2)到L(0,1)的模态转换;与反射因子相比,模态转换因子更适合分层损伤的定量检测。

摘要： 利用天然源面波法,对吉林省长岭县金山屯膨润土矿(200 m以浅)进行勘探,该方法具有无需外部源提供信号,能够利用采集的频率域信息反演获得精确地层速度两个特点,因此在矿体与围岩具有速度差异时能够有效追踪。综合勘查区采集的频散曲线形态特征、地层的面波及横波速度,对矿体空间展布特征进行推断,认为勘查区西南部地层面波速度横向稳定区域为有利成矿带,识别结果与钻孔信息对比证明了该种方法的准确性、可靠性和经济性。

摘要： 针对粘接界面质量难以检测与评价的问题,提出了一种空气耦合超声导波检测方法。基于超声导波在双层介质中传播特性和界面弹簧模型理论,推导出了不同粘接界面条件下的频散方程。通过对频散方程的数值求解,获得了刚性粘接、滑移粘接和完全脱粘3种粘接界面质量的频散曲线。频散曲线分析表明:在A0模态的一定频率范围内,界面趋于刚性粘接时导波的传播相速度大于滑移粘接的相速度,完全脱粘时相速度频散曲线出现双重对称与反对称模式,这与上下单层频散曲线重合。采用3种不同粘接界面质量进行了超声导波实验,由实验获得的导波相速度与数值计算结果基本吻合,刚性粘接条件下的导波幅值和声能量最小,完全脱粘条件下的导波幅值和声能量最大。该结果为超声检测不同粘接界面质量奠定一定的理论基础。

摘要： 为准确监测埋地管道缺陷,采用压电陶瓷换能器在埋地管道中激励出纵向模态超声导波进行缺陷监测研究,分析了超声导波在埋地管道中的传播规律并建立频散方程,通过数值求解绘制了埋地管道频散曲线。根据频散曲线性质选择纵向L(0,2)模态导波用于管道缺陷监测,通过建立试验系统对理论分析的正确性进行了验证,并将时间反转法引入埋地管道缺陷监测过程。现场试验结果表明:采用直接导波法进行埋地管道缺陷监测,由于管道周围土体的影响,导波能量将会有更多衰减,且干扰噪声变大,监测信号的信噪比降低;而采用时间反转法进行埋地管道缺陷监测,利用时间反转导波的时间和空间聚焦效应,缺陷反射回波信号幅值得到明显增强,更易于从干扰信号中进行提取、分析和定位。研究结论为提高超声导波对埋地管道缺陷监测能力提供了一条新途径。

摘要： 瑞雷波频散曲线反演是获取地表横波波速的关键步骤,现有线性反演方法的效果取决于初始模型的选择,非线性反演也存在效率低、多解等问题.为了进一步提高瑞雷波频散曲线反演的速度与精度,受深度学习卓越非线性映射能力启发,本文提出了瑞雷波频散曲线的深度学习反演方法.文中首先基于近地表速度结构的遍历属性和演化特征的有序性,提出了约束马尔科夫决策的样本数据构建方法;然后设计了一种卷积神经网络衔接长短时记忆网络的混合网络结构(CNN-LSTM),用于构建频散序列数据到速度结构的非线性映射关系,该网络结构包含了3个局部特征学习模块和1个长短时记忆层;再利用样本数据对混合网络进行训练;最后进行反演预测.理论模型试验的频散曲线在无噪与含噪情况下,拟合的平均相对误差分别不超过5.6%和8.9%,表明本文所提方法具有较高的计算精度和良好的鲁棒性.最后,将本文方法应用于2008年汶川M_(W)7.9地震白鹿镇同震地表破裂带的瑞雷波勘探中,为其浅表同震变形的局部化效应提供了科学约束.

摘要： 本文采用数值和有限元仿真相结合的方法研究超声导波在复合材料层合板中的传播特性。首先理论分析波频散方程的建立过程,引入了复合材料中体波传播的差异性。然后对导波传播进行数值分析,最后建立有限元仿真模型,结合数值结果验证仿真模型的正确性和有效性。研究表明:慢度和偏斜角能很好地表征体波的传播特性;相比于其他铺层频散曲线,单向层合板对称模态波在纵波速度上方出现无频散区域;复合材料层合板中导波传播的相速度曲线和群速度曲线不一致,层合板均质刚度转换矩阵分量对波传播影响较大;数值和有限元相结合为导波在复合材料结构健康监测和无损检测领域的发展提供重要帮助。

摘要： 裂缝有效性评价是储层品质研究的重要内容,直接影响产能大小。常规电阻率测井、成像测井对裂缝延伸范围等有效性评价存在困难。结合渤海油田裂缝性储层测井响应特征,提出了阵列声波测井定量评价裂缝有效性的方法。依据改进的多孔介质模型计算裂缝孔隙度,划分裂缝发育区域,在此基础上,对裂缝尺度进行划分,并确定有效性。针对裂缝发育区,首先,通过偶极横波远探测技术识别井眼附近大尺度宏观裂缝发育情况;其次,对成像测井拾取的小尺度裂缝,根据正交偶极四分量数据计算快、慢横波频散曲线,确定裂缝的延伸范围,同时利用地质力学莫尔圆法计算摩擦系数评价裂缝的产液能力,实现裂缝有效性综合评价。渤海油田应用结果表明,阵列声波测井能够准确的评价裂缝性储层裂缝发育程度、尺度规模及有效性,是评价储层裂缝的一种有效测井方法。

摘要： 模态密度是衡量振动系统贮存能量大小的物理量,同时也是统计能量分析子系统的主要参数之一,其精度能够直接影响系统响应预测的精度;群速度为结构波能量的传播速度,是表征结构波动特性的重要参数。针对工程中常见的波导结构,基于2.5维有限元法计算结构的频散曲线,利用波形置信度概念对频散曲线对应的特征波进行分类,同时给出波导结构特征波群速度的表达式。从波动角度出发,推导了有限长波导结构总的模态密度和不同特征波模态密度的计算公式。以单板和高速列车用铝型材为例,对其波动特性和模态密度进行分析和计算。研究结果表明,随着频率增加,该方法计算得到的模态密度和其他方法吻合较好。在结构的截止频率处,群速度为零,模态密度无穷大,但在有限频带内的平均模态密度为有限值;结构的某些截止频率附近,群速度和模态密度可能会存在负值,意味着结构波的传播方向和能量的传播方向相反。通过对特征波的识别,可实现不同特征波下的模态密度计算。相关结果可为统计能量分析中相似模态群子系统的划分提供参考依据。

摘要： 应用瑞雷面波频散曲线反演地下介质的横波速度剖面是面波勘探的重要步骤之一。传统线性反演方法已不能满足物探工程的要求,非线性的反演方法成为研究热点。文中将基于粒子群优化算法和蚁群优化算法的非线性混合优化算法应用于瑞雷面波频散曲线反演,获得横波速度剖面。该算法利用信息素引导机制更新粒子的早期位置,充分结合了粒子群优化算法对全局最优解的引导策略和蚁群优化算法的局部搜索能力,克服了粒子群算法在群体处于平衡状态时粒子群更新停滞不前和蚁群算法对多极值函数求解时收敛早熟的缺点。通过对多种理论模型频散曲线的反演,检验了该算法的有效性和稳定性;与单独的蚁群算法、粒子群算法反演结果的对比验证了该算法的优越性;实测数据反演结果检验了算法的实用性。

摘要： 为了实现对激光激发声表面波时域信号进行频散分析转变为声表面波频散曲线进而对基体-涂层材料涂层厚度的无损检测这一过程,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的激光激发声表面波频散曲线获取方法.对时域信号进行分数阶傅里叶变换可以在一定的变换阶次p形成脉冲峰,利用脉冲点的坐标值可以直接获取信号的调频率与中心频率,进而可以计算得到原信号的时频曲线.利用具有不同传播距离下拾取声表面波信号的时频曲线可以获得基体-涂层材料的声表面波频散曲线.在由瑞利波包和高斯白噪声模拟构造的激光激发声表面波信号的时频分析中,分数阶傅里叶变换展现出了比小波变换更好的效果.此外,搭建激光激发声表面波实验平台,对Si-SiO_(2)的基体-涂层材料进行薄膜厚度检测,利用分数阶傅里叶变换对不同传播距离的4个表面波信号进行变换获取其时频信息,并通过线性拟合计算实验频散曲线;通过快速算法计算理论频散曲线,并利用失配函数方法反演计算SiO_(2)涂层厚度.最终结果显示涂层厚度误差仅为0.75%,可以说明分数阶傅里叶变换是声表面波反演计算频散曲线的一个有效方法.

摘要： 基于谱方法计算充水弹性圆柱管中波传播的频散曲线.充水PVC圆柱管中波传播速度测量实验表明,实验计算结果在低频段与理论计算基本吻合,证明谱方法是计算波导中波传播频散曲线的有效方法。

摘要： 人们对面波频散方程的研究涉及到了两类模型,即固体介质模型和液体表层介质模型.对于固体介质模型(空-固界面),产生的面波为瑞利波.而对于液体介质模型(液-固界面)产生的面波被称为Scholte面波或者广义瑞利波.本文将在前人对频散方程研究的基础上对Scholte waves的频散曲线特征及其能量分布开展研究.基于水平均匀各向同性分层介质的频散方程计算得到Scholte waves频散曲线,主要考虑的是Scholte waves各模式的传播特征,不涉及各模式的激发问题,对于给定的模型,频散曲线是一定的.而在实际勘探中,通常是由时间域地震记录提取得到Scholte waves的频散曲线,涉及到各模式的激发问题.根据各模式激发的能量不同,提取到的频散曲线的频段也不一样,有些频段因能量低,而不能被提取出来.因此,基于频散方程得到的频散曲线在实际地震记录中并不是所有模式都能激发出来,各模式频散曲线的特征以及实际激发情况还需要通过时间域地震记录来分析.本文采用数值模拟方法,首先得到Scholte waves场数值模拟记录,然后由这些记录提取Scholtewaves的频散曲线,将提取得到的频散曲线与由频散方程计算得到的频散曲线进行比较,来分析不同模型由时域记录提取出的频散曲线的特征及其频带范围,归纳总结了多种液体表层模型的多阶模式频散曲线特征及各模式在瑞利波场中的能量分布情况.进一步为利用Scholte waves面波在滩浅海及湖泊等表层为液体覆盖层的地区进行勘探和研究提供一定的研究思路和理论依据.

摘要： 面波近地表探测技术主要利用了两种特性,一是在层状介质中传播时的频散性质;二是面波传播速度与介质的物理力学性质的密切相关性.主要研究内容包括:1)实际资料频散曲线的提取;2)频散曲线的正演;3)实际频散曲线与理论模型频散曲线正演结果拟合,最终得到反演结果.瑞雷波是沿自由界面传播的面波，瑞雷波频散曲线的正演是频散特性研究以及面波勘探技术中重要的一项，主要内容是根据弹性波动理论建立起关于己知介质模型中瑞雷面波速度与波动频率以及其它弹性参数之间关系的隐式方程，由此了解特定介质模型中的瑞雷波的频散特征。对瑞雷波频散曲线正演方面的研究就体现在瑞雷波在各种不同介质下的特征方程的建立和其特征方程的求解两个方面。计算瑞雷波频散曲线的方法有两种:一种是传统的解析法，一种是数值法。

摘要： 充液管路系统广泛应用于海洋工程、电力工业、石油能源工业、核工业、舰船及飞行器动力装置以及日常生活中,管路中也不可避免地会由于系统操作或其它扰动原因产生振动噪声,因此充液管路系统波传播的研究日益重要.研究者对充液弹性管中的波传播问题研究,大部分都用到了不同形式的近似模型,这些近似模型相当于薄壁壳体模型.相反,Del Grosso应用精确的任意厚度的含有纵波与剪切波的波动方程,获得轴对称传播波的频散曲线.本文基于Del Grosso的理论建模,研究了刚性壁边界、自由边界、液态壁边界、弹性边界这四种边界条件的内在关系,以及传播波的变化规律.

摘要： 根据提防堤身填筑质量传统检测方法存在的弱点,应用瞬态瑞雷波法对堤防堤身填筑质量进行了无损检测,给出了堤防堤身各测点瑞雷波频散曲线及反演分析结果,给出了堤防堤身填筑材料瑞雷波波速分布及填筑材料的密实性、均匀性.将瞬态瑞雷波法检测结果与现场钻孔取样室内填筑材料干密度试验资料进行对比分析研究,建立了堤防堤身填筑材料瑞雷波波速与干密度的相关关系,为堤防堤身填筑质量的无损检测提供了一种可采用的方法.

摘要： 瑞雷波勘探是在近十几年才兴起的一种浅层勘探方法.它广泛应用于工程勘察,岩土工程,以及地基评估等方面,在油气管道勘察中占据着重要的地位.通过所测得瑞雷波记录计算出频散曲线就可以直接对场地进行分层,提供准确的等效剪切波速度.在油气管道的站场、线路、小型穿跨越等岩土勘察中发挥着重要作用,此方法简便、经济、实用.

摘要： 地脉动观测通常采用三角阵列法,在无法开展三角阵列法的场地,可以考虑用两点法进行地脉动观测.本文采用日本McSEIS-MT NEO地脉动仪,通过试验验证了两点法替代四点法的可行性.试验结果表明，两点法获得的相速度频散曲线与四点法的结果有很高的一致性。

摘要： 场地工程地震勘察为场地地震效应分析提供基础资料,对工程场地的抗震性能作出评价，地层的剪切波速作为重要参数,一般通过钻孔波速测试取得.本文将被动源面波方法引入场地工程地震勘察中,在石景山区某场地进行了应用,通过记录地球表面无处不在的微弱振动,采用SPAC法提取振动中面波成分的频散曲线,反演得到了地层的剪切波速度结构,用于场地类别划分和确定土层的最大剪切模量,为下一步的地震危险性分析、场地评价和场地区划等研究提供了依据.实践表明,被动源面波方法用于场地工程地震勘察是可行的,能够在一定程度上代替钻孔,缩短勘察周期,并降低了工程费用.

摘要： 在中国第29次南极科学考察期间,完成了长城站地震台数据传输系统建设,实现了对长城站地震台的实时远程监控,并对发生在南极地区的地震事件实时监测这一目标.根据法尔兹半岛浅层速度结构探测实验得到的数据，利用噪音互相关方法得到了两台间的面波格林函数，由格林函数得到面波相速度频散曲线，然后由频散曲线反演得到该区的平均S波速度剖面。从结果看，长城站所在的法尔兹半岛浅层基本上分为3层，在2.5km深度剖面上，S波速度范围大约在1.8km/s到2.7km/s之间，由于该区是一个火山半岛，没有沉积层覆盖，s波速度相对较高。

摘要： 本文提出高频近似下计算地球本征模的另一种方法。根据Woodhouse用Langer近似给出的公式，构造出层矩阵，得到每一径向非均匀层的渐近解。以环型振荡为例，借助Chen提出的广义反透射系数，计算得到环型模的本征频率。用本方法计算得到的渐近本征频率与用数值积分来计算的MINEOS程序结果吻合得很好，而且频散曲线也不存在跳跃现象。

摘要： 本发明公开了基于声表面波信号处理获得弱频散条件下频散曲线的方法：搭建激光超声表面波检测系统，具有宽频带的超声表面波信号由脉冲激光器激发产生并最终被压电薄膜换能器接收，结合小波基数学特性和对弱频散条件下声表面波处理要求选择最佳小波基，利用最佳小波基对所得声表面波信号进行多尺度分析，并对所得声表面波信号进行连续小波变换，提取相关信息计算得到三维小波系数图，通过提取时频域不同尺度的小波系数峰值的时间和频率信息，结合计算公式得到在弱频散条件下沿表面传播的声表面波信号频散曲线，并对所得频散曲线进行非线性高阶多项式拟合。本发明步骤简单、可操作性强，能够快速、准确的得到声表面波信号在弱频散条件下的频散曲线。

摘要： 本发明公开了一种基于弯沉时程曲线构建频散曲线的路面分层模量计算方法，包括1）获得无损检测弯沉仪器于现场测得的弯沉时程曲线；2）每两个传感器测得的数据分为一组；3）获得过滤掉噪音及无效波段的时域曲线；4）获得相应的频散曲线，以及每组数据的相位差，并根据相位差选取有效信号段；5）构建出每组数据里表面波在路面内传播的频散曲线，绘制出一条完整的总频散曲线；6）对该数据点进行平均处理，得到成一条平均频散曲线；7）对平均频散曲线进行反演分析，得到剪切波速随路面深度的变化数值，并根据线弹性理论得到随深度变化的弹性模量数值。本发明得到不同路面深度处的具体模量值，获得一套快速、准确的模量测量计算方法。

摘要： 本发明为一种基于微动频散曲线和H/V曲线的地下不良地质体无损探测方法及应用。探测方法，它包括步骤1：采集多个测点的地表微震动信号；步骤2：分别计算微动台阵中的Rayleigh面波相速度频散曲线、台阵中检波器各测点的H/V曲线及台阵几何平均H/V曲线；步骤3：将各曲线形成等值线图；步骤4：根据等值线图中的异常特征推断解释异常地质体。本方法用于在城市工程建设中浅地表100m深度范围内纵向横向不均匀地质体的探测。本发明提高地铁盾构施工不良地质体探测中揭露孤石、岩溶概率，合理对盾构掘进施工安全性划分区域。具有现场采集方便，探测精度高，分辨能力强，同时缩短勘察工期、减少工程费用、降低勘探风险等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于阵列声波测井时差频散曲线的固井质量评价方法：阵列接收探头接收不同源距的测井波形；阵列声波测井波形通过复指数函数建模获得套管井模式波的波数‑频率分布曲线，得到时差频散曲线或相速度频散曲线；利用实轴积分法得到I界面不同水环厚度的波数‑频率分布曲线、时差频散曲线、相速度频散曲线，作为波数‑频率固井解释标准图版、时差‑频率固井解释标准图版、相速度‑频率固井解释标准图版；结合标准图版，确定实测阵列声波测井波形的水环厚度，评价固井胶结质量，判断实际测井中I界面的串槽。本发明利用套管井内响应中低频段9‑16kHz区间的套管井模式波时差频散曲线和波数‑频率分布曲线随水环厚度的变化规律评价固井胶结质量。

摘要： 本发明属于导波结构健康监测领域，提供了一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法及系统，利用同一导波模态相邻频散点间模态振型所具有的极高相似性，通过提取各频散点对应的模态振型图，依据波数将其划分为图像序列，由所述的一次图像配准模块对相邻图像序列中的频散点模态振型图进行图像配准，计算图像间的结构相似度来筛选误匹配的频散点，其中针对误匹配频散点的模态振型图需进行位移反转及二次图像配准，结合配准结果中SSIM的最大值来追踪相邻图像序列中的各阶导波模态，依序循环，直至所有图像序列中的频散点都已配准完毕，以实现导波的多模态分离，并绘制各阶模态导波频散曲线，以分析导波信号及提取结构损伤信息。

摘要： 本发明公开了一种基于聚类算法的高精度兰姆波相速度频散曲线测量方法，该方法用于通过实验手段准确获得兰姆波的相速度，为兰姆波的后续应用打下基础。利用信号波峰波谷时间得到所含的频率，再对接收信号使用自适应带通滤波器进行滤波，获取近似为单一频率的信号。对滤波后的信号用互相关算法得到波传播的时间，以此计算出相速度。将对应的频率和相速度合并获得频率‑速度数据集，再使用聚类算法对数据集进行聚类，获得聚类中心点。最后对聚类中心点进行拟合，即可获得相速度频散曲线。该方法简单、实用、可靠，以较少的数据点测得了精确的频散曲线。该方法在各向同性和各向异性板均取得了很好的结果，证明了该方法具有广泛的适用性。

摘要： 本发明提出了一种自动提取波导结构中超声导波频散曲线的方法，其步骤为：首先，在波导结构外表面或内表面设置两个超声换能器，一个超声换能器作为激励源，另一个超声换能器作为接收源；其次，激励源与接收源之间进行一发一收实验，将激励源的位置固定不变，每完成一次实验，将接收源的位置向远离激励源的位置移动一定的距离，最终获得波导结构声波传播方向上多个位置处的时域信号；最后，采集到的多个位置处的时域信号形成时域信号阵列，通过对时域信号阵列进行数据处理得到波导中超声导波的频散曲线。本发明能够准确地提取出结构中超声导波的频散曲线，有效解决波导结构中声场计算的问题，为关键结构的无损检测和结构健康监测奠定基础。

摘要： 本发明提供了一种基于超声导波频散曲线的人体骨质疏松检测方法，用于对采集到的人体骨骼的超声波信号进行处理分析得到对应的骨密度判断依据，其特征在于，包括如下步骤：对超声波信号进行傅里叶变换得到初始频散曲线；利用预定的功率谱估计算法对初始频散曲线处理得到最大能量点轨迹；针对最大能量点轨迹利用预定的搜索算法在预先建立的仿真模型数据库中进行拟合点匹配，得到与最大能量点轨迹对应的最大拟合系数的参数，将该参数中的横波速度作为骨密度判断依据从而让用户根据该骨密度判断依据来区分非骨质疏松和骨质疏松患者。本发明对患者无辐射危害，并且成本低廉、准确性高、计算量小、实时性高。

摘要： 本发明提供了一种基于深度学习的瑞雷波频散曲线反演方法及应用，包括对瑞雷波进行地震数据采集、采集的地震数据叠加形成频散曲线能量图、在能量谱中提取频散曲线、反演频散曲线以获取地下各层的剪切波速。基于本发明的技术方案进行的地球物理反演，其数据集具备足量性、多样性，网络结构更具普遍性、泛化性，反演精度在浅层包括地层分界处都较为精确，且可以反演出比传统反演方法更深的地层情况。通过采用本方法对频散曲线进行反演的瑞雷面波勘探技术，在便捷性、勘探深度和精确度方面都更加优良。

摘要： 本发明提供了一种超声导波频散曲线计算方法，属于超声波测量技术领域。随着待测板结构的厚度增加、结构复杂度增加，在构建待测板结构的有限元模型时，若采用传统有限元分析方法，则需要采用高阶多项式插值函数，而且需要划分较多数量的单元，导致有限元网格的数量增加，计算效率降低。本发明通过采用区间B样条小波单元的形函数作为插值函数进行求解，能够保证计算精度，而且无需划分较多数量的单元，有限元网格的数量减少，能够提高计算效率。