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大规模三维频率域电磁积分方程法数值模拟 被引量：1
1
作者 肖调杰 周峰 +10 位作者 郑翾宇 刘剑 陈琳 刘杰 易明宽 陈旭光 龚春叶 杨博 甘新标 李胜国 左克 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第11期1901-1910,共10页
地电磁学频率域电磁法在地球深部结构探测、油气勘查、环境与工程勘探等领域有着广泛的应用,其数值模拟的精度、速度直接影响资料解释结果。然而,当前频率域电磁三维数值模拟存在着求解精度差、计算时间长、计算规模受限等问题。采用积... 地电磁学频率域电磁法在地球深部结构探测、油气勘查、环境与工程勘探等领域有着广泛的应用,其数值模拟的精度、速度直接影响资料解释结果。然而,当前频率域电磁三维数值模拟存在着求解精度差、计算时间长、计算规模受限等问题。采用积分方程法和直接解法提高求解精度,采用多层级多粒度混合并行、分布式存储等技术,大幅减少计算时间,扩大计算规模。实现了一种频点间并行、阻抗矩阵并行填充、方程组并行直接求解的快速、高精度、高可扩展性的频率域电磁三维数值模拟。首先,详细介绍了积分方程法理论和并行实现方案。然后,选取典型案例,通过与前人计算结果进行对比验证了程序的正确性。最后,针对1个16频点、16×12495个未知量、861个观测点的大规模算例进行了可扩展性测试,相比于1个节点32个进程,当计算规模达到256个节点8 192个进程时,加速比为69.69,并行效率为27.22%。此大规模并行算法适用于大地电磁和可控源音频大地电磁积分方程法。 展开更多
关键词 电磁法 频率域 积分方程法 并行算法 高性能计算
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电磁法观测系统采样时钟不确定度及误差研究 被引量：3
2
作者 严发宝 柳建新 +2 位作者 苏艳蕊 郑翾宇 赵广东 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期4204-4211,共8页
电磁法观测系统中,采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比,而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标,决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因,导致电磁法观测系统中ADC数据转... 电磁法观测系统中,采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比,而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标,决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因,导致电磁法观测系统中ADC数据转换的信噪比变差,严重影响电磁系统观测质量,为此提出了ADC采样时钟不确定度最大时间抖动的确定方法.该方法通过对ADC采样过程进行时域、频域分析,借助正弦波导数给出采样时钟孔径不确定度引起的采样数据误差数学描述,结合极大值法与ADC信噪比计算方法获取系统信噪比需求范围内的最差时钟孔径不确定度,进而计算出相应采样时钟的最大时间抖动误差.以地球物理仪器中常用的ADC芯片AD7760为例进行了相应的时钟抖动误差计算,确定时钟的孔径不确定度抖动时间.根据信噪比指标确定了时钟孔径不确定度后,采用压控恒温晶振跟踪GPS信号中的秒脉冲的方法,保证时钟抖动误差能够满足AD7760的要求,根据测试表明,在GPS失锁4 h内,时钟输出能够满足技术要求. 展开更多
关键词 时钟抖动 FPGA 压控恒温晶振 PPS
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大地电磁一维磁化率、电阻率主轴各向异性正演 被引量：2
3
作者 陈琳 肖调杰 +3 位作者 刘剑 郑翾宇 刘杰 王赟 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第6期2373-2380,共8页
大地电磁(Magnetotelluric,MT)正演是其资料解释的基础,也是认识地球介质响应特征的重要手段.磁化率和电阻率是影响MT响应的两个主要物性参数,真实固体地球介质电阻率各向异性现象普遍存在且铁磁性等物质的磁化率显著.而当前成熟的MT资... 大地电磁(Magnetotelluric,MT)正演是其资料解释的基础,也是认识地球介质响应特征的重要手段.磁化率和电阻率是影响MT响应的两个主要物性参数,真实固体地球介质电阻率各向异性现象普遍存在且铁磁性等物质的磁化率显著.而当前成熟的MT资料解释技术仍局限于各向同性介质、电阻率单一参数.本文从Maxwell方程组出发,推导了磁化率、电阻率主轴各向异性均匀半空间和层状介质的视电阻率及相位的解析表达式.然后,通过两个不同类型模型的计算对比,验证了算法的正确性.最后,对典型模型进行计算,结果表明某些情况下磁化率的影响不可忽略,对于低阻地层,当其电阻率与相对磁导率的乘积大于围岩的电阻率时,其视电阻率将表现为高阻.本文开发的正演算法,有助于认识磁化率、电阻率主轴各向异性时的MT响应特征,也可为后期二维、三维正演提供参考对比. 展开更多
关键词 大地电磁 一维正演 解析解 磁化率 各向异性
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基于起伏地层的曲面重力场快速高精度正演 被引量：2
4
作者 郑翾宇 柳建新 +3 位作者 陈波 赵广东 陈龙伟 郭荣文 《物探化探计算技术》 CAS 2019年第2期214-222,共9页
Parker公式在起伏地层重力场正演方面以其简洁、快速等优点被广泛应用于地形改正以及界面反演等,但传统的Parker公式正演方法存在一定的缺陷,在起伏地层模型重力场的正演计算中,由于正演式中e的指数项数值稳定性较差,导致正演结果精度... Parker公式在起伏地层重力场正演方面以其简洁、快速等优点被广泛应用于地形改正以及界面反演等,但传统的Parker公式正演方法存在一定的缺陷,在起伏地层模型重力场的正演计算中,由于正演式中e的指数项数值稳定性较差,导致正演结果精度不高。在前人研究的基础上,对Parker公式进行了改进,通过增加上、下界面平均值的方法,提高正演的数值稳定性,改进后的正演精度得到大幅提升。在此基础上,提出了一种曲面观测算法,将观测面由传统的水平面推广到任意起伏面,实现了上下界面起伏地层在起伏观测面上的快速高精度重力正演计算和带地形的密度界面起伏模型的快速高精度重力正演模拟。为了保障数值精度,采用了Gauss-FFT算法,模型实验均取得很好效果。 展开更多
关键词 重力正演 Parker公式 曲面观测 起伏地形
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用于电磁法观测系统开机自检的信号发生器实现方法 被引量：1
5
作者 严发宝 柳建新 +2 位作者 苏艳蕊 韦艳刚 郑翾宇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期4341-4351,共11页
针对电磁法观测系统在使用过程中的开机自检要求,分析常用测量系统及地球物理仪器的检测信号特征,通过对已有机制进行研究和对比,结合现有信号产生电路的优势,提出一种功耗低、精度高、设计简单的自检信号发生器实现方案.基于该方案设... 针对电磁法观测系统在使用过程中的开机自检要求,分析常用测量系统及地球物理仪器的检测信号特征,通过对已有机制进行研究和对比,结合现有信号产生电路的优势,提出一种功耗低、精度高、设计简单的自检信号发生器实现方案.基于该方案设计了一套实现电路,其以CPLD为核心,由精密参考电压源、模拟开关及运算放大器等器件构成,并对该电路进行仿真与测试.通过系统稳定性分析,采用波特图与奈奎斯特图表明信号发生电路的稳定性符合设计要求.经仿真与测试,能够通过换挡开关产生幅值为20μV～2 V、频率范围在1 Hz～100 kHz的自检脉冲信号,频率稳定在1%,重复测试相位稳定度小于1.5%,幅值误差可以优化到1%以内,且能通过其稳定的谐波分量来获取该系统带宽更宽的通道测试响应.测试结果表明,该自检信号发生器电路实际功耗小于0.3 W,20μV～2 V幅值范围和1 Hz～100 kHz频率范围内性能指标的测量结果和仿真结果相符,并成功应用于某监控系统.利用该信号发生器电路实现自检具有操作方便、成本低、易于设计等优点,能够有效的弥补其它自检模式的缺陷. 展开更多
关键词 观测系统 自检信号 低功耗 CPLD
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