非均匀介质

摘要： 用Bayes方法同时重构非均匀介质及其内嵌入声软障碍物.首先,将非均匀介质和嵌入障碍物参数化,并给出参数的先验信息;其次,用MCMC(Markov chain Monte Carlo)方法以及参数的先验信息求解参数的后验信息;最后,通过数值算例验证Bayes方法的可行性和有效性.

摘要： 微动勘探技术具有较强的空间适应能力和抗机械干扰能力,在复杂城市环境的地质勘探中被广泛应用。微动特征曲线的正演模拟均基于水平层状介质模型,而实际地层为典型非均匀地质模型,导致特征曲线拟合度不理想,有必要基于非均匀介质条件进行正演研究。水平层状介质假设的地质模型无法满足微动特征曲线的高精度正演要求,需基于非均匀模型进行正演。本文提出的动态优选法微动特征曲线正演技术,在等效水平层状介质理论特征曲线的基础上,计算随频率变化的孔径范围和优选系数,可实现非均匀介质的高精度特征曲线正演。以谱比曲线为例,采用动态优选法微动特征曲线正演技术能够更好地反演非均匀介质的横波分布,具有更高的横向分辨率和勘探精度。

摘要： 本构理论描述的是宏观和细观微观尺度下材料或结构在外载荷作用下的响应,是力学研究中不可忽视的研究方向,是材料力学中经久不息的研究课题。本文重点以非均匀介质如岩石或者岩土体、混凝土等准脆性材料为研究对象,针对采动和强动载环境过程中的关键科学问题,系统的阐述国内外关于准脆性材料的动态本构关系的繁衍历程、构建起源、发展适用范畴及基本原理。同时,对常用的几类表征准脆性材料动态力学响应的本构模型进行了系统的理论推导。最后,针对准脆性材料的动态本构进行了细化分类,并研究了其相互关系的演化过程。

摘要： 地下介质普遍存在非均质特性,即表征含油气储层特征的弹性、物性及流体性质在空间上是不均匀的.常规的地震随机反演主要以测井数据为核心,求取变差函数表征地下地层的空间结构特征,难以有效描述地下复杂非均质储层的空间变化特性.为此,通过描述不同非均匀介质特征参数对介质的空间扰动特性,并在贝叶斯理论框架下充分利用已知测井和地震数据中蕴含的地下地层信息,提出了基于非均匀介质特征参数的随机反演方法.该方法融合已知测井和地震数据,依据随机介质理论估算的非均匀介质特征参数能更好地描述地下储层空间结构特征,进而构建后续反演所需的先验信息模型,最后利用非常快速量子退火算法优化求解目标函数,得到波阻抗的随机反演结果.模型试算表明,非均质特征参数先验模型可以描述储层的非均质特性,为后续反演提供了可靠的地质统计先验信息.实际资料的应用进一步证明,所提方法可以较好地实现对地下复杂储层的高分辨率反演,获得更可靠的反演数据体.

摘要： 正演计算是反演研究的基础,为了实现基于三维弹性波方程的全波形反演成像,发展准确、高效、低数值频散的三维正演模拟方法至关重要.为此,本文将修正保辛分部龙格-库塔格式与优化有限差分算子结合,发展了用于数值求解三维弹性波方程的修正时空优化保辛方法(MTSOS).新方法使用二级龙格-库塔格式达到了三阶时间精度,且更适用于求解非均匀介质情况下的弹性波方程,数值频散误差小于同精度保辛分部龙格-库塔(SPRK)方法的误差,提高了计算精度.波场模拟结果表明,三维MTSOS方法可以精确给出数值模拟结果,能够清晰模拟地震波传播过程中产生的各种震相、有效压制数值频散.

摘要： 道路塌陷是近年来城市道路的一种常见现象,威胁着道路安全和运营.在道路检测中探地雷达是一种无损、有效快速的方法.为了探究探地雷达成像的规律,运用时域有限差分软件Gprmax建立真实的土壤环境模型,模拟电磁波在脱空土壤中的传播,分析其回波的雷达谱图,文章根据工程实例,对模拟进行验证.

摘要： 传统的伪谱(PS)方法,采用傅里叶变换(FT)计算空间导数具有很高的精度,每个波长仅需要两个采样点,而时间导数采用有限差分(FD)近似因而精度较低.当采用大时间步长时,由于时空精度不平衡,PS法存在不稳定性问题.原始的k-space方法可以有效地克服这些问题但是却无法适用于非均匀介质.为了提高原始k space方法模拟非均匀介质波动方程的精度,我们提出了一种新的k-space算子族.它是用非均匀介质的变速度代替原k-space算子中的常数补偿速度构造得到,引入低秩近似可以高效求解.我们将构造的新的k space算子应用于耦合的二阶位移波动方程,而不是交错网格一阶速度应力波动方程,使模拟弹性波的计算存储量减少.我们从数学上证明了基于二阶波动方程的k space方法与基于一阶波动方程的k-space方法是等价的.数值模拟实验表明,与传统的PS、交错网格PS和原始的k space方法相比,我们的新方法可以在时间和空间步长较大的均匀和非均匀介质中,为弹性波的传播提供更精确的数值解.在保持稳定性和精度的同时,采用较大的时空采样间隔,可以大大降低数值模拟的计算成本.

摘要： 由于崎岖地形(非平坦地表和非均匀地层)具有复杂的地震动空间变异性,对于该类场地效应的地震特异性所引发的结构差动损害尚无系统性的研究.为了深入研究崎岖地形下地震动空间效应对结构的影响,针对多层非均匀介质V形峡谷这种特殊地形,详细分析了V形场地下地震动频谱特性的影响因素(行波效应、相干效应和局部场地效应等),并模拟了相应的地震动输入;对一横跨V形峡谷的连续钢箱梁桥进行了有限元计算,对比分析了不同地震动输入和不同边界条件下结构模型的地震响应;探究了V形场地超大震作用下的桥梁破坏模式,计算出结构的薄弱部位,并着重对比了V形峡谷场地和平坦场地2种地形下的地震激励对结构破坏模式的影响差异,揭示了V形峡谷场地下的模拟多点地震输入特异性对桥梁的结构响应和破坏模式的特殊影响,发现同水平场地相比该类场地下的地震激励会在桥梁内部引发额外的差动内力,进而使桥梁破坏更早发生并改变了结构的破坏模式.结果 表明:①V形峡谷场地极大地改变了地震波场中的散射波组成,且同水平场地地震激励相比,其对结构具有更强的空间差动效应,从而引发更大的差动内力;②与水平场地相比,V形峡谷场地地震动输入下的桥梁破坏发生时间较为提前,且初始破坏点并不相同,从而导致结构的破坏模式改变.

摘要： 本文研究了二维多孔弹性波方程的多尺度波场数值模拟方法.该多尺度方法可采用较粗的网格计算,同时又能反映细尺度上物性参数的变化信息.文中详细阐述了多尺度模拟方法与算法,并推导了相应的计算格式.基本思想是建立粗细两套网格,在粗网格上,基于有限体积方法计算更新波场;在细网格上,计算多尺度基函数,这基于有限元方法通过求解一个局部化问题得到.对含有随机分布散射体的多孔介质模型进行了数值计算,计算中应用了完全匹配层(PML)吸收边界条件,数值结果验证了本文方法和算法的正确性和有效性.

摘要： 本文主要研究内容:一维周期层状介质,不同地层组成成分、层间距、波长对速度的影响.二维和三维随机非均匀介质的路径效应.在地震勘探中,非均匀介质对地震波传播的影响一直备受关注,实际测量的地震波速度不仅依赖于岩性和流体性质,也依赖于波长与非均匀性尺度.另外,成像和表征非均匀性及其尺度是储层表征的关键问题.

摘要： 本文根据扰动构型叠加理论推导了非均匀介质中弹性力学方程的一般形式.与均匀介质中的经典弹性力学方程相比,该方程出现了多余项,这与Willis方程的形式相一致.本文发现,这些多余项与预应力的梯度相关.如果预应力是自平衡的,本文的方程与Willis方程完全相同;但如果预应力是与非均匀的体力场相平衡的,则小变形平衡方程还会额外多出与预应力梯度有关的体力扰动项.本文提出的方程还满足坐标变换不变性,这与材料的广义客观性与物理规律的广义不变性相一致.

摘要： 针对三维非均匀介质中的声传播问题,发展一种能够采用四面体单元、三棱柱单元及六面体单元的格点型有限体积法.该方法基于非结构网格离散非均匀介质中的声波动方程,时间项采用Newmark格式离散,算法采用隐格式算法.求解非均匀介质中的声传播问题,预测结果与理论解吻合良好.

摘要： 利用坐标变换方法,给出了用于描述非均匀介质中一维弹性波传播的新方程.该方程满足相对性原理所要求的坐标变换不变性和等时性,但是传统的Navier方程却并不具备这些性质.另外,对于均匀介质,该方程可以退化为Navier方程.数值算例表明Navier方程与新方程在描述非均匀介质中波速场的分布时的确是有差别的.不过在频率足够高的情况下,Navier方程可以作为新方程的良好近似.

摘要： 地球各盆地单元结构是一种分区非均匀的介质系统,由崎岖复杂地表层结构、大尺度地层边界结构和小尺度层内非均匀介质构成.具有强阻抗反差的不规则地层边界结构产生很强的边界散射场,构成地震波场的主体,控制地震波传播的主要特征.而每层中的小尺度随机非均匀介质产生叠加在边界散射场上的体散射场,导致地震波前畸变,振幅相位扰动和散射衰减.Fu将边界积分方程与Lippmann-Schwinger积分方程结合,建立含边界-体积积分的广义Lippmann-Schwinger积分方程,其中边界积分方程描述大尺度不规则地层的边界散射波,体积分方程描述地层内小尺度随机非均匀介质的体散射波,实现精确模拟地震波在分区非均匀介质中的传播.rn 本研究进一步将Born序列引入广义Lippmann-Schwinger私分方程，同时对边界散射波与体散射波进行逼近求解，极大地提高了地震波在分区非均匀介质中传播模拟的计算效率。本文给出了适用于分区非均匀介质的两种Born序列近似公式，并对其收敛性进行对比分析。

摘要： 从介质的非均匀性角度出发,针对介质属性和参数剖面的不同变化,对非均匀介质中各种波的传播理论和研究方法进行了综述.阐述了波在非均匀介质中传播的基本理论、研究历程以及应用背景,着重论述了波动基本解和最新研究动态.研究表明:非均匀介质中波动问题的核心是对变系数偏微分方程的求解,为电磁波、声波和地震波等波在复杂非均匀介质中的传播研究提供理论基础.

摘要： 传统的超声按压式弹性成像技术受到按压手法不一致的影响,通常只能对人体组织做定性的分析.剪切波弹性成像技术采用直接发射聚焦波到人体组织中,产生横向传播的剪切波.用多普勒超声检测出剪切波在组织中的振动速度,从而可以定量的分析组织的病变情况.由于发射聚焦波激发出来的剪切波较小,很难精确的测量出剪切波的振动速度和位移.研究剪切波的传播过程首先需要建立理论模型.本文目的在于建立一个可以生成剪切波并且反映它的传播过程的仿真模型,从根本上描绘出剪切波的产生和它在变声速变密度介质中的变化过程,从而可以对医学弹性成像的研究起到一定的辅助作用.结果表明，剪切波的传播仿真模型给研究弹性成像以及横波的产生和传播提供了一个很有效的定量分析工具。剪切波的初始由纵波声场计算得出，实现了通过改变发射条件直接仿真剪切波的功能。基于FDTD的仿真通常采用在时间域的半格点交错计算法，这种算法耗时较长。未来的研究方向是基于GPU的FDTD算法，以实现快速3D的剪切波传播仿真。

摘要： 本文采用迎风无网格法(UPCM)求解了强烈非均匀介质内的辐射传递问题,并且考虑介质折射率的梯度变化,UPCM的试验函数采用移动最小二乘近似.由于强烈非均匀介质内存在不连续的衰减系数分布,常规的数值方法比如直接配点无网格法(DCM)的收敛性差,数值解中会出现非物理震荡、假散射以及射线效应.因此,本课题组首次提出了迎风无网格法的相关理论,并给出迎风因子选取的经验公式.通过多个一维和二维的数值算例验证,在适当的迎风因子下,迎风无网格法能够基本消除辐射数值求解过程中出现的非物理震荡和假散射,对于射线效应也有一定的抑制作用.最后,将迎风无网格法应用于求解梯度折射率内的辐射传递问题,数值结果与相关文献结果相吻合.

摘要： 利用动态非均匀有限元法对材料参数连续变化的一维线弹性杆件在不同加载速率下的位移响应进行了深入研究.在以极慢的速率进行加载的情形下,动态非均匀有限元法可近似退化为静力解法的形式.通过将杆端位移结果与静态理论解的比较,可说明该方法数学原理与算法的正确性.通过对一组数值算例的结果进行对比分析,得到了材料参数渐变的一维线弹性杆件在不同加载速率下相同载荷值时的端部位移变化规律:加载速率的对数与扰动极值的对数呈线性关系;扰动频率与加载速率无关.

摘要： 本文指出颗粒介质具有远程无序和近程有序的结构,是产生动力学不均匀性(dynamical heterogeneity)和复杂不可逆过程的根源.本文分析了颗粒介质的结构特征.在光弹实验观测和离散元模拟现象基础上,提出了构成颗粒体系的强力链网络(strong force network: SFN)和弱力链网络(weak force network: WFN),亦即SFN/WFN结构单元(structural unit);SFN/WFN单元在颗粒体系分布的差异及力学响应,决定了颗粒介质的力学和热力学性质;SFN区是弹性"笼子",是颗粒介质的弹性基体,采用弹性势能面(potential energy surface)分析了颗粒体系弹性能分布特点,基于平均场理论发展了一个简单的弹性弛豫模型.

摘要： 本发明公开了一种完全非均匀偏振光的偏振均匀度度量方法、应用、装置、电子设备及存储介质，包括：输入完全非均匀偏振光束横截面的Stokes参量分布；将所述的Stokes参量分布通过计算对应在邦加球面上；通过空间三角形曲面拟合算法对所述邦加球面上的偏振态分布进行曲面拟合；计算得到拟合三角形曲面面积之和SD；将SD除以单位邦加球面总面积S0，得到完全非均匀偏振光的偏振均匀度用以解决现有加权偏振度和均匀度无法定量区分不同种类的完全非均匀偏振光以及得到光束横截面中偏振态种类和含量问题，更无法为非均匀偏振光的应用提供有效指导。

摘要： 本发明公开了一种完全非均匀偏振光的偏振均匀度度量方法、应用、装置、电子设备及存储介质，包括：输入完全非均匀偏振光束横截面的Stokes参量分布；将所述的Stokes参量分布通过计算对应在邦加球面上；通过空间三角形曲面拟合算法对所述邦加球面上的偏振态分布进行曲面拟合；计算得到拟合三角形曲面面积之和SD；将SD除以单位邦加球面总面积S0，得到完全非均匀偏振光的偏振均匀度用以解决现有加权偏振度和均匀度无法定量区分不同种类的完全非均匀偏振光以及得到光束横截面中偏振态种类和含量问题，更无法为非均匀偏振光的应用提供有效指导。

摘要： 一种非均匀介质组织均匀性超声无损表征方法，属于材料超声无损检测与评价技术领域。这种非均匀介质组织均匀性超声无损表征方法针对非均匀介质组织均匀性超声无损表征过程中多相、非均质、散射体形貌不规则、尺寸变化范围大导致超声波散射机制复杂、组织均匀性信息难以有效解耦的问题，采用超声脉冲回波技术，结合小波变换多尺度分析和支持向量回归机器学习算法对非均匀介质组织均匀性进行无损表征。该表征方法具有易于实现、鲁棒性强、表征精度高等优点，克服了传统拟合法和正则化方法难以处理物理机制复杂的非线性和不适定问题的局限性，具有良好的推广及应用前景。

摘要： 一种非均匀介质组织均匀性超声无损表征方法，属于材料超声无损检测与评价技术领域。这种非均匀介质组织均匀性超声无损表征方法针对非均匀介质组织均匀性超声无损表征过程中多相、非均质、散射体形貌不规则、尺寸变化范围大导致超声波散射机制复杂、组织均匀性信息难以有效解耦的问题，采用超声脉冲回波技术，结合小波变换多尺度分析和支持向量回归机器学习算法对非均匀介质组织均匀性进行无损表征。该表征方法具有易于实现、鲁棒性强、表征精度高等优点，克服了传统拟合法和正则化方法难以处理物理机制复杂的非线性和不适定问题的局限性，具有良好的推广及应用前景。

摘要： 本发明公开了一种提高非层状、非均匀介质勘探精度的地震采集方法及系统，涉及石油地震勘探技术领域。具体步骤如下：获取目标区的历史反射波三维地震数据以及施工资料；根据所述历史反射波三维地震数据确定局部目标区非层状、非均匀储集体的尺度与埋深；在确定尺度与埋深的基础上，针对局部目标区非层状、非均匀储集体，采用补丁式三维地震观测系统采集，再将补丁式三维地震观测系统嵌套到已有三维地震观测系统中，形成面向多态式地震波的多观测系统，完成目标区地震采集。本发明和以往常规三维地震和高密度三维地震相比，补丁区内的三维地震数据，空间采样密度获得极大提高，针对非层状、非均质体的横向分辨能力得到高度提升。

摘要： 本发明涉及一种用于非均匀介质的非侵入性光学表征的方法，所述方法包括：借助于一系列入射光波照射被定位在显微镜的透镜(30)的焦平面中的所述非均匀介质的给定视场的步骤；在所述焦平面(FP)的共轭平面与观测平面之间定义的观测基础中确定第一失真矩阵(Dur、Drr)的步骤，所述第一失真矩阵在所述焦平面的共轭平面与像差校正平面之间定义的校正基础中，对应于在所述校正基础中确定的所述视场的第一反射矩阵(Rur)借助于在所述校正基础中针对模型介质定义的参考反射矩阵的相位共轭矩阵的逐项矩阵乘积；以及根据所述第一失真矩阵确定所述非均匀介质的物理参数的至少一个制图的步骤。

摘要： 在第一方面，本说明书涉及一种通过使用超声非侵入性地表征非均匀介质的系统，该系统包括：至少一个第一换能器阵列(10)，其被配置为在所述非均匀介质的区域内产生一系列入射超声波并记录由所述区域反向散射的超声波随时间的变化；以及计算单元(42)，该计算单元与所述至少一个第一换能器阵列耦合并被配置为：记录在输入处的发射基和输出处的换能器基之间定义的实验性反射矩阵；从所述实验性反射矩阵确定在输入和输出处以聚焦基定义的至少一个第一宽带反射矩阵；确定在所述聚焦基和观察基之间定义的第一畸变矩阵，所述第一畸变矩阵是从在所述聚焦基和用于校正像差的基之间定义的所述第一宽带反射矩阵与针对模型介质在与上述相同的基之间定义的参考反射矩阵的相位共轭矩阵的逐项矩阵乘积直接获得或在基变换之后获得；从所述第一畸变矩阵确定所述非均匀介质的物理参数的至少一个映射。

摘要： 本申请公开了一种浅表层连续非均匀介质建模方法、装置、电子设备及介质。该方法可以包括：进行建模数据准备，确定所需数据以及数据格式；针对建模数据进行网格化处理；构建浅表层连续非均匀介质模型。本发明基于实际观测数据，符合实际地质分层性的特点及浅表层介质非均匀性特征，满足正演模拟方程算法对模型连续性要求，适用于深度域和时间域浅表层建模。

摘要： 本发明公开了一种基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，确定各模拟检测点的一维谱比曲线，确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点，基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。本发明通过对多个检测点按距离加权，实现了对非均匀介质的微动综合谱比曲线的计算，从而更好地探测实际复杂地质结构。

摘要： 本实用新型是一种演示光在同种均匀以及非均匀介质中传播特征的装置。包括底座、支架、激光笔、玻璃缸，激光笔轴线通过玻璃缸长度方向中心线。在玻璃缸内盛水，打开激光笔，红色光束射入水中，再从水中射出，投射到墙上，形成一个红色光点，显示光在同种均匀水介质中沿直线传播。再在玻璃缸水中投入食盐(或糖)，食盐下沉形成不均匀盐水溶液，激光束通过不均匀盐水溶液产生折射，光斑面积增大，变得模糊，说明光在同种非均匀介质中发生折射。用棒搅拌食盐水，使之均匀，光斑缩小又变为红色光点，说明光在同种均匀介质中沿直线传播。本实用新型结构简单，易于操作，成本低廉。