提高定点精度的FPGA信号处理算法

为了满足速度、功耗等诸多限制的要求,数字信号处理算法常使用FPGA实现。而实现时由于硬件特点,通常将浮点运算转换成定点运算,但定点转换设计流程复杂、周期长,且存在数据范围和精度之间的矛盾。利用浮点数的优点,本文改进了基于FPGA的定点数的基本运算规则,有效解决了上述矛盾。本文详细论述了实现移位、加/减、乘、除基本运算模块的方法和步骤,最后以FIR数字滤波器为设计实例。仿真结果表明:改进的定点数算法比定点运算误差小、精度高、数据范围宽,能有效地防止溢出。     

基于FPGA快速位同步的实现

介绍了传统的超前一滞后型数字锁相环提取位同步信号的原理,提出了一种改进的简单快速的位同步FPGA实现方法,该方法首先在输入码元出现的半周期内得到码元与位同步信号的相位差,在附加门、扣除门的有效时间内,该相位差控制附加、扣除脉冲的个数,使输入码元与位同步信号快速达到同步.阐述了实现方案和模块设计,并用VHDL语言编程实现,maxplusⅡ下编译、综合、仿真、下载到FPGA芯片.仿真及实验表明:位同步建立时间只需一个码元周期_位同步快速实现.     

自适应奇异值分解瞬变信号检测研究

该文介绍了奇异值分解检测信号的原理,研究了井下电磁脉冲数据传输中接收到的瞬变信号和噪声的奇异值分布特性,提出了相邻奇异值增量的概念,并根据瞬变信号和噪声相邻奇异值增量的不同,区分信号与噪声。在此基础上,提出了自适应选择主奇异值个数的奇异值分解检测瞬变信号的方法,并给出该方法检测瞬变信号的具体流程。仿真结果表明,与传统奇异值分解相比,该方法检测微弱瞬变信号更准确。     

基于提升小波的试井信号降噪研究

在油气井试井数据传输中,由于接收信号被噪声污染,从而影响了通信可靠性。小波变换因具有独特的时频多尺度分析特性而应用于信号降噪,但一代小波运算量大。采用运算量小的提升小波对试井信号降噪,给出了db2提升小波降噪的具体结构,在此基础上,与离散傅里叶滤波和匹配滤波两种降噪方法进行了比较。仿真结果表明,采用db2提升小波降噪效果明显,峰值信噪比高,且运算量小,有利于硬件电路的实现。     

“电工电子学”课程教学改革探索

“电工电子学”是中国石油大学（北京）（以下简称“我校”）面向非电类专业本科生开设的具有承上启下作用的技术基础课,该课程在我校的机电、石工、勘察等诸多专业领域都有着广泛的应用。该课程介绍电路分析、电机、模拟电子技术和数字电子技术的基本概念、基本定律、基本分析方法和基本应用等,其目的是培养学生电路分析、设计和开发的基本能力。由于该课程的特点是知识点多,不容易理解,学后难应用;另外,传统的教师灌输式传授教学模式,导致学生仅仅强行记住了基本理论和解题方法,但缺乏分析、设计和开发电路的能力。究其原因,在灌输式传授知识的过程中,学生是被动接受教学内容,为了应付考试而机械地背记老师教的东西,达不到对知识的深刻掌握和应用。     

基于ISTA算法的稀疏约束反演谱分解及应用

常规谱分解的分辨率难以满足地震解释的需求,稀疏约束反演谱分解可以很好地解决该问题。稀疏约束反演谱分解是把地震信号看成已知的子波矩阵库和伪反射系数的褶积,从而将谱分解问题转化为一个反问题来求解,其核心内容是如何快速获得最优解。采用L₁范数正则化的L₂范数作为稀疏约束反演谱分解的目标函数,并通过迭代阈值算法求解稀疏反问题。为了进一步提高计算速度,基于Ricker子波构建一种新的算子,并用ISTA算法进行计算。在此基础上,将稀疏约束反演谱分解用于模拟信号的数值试验,并与常规谱分解结果进行比较。结果表明,稀疏约束反演谱分解具有更好的时频聚集性和更高的时频分辨率;进一步应用于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷义176井区地震资料,处理结果对油气响应十分敏感,可以较好地识别油气储集层。     

随机噪声的局部正交压制方法

针对地震数据处理过程中去除的随机噪声中会残留部分有效信号的问题,提出了正则化局部正交方法,实现残余信号从随机噪声中的二次分离。首先采用传统处理方法,即具有更高压噪性能的自适应奇异值分解（ASVD）方法,将大部分信号与噪声分离;以分离出的信号为基础,利用信号与噪声的局部正交性构建目标函数,通过求解目标函数得到最优权重因子,进而计算噪声中残留的有效信号;最后将此残留有效信号与分离信号相加,得到噪声压制后的完整地震信号。模型及实际资料处理结果均表明：该方法能有效地提取分离噪声中残留的地震信号,实现了提高地震资料信噪比目的。     

应用双通道卷积神经网络的地震随机噪声压制方法

地震资料中随机噪声的压制一直是人们关注的热点。传统方法难以平衡噪声的去除与有效信号的保护,且执行效率低。为此,提出了基于双通道卷积神经网络的随机噪声压制方法。首先,该网络是一个双通道网络,即由两个结构不同的子网络组成,目的是在压制噪声过程中提取到互补有效信息;其次,在下通道子网络中引入空洞卷积增大感受野,充分捕捉到地震资料中的邻域信息,从而更充分地保留细节信息;最后,借鉴残差学习的思想并使用Swish激活函数,提高了网络的降噪性能。模型和实际资料的实验结果表明,所提方法在有效地压制随机噪声的同时能够保留更丰富的纹理细节信息。     

电容传感器优化设计中轴向边缘效应的解决

在电容传感器设计中提出一种解决轴向边缘效应问题的方法,可使优化的电容传感器的灵敏度和均匀性改善.     

电容法三相流测量系统的优化设计

阐述了电容法的基本原理，重点利用电磁场三维有限元法对电容传感器进行优化设计，并设计了低的零点漂移，稳定的灵敏度，能抗杂散电容、抗干扰的测量电路，很好地解决被测流体流型影响测量结果的问题。