目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 鉆井信息傳輸概述 2
1.3 隨鉆聲波傳輸國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 6
參考文獻(xiàn) 8
第2章 隨鉆聲波傳輸信道特性及其模型的建立 10
2.1 引言 10
2.2 信道基本理論 10
2.2.1 信道特征 10
2.2.2 信道的數(shù)學(xué)描述 11
2.2.3 信道的分析方法和參數(shù) 12
2.3 聲波傳輸?shù)幕�礎(chǔ)知識(shí) 13
2.3.1 聲波傳輸?shù)幕�本概�?13
2.3.2 聲波傳輸?shù)幕�本特點(diǎn) 13
2.3.3 相速、群速和色散曲線 16
2.3.4 聲波沿鉆柱傳輸?shù)难芯糠较?17
2.4 聲波信號(hào)沿鉆柱傳輸突變截面信道模型的建立 17
2.4.1 聲波在鉆柱中傳輸?shù)幕�本�?guī)律 18
2.4.2 突變截面周期性鉆桿信道的等效透聲膜分析 18
2.4.3 突變截面周期性鉆桿信道的FIR濾波器模擬 24
2.4.4 突變截面非周期性信道模型的等效透聲膜方法 31
2.5 聲波沿鉆柱傳輸漸變截面信道模型的建立 35
2.5.1 漸變截面桿的波動(dòng)方程 35
2.5.2 線性直圓錐桿波動(dòng)解 36
2.5.3 帶有圓錐過渡管的周期鉆桿等效透聲膜方法 36
2.5.4 漸變截面過渡管組合管串的聲波傳遞 39
2.5.5 漸變圓錐截面過渡桿的數(shù)值仿真分析 46
參考文獻(xiàn) 52
第3章 鉆柱信道聲波傳輸特性研究 54
3.1 引言 54
3.2 鉆桿外形尺寸對(duì)聲波傳輸信道特性的影響 54
3.2.1 鉆柱長(zhǎng)度對(duì)信道的影響 54
3.2.2 鉆桿橫截面積對(duì)信道的影響 55
3.3 鉆桿誤差對(duì)信道的影響 57
3.4 不同鉆具組合對(duì)聲波信道的影響 58
3.4.1 不同鉆桿長(zhǎng)度組合的信道特性 58
3.4.2 不同鉆桿截面積組合的信道特性 60
3.5 典型鉆井鉆具組合聲信號(hào)信道特性 62
3.5.1 塔式鉆具組合 63
3.5.2 鐘擺鉆具組合 68
3.5.3 滿眼鉆具組合 69
參考文獻(xiàn) 71
第4章 信號(hào)沿信道傳輸調(diào)制解調(diào)方法的研究 73
4.1 引言 73
4.2 信號(hào)數(shù)字調(diào)制的基本原理 73
4.2.1 ASK調(diào)制的基本原理 74
4.2.2 FSK調(diào)制的基本原理 75
4.2.3 PSK調(diào)制的基本原理 76
4.2.4 三種調(diào)制方式的比較 78
4.3 聲波信號(hào)在信道中調(diào)制解調(diào)傳輸仿真 79
4.3.1 聲波信號(hào)經(jīng)2ASK調(diào)制解調(diào)傳輸仿真 79
4.3.2 聲波信號(hào)經(jīng)2FSK調(diào)制解調(diào)傳輸仿真 80
4.3.3 聲波信號(hào)經(jīng)2PSK調(diào)制解調(diào)傳輸仿真 81
4.4 聲波傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)仿真軟件設(shè)計(jì)及說明 82
4.4.1 軟件概述 83
4.4.2 模擬通道使用說明 92
4.5 調(diào)制信號(hào)通過鉆柱信道的仿真分析 95
4.5.1 FSK信號(hào)通過突變信道和漸變信道分析 95
4.5.2 BPSK信號(hào)通過突變信道與漸變信道分析 101
4.5.3 FSK和BPSK調(diào)制解調(diào)方式的對(duì)比 103
參考文獻(xiàn) 104
第5章 基于OFDM的起伏窄信道聲波信息傳輸 105
5.1 引言 105
5.2 鉆桿信道特性分析 105
5.2.1 時(shí)間選擇性衰落 105
5.2.2 頻率選擇性衰落 106
5.2.3 鉆桿信道的頻譜資源和衰落特性 106
5.3 數(shù)據(jù)傳輸方案 109
5.3.1 OFDM的基本原理 109
5.3.2 鉆桿信道下OFDM的參數(shù)選擇 111
5.3.3 OFDM聲波遙測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 113
5.3.4 OFDM接收機(jī)靈敏度 114
5.4 自適應(yīng)載波分配與功率分配技術(shù) 114
5.4.1 自適應(yīng)技術(shù)的理論基礎(chǔ) 115
5.4.2 基于模糊邏輯的比特分配和功率分配 116
5.4.3 基于擴(kuò)頻碼的比特分配和功率分配 119
5.5 傳輸方案的仿真及結(jié)果分析 121
5.5.1 傳輸方案的可行性測(cè)試 121
5.5.2 鉆桿信道衰減測(cè)試 124
5.5.3 子信道誤碼率狀況 126
5.5.4 傳輸方案的總體信號(hào)失真 130
參考文獻(xiàn) 135
第6章 用杜芬振子檢測(cè)隨鉆聲波信號(hào)的研究 137
6.1 引言 137
6.2 混沌理論與混沌特征分析 138
6.2.1 通向混沌的途徑和特征 138
6.2.2 混沌系統(tǒng)的判別方法 140
6.2.3 杜芬方程的混沌特性研究 141
6.2.4 噪聲對(duì)杜芬系統(tǒng)的影響 145
6.3 混沌系統(tǒng)檢測(cè)2FSK信號(hào)方法的研究 147
6.3.1 混沌系統(tǒng)檢測(cè)微弱信號(hào)原理與仿真 147
6.3.2 混沌系統(tǒng)檢測(cè)2FSK信號(hào)的原理 149
6.3.3 混沌系統(tǒng)檢測(cè)2FSK信號(hào)檢測(cè)仿真方法與實(shí)現(xiàn) 150
6.3.4 解決相位不同步問題的方法 151
6.4 隨鉆聲波傳輸信號(hào)的混沌檢測(cè)方法研究 157
6.4.1 杜芬系統(tǒng)檢測(cè)微弱隨鉆聲波信號(hào)的方法 157
6.4.2 仿真結(jié)果及分析 158
參考文獻(xiàn) 163
第7章 隨鉆陣列聲波換能器 165
7.1 引言 165
7.2 隨鉆陣列聲波換能器的裝配結(jié)構(gòu) 165
7.3 隨鉆陣列聲波換能器的等效網(wǎng)絡(luò)模型 166
7.3.1 壓電晶堆的Mason等效網(wǎng)絡(luò) 167
7.3.2 前輻射頭的Mason等效網(wǎng)絡(luò) 168
7.3.3 后質(zhì)量塊的Mason等效網(wǎng)絡(luò) 169
7.3.4 換能器整體等效網(wǎng)絡(luò)模型 169
7.4 隨鉆陣列聲波換能器的有限元模型及其仿真 171
7.4.1 隨鉆陣列聲波換能器的有限元模型 171
7.4.2 隨鉆陣列聲波換能器的有限元仿真 172
7.5 隨鉆陣列聲波換能器大功率發(fā)射時(shí)的電匹配網(wǎng)絡(luò) 174
7.5.1 負(fù)載阻抗復(fù)角與功放管耗散功率及電源供電效率的關(guān)系 174
7.5.2 窄帶陣電匹配網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)調(diào)諧匹配 175
7.5.3 窄帶陣電匹配網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)調(diào)諧匹配 175
7.6 隨鉆陣列聲波換能器測(cè)試 176
7.6.1 隨鉆陣列聲波換能器的阻抗特性測(cè)試 176
7.6.2 隨鉆陣列聲波換能器的環(huán)境溫度測(cè)試 178
7.6.3 隨鉆陣列聲波換能器的功率測(cè)試 178
7.7 隨鉆陣列聲波換能器的匹配與功率測(cè)試 181
7.7.1 隨鉆陣列聲波換能器匹配原理 181
7.7.2 匹配器件及材質(zhì)的選擇 182
7.7.3 并聯(lián)換能器功率測(cè)試 183
7.8 隨鉆陣列聲波換能器整機(jī)系統(tǒng)測(cè)試 187
7.8.1 隨鉆陣列聲波換能器整機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成 187
7.8.2 高低頻諧振點(diǎn)匹配測(cè)試與分析 188
參考文獻(xiàn) 190