大學(xué)生課外科研立項申請書

1、序號： 編碼： 大學(xué)生課外科研立項申 請 書 項 目 名 稱： 聲波探測信息處理及其成像系統(tǒng) 所 屬 學(xué) 科： 數(shù)理 申 請 者 姓 名： 申請者所在單位： 燕山大學(xué) 理學(xué)院 固 定 電 話： 移 動 電 話： 電 子 郵 箱： 指導(dǎo)教師姓名： 井西利 指導(dǎo)教師所在單位： 燕山大學(xué) 理學(xué)院 共青團燕山大學(xué)委員會二一二年三月制說 明1、 申報者應(yīng)在認(rèn)真閱讀此說明各項內(nèi)容后按要求詳細(xì)填寫。2、 申請書及課題論證活頁請用A4紙雙面印制，一式兩份。申請書左側(cè)裝訂?；铐搳A在申請書內(nèi)即可，無需裝訂。3、作品分類為自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文、哲學(xué)社會科學(xué)類社會調(diào)查報告和學(xué)術(shù)論文、科技發(fā)明制作三大類。自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論

2、文作者限本專科生。哲學(xué)社會科學(xué)類社會調(diào)查報告和學(xué)術(shù)論文限定在哲學(xué)、經(jīng)濟、社會、法律、教育、管理六個學(xué)科內(nèi)?？萍及l(fā)明制作類分為A、B兩類：A類指科技含量較高、制作投入較大的作品；B類指投入較少，且為生產(chǎn)技術(shù)或社會生活帶來便利的小發(fā)明、小制作等。4、學(xué)科領(lǐng)域請按照作品發(fā)明點或創(chuàng)新點所在類別填報。A機械與控制（包括機械、儀器儀表、自動化控制、工程、交通、建筑等） B信息技術(shù)（包括計算機、電信、通訊、電子等） C數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等） D生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化工、生態(tài)、環(huán)保等）5、申請書必須由第一申請人按

3、要求填寫，第一申請人為承擔(dān)申報作品60%以上的工作者。6、表內(nèi)項目填寫時請以小4號楷體打印在A4紙上。務(wù)必保證上交材料格式工整，不符合要求一律發(fā)回修改。7、申請書序號、編碼由校團委統(tǒng)一填寫。8、其他參賽事宜請向校團委和燕山大學(xué)大學(xué)生科技協(xié)會咨詢。聯(lián) 系 人：楊曉芳 楊卓云聯(lián)系電話：8057103（上班時間） 8062370（每天19：30以后）申請人承諾我保證如實填寫本表格各項內(nèi)容。如果獲得立項，承諾以本表為有約束力的協(xié)議，遵守燕山大學(xué)大學(xué)生課外科研立項管理細(xì)則，認(rèn)真開展研究工作，取得預(yù)期成果。堅決杜絕抄襲等弄虛作假行為。如果成果發(fā)表或發(fā)布，我將注明是燕山大學(xué)大學(xué)生科研立項項目。申請人（簽字）

4、： 年 月 日指導(dǎo)教師承諾我保證如實填寫本表格各項內(nèi)容。如果獲得立項，承諾以本表為有約束力的協(xié)議，遵守燕山大學(xué)大學(xué)生課外科研立項管理細(xì)則，認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生按時保質(zhì)完成科研立項工作，并檢查學(xué)生獨立完成寫作工作情況。指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日一、項目基本資料項目名稱聲波探測信息處理及其成像系統(tǒng)類 別自然科學(xué)論文 l科技發(fā)明制作A類預(yù)期水平國際領(lǐng)先國際先進 哲學(xué)社會科學(xué)論文科技發(fā)明制作B類l國內(nèi)領(lǐng)先國內(nèi)先進學(xué) 科領(lǐng) 域CA機械與控制 B信息技術(shù) C數(shù)理 D生命科學(xué) E能源化工 F哲學(xué) G社會 H經(jīng)濟 I法律 J管理 K教育摘要（研究內(nèi)容創(chuàng)新點和意義，150-200字）聲波探測信息處理及其成像系統(tǒng)是針

5、對于聲波探測信息后續(xù)處理的軟件，聲波探測廣泛應(yīng)用于巖體、煤井、混凝土等地質(zhì)地礦領(lǐng)域和工件、機器等工業(yè)領(lǐng)域，而對于聲波內(nèi)信息的采集處理與提取更是得到了眾多學(xué)者的廣泛研究和關(guān)注。層析成像技術(shù)基于波的傳播理論通過對兩平行鉆孔間聲波信號的采集，采用網(wǎng)格化方法求解，然后再用最小二乘法（LSOR）對所測量的交叉線聲學(xué)信息進行反演計算，便可精確的獲得異常體的展布形態(tài)。這將會實現(xiàn)聲波探測的智能化，是自聲波探測技術(shù)出現(xiàn)以來全部研究成果的結(jié)晶，在其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)〉酶玫男Ч透蟮氖找?。預(yù)期成果CA. 發(fā)表論文 B.研究報告 C.科技制作實物 D. 專利 E.其他項目起止時間2012.4-2012.11二、申請組

6、基本資料申請者及項目組主要成員姓名性別年級聯(lián)系電話學(xué)位學(xué)院專業(yè)項目分工男11級本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)總體負(fù)責(zé)女11級本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)資料檢索男11級本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)程序編譯女11級本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)程序編譯男11級本科理學(xué)院應(yīng)用物理后期測試男11級本科理學(xué)院應(yīng)用物理論文撰寫第一申請人詳細(xì)資料姓名性別男電子郵箱學(xué)院理學(xué)院專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)電 話相關(guān)經(jīng) 歷（100字以內(nèi)） 本人自上大學(xué)以來認(rèn)真學(xué)習(xí)，積極向老師同學(xué)了解大學(xué)信息，熱衷于參加科技類活動，為更多的接觸深層知識，拓展自己的科學(xué)視野，進入理學(xué)院科學(xué)技術(shù)協(xié)會?；緦W(xué)完C+，有一定的組織領(lǐng)導(dǎo)能力,有毅力

7、和耐心克服理論知識上的不足，對老師所給項目表現(xiàn)極大興趣。三、指導(dǎo)教師基本資料指導(dǎo)教師基本資料（1）姓名單位職稱電話研究方向指導(dǎo)教師簽字井西利燕山大學(xué)理學(xué)院理學(xué)院院算物理申報理由（指導(dǎo)教師填寫本項。請說明該項目是否有項目支撐，是否有較高的科技價值等。）該項目屬于多類型地震波射線CT 的數(shù)學(xué)物理模型同化研究課題，是國家自然基金資助項目（項目編號：41174116），它能反映兩個鉆孔之間截面上的地質(zhì)特征，實現(xiàn)面積測量，對各種工程探測的異常體如巖溶、陷落柱、裂隙、裂縫、斷裂破碎帶、軟弱夾層、地下空洞和不明埋設(shè)物等具有很好的效果，也具有單一鉆孔測量方法無可比擬的優(yōu)勢，對重點部位

8、的剖面利用層析技術(shù)反演該剖面波速場或吸收場，可以很好的判斷和評價目標(biāo)體。聲波層析成像技術(shù)在對工程巖體的地質(zhì)分類及探明目標(biāo)體異常等方面具有舉足輕重的作用，必將成為一種不可或缺的手段得到廣泛應(yīng)用，具有較高的科學(xué)價值。指導(dǎo)教師基本資料（2）姓名單位職稱單位研究方向指導(dǎo)教師簽字申報理由（指導(dǎo)教師填寫本項。請說明該項目是否有項目支撐，是否有較高的科技價值等。）四、項目具體內(nèi)容(與課題論證活頁內(nèi)容同)1、選題：本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評及選題的研究意義。500字左右層析成像理論始于1917 年奧地利數(shù)學(xué)家J.Radon 發(fā)表的著名論文關(guān)于由函數(shù)沿某些流形的積分確定該函數(shù)，該圖像重建方程(或稱為Randon

9、變換)對CT (Computer Tomography)技術(shù)的形成和發(fā)展起到了指導(dǎo)性的作用。1963 年A.M.Cormackl 發(fā)表了函數(shù)的線積分圖像重建在放射學(xué)中的應(yīng)用，進一步發(fā)展了從X 射線投影重建圖像的解析數(shù)學(xué)方法，為醫(yī)學(xué)CT 設(shè)備研制打下了基礎(chǔ)。70 年代后期，層析成像技術(shù)在地球物理、地震勘探方面逐步開展了不同程度的研究工作。目前，美國的井間地震已進入穩(wěn)步發(fā)展的階段，井間地震已從簡單的二維逐步走向三維、四維(時延井間地震)。 在我國，一些大學(xué)與研究機構(gòu)已開始井間地震的理論研究。其中以石油大學(xué)為首的研究小組進行了射線理論與波動理論的層析研究，取得了許多成果。中國地質(zhì)科學(xué)院物化探研究所物

10、探所從事聲波層析成像方法技術(shù)及儀器的研究已有十幾年，研制成功DS 系列多種型號聲波探測系統(tǒng)，開發(fā)了野外數(shù)據(jù)采集、資料處理、成圖與推斷解釋一整套軟件方法技術(shù)，整體研究成果在國內(nèi)處于先進水平。 層析成像技術(shù)作為地球物理勘探的新方法、新技術(shù)之一，因其直接作用于目的層，具有較高分辨率等特點，因而在油氣田上用于確定剩余油分布和儲層精細(xì)描述；在金屬礦中用于尋找井間盲礦和井間礦體儲量預(yù)測；在工程地質(zhì)勘探和重大工程項目安全評估等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。2、內(nèi)容：研究的主要內(nèi)容、主要觀點、基本思路、重點及難點。500字左右聲波探測信息處理及其成像系統(tǒng)是對聲波探測信號進行數(shù)據(jù)采集、存儲處理和圖像顯示的系統(tǒng)，層析成像基

11、于波的傳播理論研究波在地下介質(zhì)中傳播的變化，通過邊界處對聲波信號的測量，獲取鉆孔間物性參數(shù)的分布信息，根據(jù)地質(zhì)條件、測試條件和探測精度要求，將兩平行鉆孔之間的區(qū)域離散成若干個規(guī)則的網(wǎng)格單元，并將兩鉆孔處的網(wǎng)格節(jié)點分別作為聲波測試的發(fā)射點和接收點。當(dāng)聲波在任一節(jié)點發(fā)射時，所有接收點都應(yīng)有該發(fā)射點產(chǎn)生的聲波信號。采用網(wǎng)格化方法求解，這樣求各單元內(nèi)的慢度擾動就成為解一般線性方程組的問題。在各單元內(nèi)慢度擾動已知后, 根據(jù)式vk = v0 +vk，便得到該塊內(nèi)的速度值。 接下來就要進行聲波的反演計算，聲波層析成像的反演實質(zhì)上就是求解利用大量的聲波旅行時間與其相應(yīng)射線在成像單元內(nèi)所經(jīng)過的路徑以及待求速度的

12、關(guān)系建立的線性方程組。我們在這用最小二乘法（LSQR）來進行反演計算，LSQR 法是一種投影方法，它不僅適合于稀疏最小二乘問題，而且還適合于具有非對乘矩陣B的稀疏方程式BU=f 從大型稀疏矩陣方程的解算方法入手獲取數(shù)據(jù)來完成對信息的解析提取。重難點在于對于聲波分布信息的分析，用最小二乘法進行反演計算的過程，以及我們對理論知識的學(xué)習(xí)實踐過程和用C程序編譯的過程。3、預(yù)期價值：本課題創(chuàng)新之處和實際應(yīng)用價值 井間聲波反映的是兩個鉆孔之間截面上的地質(zhì)特征，實現(xiàn)面積測量，CT成像技術(shù)可以根據(jù)地質(zhì)條件、測試條件和探測精度要求進行網(wǎng)格化求解，然后進行反演計算就可以得到準(zhǔn)確描述探測體的圖像。井間層析成像技術(shù)作

13、為地球物理勘探的新方法、新技術(shù)之一，因其直接作用于目的層，具有較高分辨率等特點，因而在油氣田上用于確定剩余油分布和儲層精細(xì)描述；在金屬礦中用于尋找井間盲礦和井間礦體儲量預(yù)測；在工程地質(zhì)勘探和重大工程項目安全評估等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。4、擬采取的研究方法和技術(shù)路線包括理論分析、實驗方法和步驟；研究工作的總體安排和進度。理論分析以現(xiàn)有的研究成果進行反復(fù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練以達(dá)到熟練掌握運用理論知識進行CT成像計算的程度，再深入學(xué)習(xí)C程序的高級編譯方法，將CT成像的計算方法寫入程序，最后進行算法測試。實驗方法和步驟l 射線追蹤設(shè)兩鉆孔點的聲波走時（tij）數(shù)據(jù)滿足方程： tij=s(x,y)dl為方便求解，采用小擾動方法是問題線性化，取 S(x,y)=S0(x,y)+S(x,y)采用網(wǎng)格化方法求解，這樣求各單元內(nèi)的慢度擾動就成為解一般線性方程組的問題。l 用最小二乘法進行反演計算l 運用C程序進行程序編寫l 構(gòu)造系數(shù)矩陣A 的階數(shù)n = 5 的小型矩陣方程Ax =f進行層析成像法測試工作總體安排和進度4月-7月小組成員理論（數(shù)學(xué)和C程序）學(xué)習(xí)7月-8月學(xué)習(xí)層析成像法理論計算8月-9月程序編寫9月-10月層析成像法測試5、申請經(jīng)費預(yù)算預(yù)算支出科目金 額計算根據(jù)及理由1