Костин В.И., Лисица В.В., Решетова Г.В., Чеверда В.А. «Конечно-разностный метод численного моделирования распространения сейсмических волн в трехмерно-неоднородных разномасштабных средах» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 12, с. 321-329 (2011)

Для численного моделирования процессов распространения сейсмических волн в трехмерно-неоднородных средах с разномасштабными неоднородностями (кавернозно-трещиноватыми резервуарами) разработан конечно-разностный метод, основанный на использовании сеток с локальным пространственно-временным измельчением. Необходимость использования таких сеток связана с огромными различиями в масштабах неоднородностей вмещающей среды (десятки и сотни метров) и микроструктуры пласта-коллектора (от долей сантиметра до первых метров). Вычисления и на грубой, и на мелкой сетках требуют использования высокопроизводительных вычислительных систем с параллельной архитектурой. Для реализации параллельных вычислений используется трехмерная декомпозиция области, когда каждый элементарный объем приписывается своему процессорному элементу. Эти процессорные элементы объединяются в две группы – для вмещающей среды (крупная сетка) и резервуара (мелкая сетка). Вычисления внутри каждой из групп производятся асинхронно за счет использования неблокирующих процедур iSend/iRecv библиотеки MPI. Обмены между группами организованы также с помощью этих процедур и осуществляются через специально выделенные мастер-процессоры. Приводятся результаты численных расчетов для реалистичных моделей карбонатных резервуаров, содержащих коридоры трещиноватости. Показано проявление ориентации этих коридоров в рассеянных волновых полях.

Wei L., Liang Ch., Fengxing Zh., Zhi-Hua Ge., Guo D. «Maximum fractional cross-correlation spectrum for time of arrival estimation of ultrasonic echoes» Дефектоскопия, № 2, с. 72-84 (2015)

Предложен метод измерения максимума частичного спектра кросс-корреляции (FCCS) для оценки времени прихода (ТОА) и/или времени распространения (TOF) ультразвуковых эхоимпульсов с высоким разрешением. Метод FCCS заключается в интегрировании частичной кросскорреляции согласованным цифровым фильтром и построении функции прерывания ультразвукового сигнала для определения задержки в каждый момент времени. Процедура интегрирования ограничена полосой пропускания для автокорреляционной функции ультразвукового сигнала. Если фильтр согласован с функцией прерывания ультразвукового сигнала, то может быть получен локальный максимум FCCS. Использование FCCS для оценки ТОА и/или TOF ультразвуковых эхосигналов может исключить или уменьшить шумы. Даже при большом уровне шумов кривая FCCS вполне гладкая с выраженными локальными экстремумами. Метод оценки максимума FCCS может быть применен повторно к фурье-преобразованию с целью получить дополнительные оценки ТОА ультразвуковых эхосигналов, которые можно усреднить для итоговой (более устойчивой) оценки. Численные расчеты и экспериментальные результаты подтверждают действенность предложенного метода, который продемонстрировал значительное подавление шума и привел к улучшению точности времени прихода импульса.

Базулин Е.Г. «Повышение скорости регистрации ультразвуковых эхосигналов в режиме двойного сканирования» Дефектоскопия, № 3, с. 27-44 (2015)

Для уменьшения времени регистрации эхосигналов антенной решеткой, работающей в режиме двойного сканирования, предложено использовать набор псевдоортогональных кодирующих сигналов. В качестве кодирующих сигналов можно использовать частотно-модулированные сигналы или фазоманипулированные согласно коду Касами сигналы по аналогии с техникой FDMA или CDMA для многоканальной связи. Использование для декодирования эхосигналов метода максимальной энтропии позволило уменьшить уровень шума и повысить продольную разрешающую способность изображения отражателей в сравнении с применением согласованной фильтрации. Если изображение формируется как когерентная сумма нескольких парциальных изображений, восстановленных методом C-SAFT для разных положений антенной решетки, то для дополнительного уменьшения уровня шума более чем на 6 дБ предложено использовать несколько наборов кодов Касами. В численных экспериментах показана эффективность предложенного подхода.

Bouden T., Djerfi F., Nibouche M. «Adapted split spectrum processing for ultrasonic signal in the pulse echo test» Дефектоскопия, № 4, с. 74-87 (2015)

Предложен метод адаптивного разделения спектра эхосигнала (A-SSP) для улучшения детектирования ультразвуковых эхо сигналов. Это модификация традиционного метода разделения спектра эхосигнала (SSP), включающая эмпирический метод анализа нелинейных и нестационарных сигналов, называемый разделением на эмпирические моды (EMD). Предлагаемая методика позволяет адаптивно разделять сигналы на несколько частотных диапазонов и выделять внутренние особенности в обработанном сигнале, используя EMD. Это позволяет узнать внутреннее содержание и локальные изменения ультразвуковых сигналов и делает обнаружение любых необходимых объектов более адаптированным к проблеме когерентного шума. На этапе комбинирования методом A-SSP линейные операции для выбранных внутренних собственных функций и нелинейные – для остальных внутренних собственных функций используются для реконструкции сигнала по выбранным эхоимпульсам. Чтобы оценить предложенные алгоритмы (метод A-SSP с различными операциями комбинирования) использованы образцы: во-первых, из известкового раствора с искусственным дефектом для рассмотрения проблемы обнаружения и локализации дефекта; во-вторых, из цементной пасты для решения задачи характеристики материала. Эхосигналы получены методом клина, применяемого при реализации эхоимпульсного метода. Для подтверждения эффективности и надежности предложенной методики и демонстрации ее превосходной вычислительной производительности выполнены расчетные и экспериментальные проверки.