三角网层析成像方法及应用

前言

第1章 绪论

1.1 声波射线层析成像发展概况

1.2 射线追踪方法发展概况

1.3 声波层析成像反演发展概况

第2章 二维复杂结构的三角剖分方法

2.1 三角剖分的理论基础

2.1.1 n维单纯形

2.1.2 三角化

2.1.3 点的邻域与Dirichlet／Voronoi图

2.1.4 Delaunay三角化

2.1.5 Delaunay三角化的特征

2.1.6 经典的Delaunay三角化算法

2.2 三角网中的数据结构

2.2.1 单链表

2.2.2 双向链表

2.2.3 树

2.3 二维复杂区域三角网剖分方法

2.3.1 二维复杂区域的数据组织

2.3.2 构造单元密度控制函数

2.3.3 边界节点加密

2.3.4 生成节点和单元

2.3.5 含孔区域及控制线处理

2.3.6 三角网优化和加密处理

2.4 剖分实例

第3章 二维复杂结构三角网射线追踪全局方法

3.1 射线追踪技术

3.1.1 解析追踪法

3.1.2 打靶法

3.1.3 弯曲法

3.1.4 Vidale方法

3.1.5 van Trier法

3.1.6 WFRT法

3.1.7 最短路径法

3.1.8 HWT(HLlygenswavefronttracing)法

3.1.9 慢度匹配(slownessmatching)法

3.2 二维复杂区域三角网全局射线追踪法

3.2.1 基本原理描述

3.2.2 三角单元射线追踪的拓扑关系及相关概念

3.2.3 节点次级源近似全局算法

3.2.4 次级源双曲线近似全局算法

3.3 数值模拟

3.3.1 算例

3.3.2 算法精度检验

第4章 三角网透射波层析成像的理论与方法

4.1 概述

4.2 层析成像的数学基础

4.2.1 Radon变换

4.2.2 Radon逆变换图像重建

4.2.3 Fourier变换图像重建

4.2.4 褶积滤波图像重建

4.3 射线层析成像模型及方程

4.4 成像问题中的病态线性代数方程组解法

4.4.1 ART方法

4.4.2 SIRT方法

4.4.3 截断SVD方法

4.4.4 共轭梯度法

4.4.5 LSQR法

4.5 三角网声波射线层析成像数值算例

4.5.1 三角网声波层析反演流程

4.5.2 声波层析反演数值模拟

第5章 大透距声波探测仪

5.1 硬件系统

5.1.1 主机

5.1.2 声波换能器

5.2 仪器操作系统

5.2.1 仪器操作采集软件的安装

5.2.2 信号采集

5.2.3 信号分析

5.3 大功率声波检测仪应用实例

5.3.1 煤矿工作面顶煤厚度探测

5.3.2 大跨度混凝土结构声波穿透试验

第6章 声波层析成像应用研究

6.1 煤层底板破坏深度声波层析成像探测试验研究

6.1.1 采场底板岩层移动破坏规律

6.1.2 底板破坏的波场响应

6.1.3 底板破坏的声波探测试验研究

6.2 大跨度混凝土结构体声波层析成像试验研究

6.3 升船机混凝土声波层析成像试验研究

6.3.1 升船机齿条基座声波CT试验

6.3.2 升船机齿条模型声波CT试验

6.3.3 多切面联合反演CT成像

6.4 某工程渡槽混凝土声波层析成像试验研究

6.4.1 仿真试验槽槽体普查

6.4.2 仿真试验槽异常区详查

6.4.3 MIRA超声断层成像系统验证

参考文献

彩图

《三角网层析成像方法及应用》包含了三角网剖分、三角网射线追踪、三角网层析成像及在工程中的应用，形成了较为完善的结构体系。从波前邻域点最小走时计算及相应次级源的选定、波行面扩展和波传播路径的向源检索三个方面论述了节点次级源近似全局算法；实际次级源检索采用了双曲线近似全局算法。给出了三种不同类型模型的射线追踪结果。第4章叙述了声波层析成像的基本理论，讨论了基于三角网的射线层析成像图像重建技术。对不规则区域内含有薄板低速子域和圆状低速子域的复杂结构模型进行了层析反演数值模拟。第5章首先给出了大透距声波探测仪的系统组成、性能指标及大功率超磁声波换能器的结构和特点；其次详细叙述了仪器采集系统的信号采集、显示及信号处理等各项操作功能；最后给出了在顶煤厚度探测和大跨度混凝土结构无损检测中的应用实例。第6章给出了大透距声波层析成像技术在煤层底板破坏深度和大跨度混凝土结构工程质量检测方面的试验研究成果。