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基于CNN的随钻声波仪器信号降噪方法研究
1
作者
付欣
李晓童
苟阳
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期270-282,共13页
随着我国油气勘探开发不断向非常规油气藏迈进,研发深层资源勘探开发的核心装备及关键技术至关重要。随钻声波测井仪器是深地探测的关键装备,其核心技术受国外技术封锁。受到钻井作业、仪器偏心、泥浆循环等多种噪声源的影响,国内研制...
随着我国油气勘探开发不断向非常规油气藏迈进,研发深层资源勘探开发的核心装备及关键技术至关重要。随钻声波测井仪器是深地探测的关键装备,其核心技术受国外技术封锁。受到钻井作业、仪器偏心、泥浆循环等多种噪声源的影响,国内研制的仪器存在接收声波信号质量差的问题,影响现场使用效果。针对一种随钻阵列声波仪器的总体设计,介绍发射电路、发射换能器和阵列式接收模块,并采用一种基于自编码器构架的CNN算法对随钻声波测井数据在时频域内进行降噪处理,提升了仪器接收信号的信噪比。含噪声信号经过STFT变换的时频特征图作为网络输入,U型结构的神经网络能够学习数据中信号和噪声的稀疏表示同时生成时频域掩码,实现信号和噪声的分离。针对随钻声波数据缺乏开放数据集的问题,针对该仪器进行理论建模,并对不同模型参数进行大量理论模拟计算得到信号数据库,采集高质量噪声数据建立噪声数据库,合成含噪声的随钻声波数据集。通过训练后神经网络能够对复杂多源井下噪声进行智能降噪,本算法对测试数据和仪器现场采集的声波信号均能达到很好的降噪效果,极大提升了在低频噪声、电路超调、复杂震荡和突变噪声等多源噪声干扰下仪器的接收信号质量。
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关键词
随钻声波仪器
降噪
卷积神经网络
短时傅里叶变换
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职称材料
基于Nios Ⅱ的随钻声波测井仪通讯接口卡设计
2
作者
吴文河
鞠晓东
+3 位作者
王德国
卢俊强
张凯
贺海龙
《科学技术与工程》
北大核心
2013年第16期4655-4658,共4页
针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与...
针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。
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关键词
随钻
声波
测井
仪器
通讯接口
控制局域网
NIOS
Ⅱ
UCLINUX
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职称材料
随钻声波发射换能器宽频阻抗匹配设计及实验
被引量：
11
3
作者
苟阳
付欣
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期186-193,共8页
发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件,其工作带宽及辐射声波能量的强弱是仪器的关键技术指标。换能器是一个非线性容性负载,可以采用阻抗匹配的方式增强有功功率并拓宽工作频带。本文将换能器多模态等效电路与阻抗匹配网络结合,利...
发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件,其工作带宽及辐射声波能量的强弱是仪器的关键技术指标。换能器是一个非线性容性负载,可以采用阻抗匹配的方式增强有功功率并拓宽工作频带。本文将换能器多模态等效电路与阻抗匹配网络结合,利用电路网格方程对元件参数进行求解。最终在消声水池进行声场测试,观测换能器有功功率、声场辐射声压、发射电压响应等电、声特性,综合评估阻抗匹配网络的效果,为后续的随钻仪器研发及实验测试提供帮助和指导。实验结果表明,本文所设计的阻抗匹配网络能够明显改善换能器的声波辐射性能,频带宽度拓宽3.3倍,有功功率提高1.7倍,声压增强1.8倍,发射电压响应提高5 dB,在12~16 kHz的频带内发射电压响应最高可达125 dB。
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关键词
随钻
声波
测井
仪器
压电换能器
阻抗匹配网络
理论计算
水声实验
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职称材料
题名
基于CNN的随钻声波仪器信号降噪方法研究
1
作者
付欣
李晓童
苟阳
机构
上海海事大学信息工程学院
上海海事大学物流工程学院
出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期270-282,共13页
基金
国家自然科学基金青年基金(42304127)
国家自然科学基金青年基金(42304193)项目资助。
文摘
随着我国油气勘探开发不断向非常规油气藏迈进,研发深层资源勘探开发的核心装备及关键技术至关重要。随钻声波测井仪器是深地探测的关键装备,其核心技术受国外技术封锁。受到钻井作业、仪器偏心、泥浆循环等多种噪声源的影响,国内研制的仪器存在接收声波信号质量差的问题,影响现场使用效果。针对一种随钻阵列声波仪器的总体设计,介绍发射电路、发射换能器和阵列式接收模块,并采用一种基于自编码器构架的CNN算法对随钻声波测井数据在时频域内进行降噪处理,提升了仪器接收信号的信噪比。含噪声信号经过STFT变换的时频特征图作为网络输入,U型结构的神经网络能够学习数据中信号和噪声的稀疏表示同时生成时频域掩码,实现信号和噪声的分离。针对随钻声波数据缺乏开放数据集的问题,针对该仪器进行理论建模,并对不同模型参数进行大量理论模拟计算得到信号数据库,采集高质量噪声数据建立噪声数据库,合成含噪声的随钻声波数据集。通过训练后神经网络能够对复杂多源井下噪声进行智能降噪,本算法对测试数据和仪器现场采集的声波信号均能达到很好的降噪效果,极大提升了在低频噪声、电路超调、复杂震荡和突变噪声等多源噪声干扰下仪器的接收信号质量。
关键词
随钻声波仪器
降噪
卷积神经网络
短时傅里叶变换
Keywords
acoustic logging while drilling tool
noise reduction
convolutional neural network
short time Fourier transform
分类号
TH762 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
基于Nios Ⅱ的随钻声波测井仪通讯接口卡设计
2
作者
吴文河
鞠晓东
王德国
卢俊强
张凯
贺海龙
机构
中国石油大学(北京)
油气资源与探测国家重点实验室
中国石油集团测井有限公司华北事业部
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2013年第16期4655-4658,共4页
基金
国家自然科学基金项目(11204380
11134011
+3 种基金
61102102)
国家油气重大科技专项(2011ZX05020-009)
中国石油天然气集团公司项目(2008A-2702
2011A-3903)资助
文摘
针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。
关键词
随钻
声波
测井
仪器
通讯接口
控制局域网
NIOS
Ⅱ
UCLINUX
Keywords
acoustic logging while drilling tool communication interface CAN Nios Ⅱ uClinux
分类号
TE19 [石油与天然气工程—油气勘探]
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职称材料
题名
随钻声波发射换能器宽频阻抗匹配设计及实验
被引量：
11
3
作者
苟阳
付欣
机构
中国科学院地质与地球物理研究所深地资源装备技术工程实验室
中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室
中国科学院地球科学研究院
中国科学院大学
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期186-193,共8页
基金
中国科学院战略性先导科技专项(XDA14020301)项目资助。
文摘
发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件,其工作带宽及辐射声波能量的强弱是仪器的关键技术指标。换能器是一个非线性容性负载,可以采用阻抗匹配的方式增强有功功率并拓宽工作频带。本文将换能器多模态等效电路与阻抗匹配网络结合,利用电路网格方程对元件参数进行求解。最终在消声水池进行声场测试,观测换能器有功功率、声场辐射声压、发射电压响应等电、声特性,综合评估阻抗匹配网络的效果,为后续的随钻仪器研发及实验测试提供帮助和指导。实验结果表明,本文所设计的阻抗匹配网络能够明显改善换能器的声波辐射性能,频带宽度拓宽3.3倍,有功功率提高1.7倍,声压增强1.8倍,发射电压响应提高5 dB,在12~16 kHz的频带内发射电压响应最高可达125 dB。
关键词
随钻
声波
测井
仪器
压电换能器
阻抗匹配网络
理论计算
水声实验
Keywords
sonic logging while drilling tool
piezoelectric transducer
impedance matching network
theoretical calculation
underwater acoustic experiment
分类号
TH763 [机械工程—精密仪器及机械]
TN92 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于CNN的随钻声波仪器信号降噪方法研究
付欣
李晓童
苟阳
《仪器仪表学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于Nios Ⅱ的随钻声波测井仪通讯接口卡设计
吴文河
鞠晓东
王德国
卢俊强
张凯
贺海龙
《科学技术与工程》
北大核心
2013
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
随钻声波发射换能器宽频阻抗匹配设计及实验
苟阳
付欣
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
11
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职称材料
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