《三角網(wǎng)層析成像方法及應(yīng)用》包含了三角網(wǎng)剖分、三角網(wǎng)射線追蹤、三角網(wǎng)層析成像及在工程中的應(yīng)用,形成了較為完善的結(jié)構(gòu)體系。從波前鄰域點(diǎn)最小走時(shí)計(jì)算及相應(yīng)次級(jí)源的選定、波行面擴(kuò)展和波傳播路徑的向源檢索三個(gè)方面論述了節(jié)點(diǎn)次級(jí)源近似全局算法;實(shí)際次級(jí)源檢索采用了雙曲線近似全局算法。給出了三種不同類型模型的射線追蹤結(jié)果。第4章敘述了聲波層析成像的基本理論,討論了基于三角網(wǎng)的射線層析成像圖像重建技術(shù)。對(duì)不規(guī)則區(qū)域內(nèi)含有薄板低速子域和圓狀低速子域的復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了層析反演數(shù)值模擬。第5章首先給出了大透距聲波探測(cè)儀的系統(tǒng)組成、性能指標(biāo)及大功率超磁聲波換能器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn);其次詳細(xì)敘述了儀器采集系統(tǒng)的信號(hào)采集、顯示及信號(hào)處理等各項(xiàng)操作功能;最后給出了在頂煤厚度探測(cè)和大跨度混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例。第6章給出了大透距聲波層析成像技術(shù)在煤層底板破壞深度和大跨度混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢測(cè)方面的試驗(yàn)研究成果。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 聲波射線層析成像發(fā)展概況 2
1.2 射線追蹤方法發(fā)展概況 4
1.3 聲波層析成像反演發(fā)展概況 8
第2章 二維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三角剖分方法 12
2.1 三角剖分的艦基礎(chǔ) 12
2.1.1 n維單純形 12
2.1.2 三角化 13
2.1.3 點(diǎn)的鄰域與Dirichlet/Voronoi圖 14
2.1.4 Delaunay三角化 15
2.1.5 Delaunay三角化的特征 15
2.1.6 經(jīng)典的Delaunay三角化算法 19
2.2 三角網(wǎng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 21
2.2.1 單鏈表 22
2.2.2 雙向鏈表 25
2.2.3 樹 33
2.3 二維復(fù)雜區(qū)域三角網(wǎng)剖分方法 39
2.3.1 二維復(fù)雜區(qū)域的數(shù)據(jù)組織 39
2.3.2 構(gòu)造單元密度控制函數(shù) 41
2.3.3 邊界節(jié)點(diǎn)加密 41
2.3.4 生成節(jié)點(diǎn)和單元 42
2.3.5 含孔區(qū)域及控制線處理 43
2.3.6 三角網(wǎng)優(yōu)化和加密處理 44
2.4 剖分實(shí)例 46
第3章 二維復(fù)雜結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)射線追蹤全局方法 49
3.1 射線追蹤技術(shù) 50
3.1.1 解析追蹤法 50
3.1.2 打靶法 53
3.1.3 彎曲法 54
3.1.4 Vidale方法 56
3.1.5 van Trier法 59
3.1.6 WFRT法 60
3.1.7 最短路徑法 61
3.1.8 HWT(Huygens wavefront tracing)法 62
3.1.9 慢度匹配(slowness matching)法 63
3.2 二維復(fù)區(qū)三細(xì)全局射線追蹤法 64
3.2.1 基本原理描述 64
3.2.2 三角單元射線追蹤的拓?fù)潢P(guān)系及相關(guān)概念 65
3.2.3 節(jié)點(diǎn)次級(jí)源近似全局算法 68
3.2.4 次級(jí)源雙曲線近似全局算法 72
3.3 數(shù)值模擬 74
3.3.1 算例 74
3.3.2 算法精度檢驗(yàn) 76
第4章 三角網(wǎng)透射波層析成像的理論與方法 78
4.1 概述 78
4.2 層析成像的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 79
4.2.1 Radon變換 79
4.2.2 Radon逆變換圖像重建 81
4.2.3 Fourier變換圖像重建 82
4.2.4 褶積濾波圖像重建 83
4.3 射線層析成模型及方程 84
4.4 成像問(wèn)題中的病態(tài)線性代數(shù)方程組解法 87
4.4.1 ART方法 88
4.4.2 SIRT方法 92
4.4.3 截?cái)郤VD方法 92
4.4.4 共軛梯度法 94
4.4.5 LSQR法 97
4.5 三角網(wǎng)聲波射線層析成像數(shù)值算例 98
4.5.1 三角網(wǎng)聲波層析反演流程 98
4.5.2 聲波層析反演數(shù)值模擬 100
第5章 大透距聲波探測(cè)儀 104
5.1 硬件系統(tǒng) 104
5.1.1 主機(jī) 104
5.1.2 聲波換能器 104
5.2 儀器操作系統(tǒng) 107
5.2.1 儀器操作采集軟件的安裝 107
5.2.2 信號(hào)采集 107
5.2.3 信號(hào)分析 112
5.3 大神聲波檢儀細(xì)實(shí) 116
5.3.1 煤礦工作面頂藤度探測(cè) 116
5.3.2 大跨度混凝土結(jié)構(gòu)聲波穿透試驗(yàn) 122
第6章 聲波層析成像應(yīng)用研究 124
6.1 煤層底板破壞深度聲波層析成像探測(cè)式驗(yàn)研究 124
6.1.1 采場(chǎng)底板巖層移動(dòng)破壞規(guī)律 124
6.1.2 底板破壞的波場(chǎng)響應(yīng) 126
6.1.3 底板破壞的聲波探測(cè)試驗(yàn)研究 126
6.2 大跨度混凝土結(jié)體聲波層成象試驗(yàn)研究 131
6.3 升船機(jī)混凝土波層成象驗(yàn)驗(yàn)釀 132
6.3.1 升船機(jī)齒條基座聲波CT試驗(yàn) 132
6.3.2 升船機(jī)齒條模型聲波CT試驗(yàn) 132
6.3.3 多切面聯(lián)合反演CT成像 140
6.4 某工程渡槽混凝土聲波層析成像試驗(yàn)研究 141
6.4.1 仿真試驗(yàn)槽槽體普查 141
6.4.2 仿真試驗(yàn)槽異常區(qū)詳查 154
6.4.3 MIRA超聲斷層成像系統(tǒng)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn) 154
彩圖 157