大學(xué)生課外科研立項(xiàng)申請(qǐng)書

1、序號(hào)： 編碼： 大學(xué)生課外科研立項(xiàng)申 請(qǐng) 書 項(xiàng) 目 名 稱： 聲波探測(cè)信息處理及其成像系統(tǒng) 所 屬 學(xué) 科： 數(shù)理 申 請(qǐng) 者 姓 名： 申請(qǐng)者所在單位： 燕山大學(xué) 理學(xué)院 固 定 電 話： 移 動(dòng) 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(tuán)燕山大學(xué)委員會(huì)二一二年三月制說 明1、 申報(bào)者應(yīng)在認(rèn)真閱讀此說明各項(xiàng)內(nèi)容后按要求詳細(xì)填寫。2、 申請(qǐng)書及課題論證活頁請(qǐng)用A4紙雙面印制，一式兩份。申請(qǐng)書左側(cè)裝訂?；铐搳A在申請(qǐng)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(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)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?？粕?。哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文限定在哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、法律、教育、管理六個(gè)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(huì)生活帶來便利的小發(fā)明、小制作等。4、學(xué)科領(lǐng)域請(qǐng)按照作品發(fā)明點(diǎn)或創(chuàng)新點(diǎn)所在類別填報(bào)。A機(jī)械與控制（包括機(jī)械、儀器儀表、自動(dòng)化控制、工程、交通、建筑等） B信息技術(shù)（包括計(jì)算機(jī)、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(qǐng)書必須由第一申請(qǐng)人按

3、要求填寫，第一申請(qǐng)人為承擔(dān)申報(bào)作品60%以上的工作者。6、表內(nèi)項(xiàng)目填寫時(shí)請(qǐng)以小4號(hào)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(qǐng)書序號(hào)、編碼由校團(tuán)委統(tǒng)一填寫。8、其他參賽事宜請(qǐng)向校團(tuán)委和燕山大學(xué)大學(xué)生科技協(xié)會(huì)咨詢。聯(lián) 系 人：楊曉芳 楊卓云聯(lián)系電話：8057103（上班時(shí)間） 8062370（每天19：30以后）申請(qǐng)人承諾我保證如實(shí)填寫本表格各項(xiàng)內(nèi)容。如果獲得立項(xiàng)，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(xiàng)管理細(xì)則，認(rèn)真開展研究工作，取得預(yù)期成果。堅(jiān)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(xiàng)項(xiàng)目。申請(qǐng)人（簽字）

4、： 年 月 日指導(dǎo)教師承諾我保證如實(shí)填寫本表格各項(xiàng)內(nèi)容。如果獲得立項(xiàng)，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(xiàng)管理細(xì)則，認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生按時(shí)保質(zhì)完成科研立項(xiàng)工作，并檢查學(xué)生獨(dú)立完成寫作工作情況。指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日一、項(xiàng)目基本資料項(xiàng)目名稱聲波探測(cè)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(jìn) 哲學(xué)社會(huì)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(jìn)學(xué) 科領(lǐng) 域CA機(jī)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(huì) H經(jīng)濟(jì) I法律 J管理 K教育摘要（研究內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)和意義，150-200字）聲波探測(cè)信息處理及其成像系統(tǒng)是針

5、對(duì)于聲波探測(cè)信息后續(xù)處理的軟件，聲波探測(cè)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(jī)器等工業(yè)領(lǐng)域，而對(duì)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(duì)兩平行鉆孔間聲波信號(hào)的采集，采用網(wǎng)格化方法求解，然后再用最小二乘法（LSOR）對(duì)所測(cè)量的交叉線聲學(xué)信息進(jìn)行反演計(jì)算，便可精確的獲得異常體的展布形態(tài)。這將會(huì)實(shí)現(xiàn)聲波探測(cè)的智能化，是自聲波探測(cè)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)?huì)取得更好的效果和更大的收益。預(yù)期成果CA. 發(fā)表論文 B.研究報(bào)告 C.科技制作實(shí)物 D. 專利 E.其他項(xiàng)目起止時(shí)間2012.4-2012.11二、申請(qǐng)組

6、基本資料申請(qǐng)者及項(xiàng)目組主要成員姓名性別年級(jí)聯(lián)系電話學(xué)位學(xué)院專業(yè)項(xiàng)目分工男11級(jí)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(jí)本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)資料檢索男11級(jí)本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)程序編譯女11級(jí)本科理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)程序編譯男11級(jí)本科理學(xué)院應(yīng)用物理后期測(cè)試男11級(jí)本科理學(xué)院應(yīng)用物理論文撰寫第一申請(qǐng)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(dòng)，為更多的接觸深層知識(shí)，拓展自己的科學(xué)視野，進(jìn)入理學(xué)院科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)?；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(shí)上的不足，對(duì)老師所給項(xiàng)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(bào)理由（指導(dǎo)教師填寫本項(xiàng)。請(qǐng)說明該項(xiàng)目是否有項(xiàng)目支撐，是否有較高的科技價(jià)值等。）該項(xiàng)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(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：41174116），它能反映兩個(gè)鉆孔之間截面上的地質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)面積測(cè)量，對(duì)各種工程探測(cè)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(cè)量方法無可比擬的優(yōu)勢(shì)，對(duì)重點(diǎn)部位

8、的剖面利用層析技術(shù)反演該剖面波速場或吸收?qǐng)?，可以很好的判斷和評(píng)價(jià)目標(biāo)體。聲波層析成像技術(shù)在對(duì)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(jià)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(bào)理由（指導(dǎo)教師填寫本項(xiàng)。請(qǐng)說明該項(xiàng)目是否有項(xiàng)目支撐，是否有較高的科技價(jià)值等。）四、項(xiàng)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(píng)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(duì)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(jìn)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(jìn)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(shí)延井間地震)。 在我國，一些大學(xué)與研究機(jī)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(jìn)行了射線理論與波動(dòng)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(hào)聲波探測(cè)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(jìn)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(diǎn)，因而在油氣田上用于確定剩余油分布和儲(chǔ)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(chǔ)量預(yù)測(cè)；在工程地質(zhì)勘探和重大工程項(xiàng)目安全評(píng)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(diǎn)、基本思路、重點(diǎn)及難點(diǎn)。500字左右聲波探測(cè)信息處理及其成像系統(tǒng)是對(duì)聲波探測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)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(duì)聲波信號(hào)的測(cè)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(cè)試條件和探測(cè)精度要求，將兩平行鉆孔之間的區(qū)域離散成若干個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格單元，并將兩鉆孔處的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分別作為聲波測(cè)試的發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)。當(dāng)聲波在任一節(jié)點(diǎn)發(fā)射時(shí)，所有接收點(diǎn)都應(yīng)有該發(fā)射點(diǎn)產(chǎn)生的聲波信號(hào)。采用網(wǎng)格化方法求解，這樣求各單元內(nèi)的慢度擾動(dòng)就成為解一般線性方程組的問題。在各單元內(nèi)慢度擾動(dòng)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(jìn)行聲波的反演計(jì)算，聲波層析成像的反演實(shí)質(zhì)上就是求解利用大量的聲波旅行時(shí)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?cè)谶@用最小二乘法（LSQR）來進(jìn)行反演計(jì)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(duì)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(duì)信息的解析提取。重難點(diǎn)在于對(duì)于聲波分布信息的分析，用最小二乘法進(jìn)行反演計(jì)算的過程，以及我們對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)實(shí)踐過程和用C程序編譯的過程。3、預(yù)期價(jià)值：本課題創(chuàng)新之處和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 井間聲波反映的是兩個(gè)鉆孔之間截面上的地質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)面積測(cè)量，CT成像技術(shù)可以根據(jù)地質(zhì)條件、測(cè)試條件和探測(cè)精度要求進(jìn)行網(wǎng)格化求解，然后進(jìn)行反演計(jì)算就可以得到準(zhǔn)確描述探測(cè)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(diǎn)，因而在油氣田上用于確定剩余油分布和儲(chǔ)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(chǔ)量預(yù)測(cè)；在工程地質(zhì)勘探和重大工程項(xiàng)目安全評(píng)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(shí)驗(yàn)方法和步驟；研究工作的總體安排和進(jìn)度。理論分析以現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行反復(fù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練以達(dá)到熟練掌握運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行CT成像計(jì)算的程度，再深入學(xué)習(xí)C程序的高級(jí)編譯方法，將CT成像的計(jì)算方法寫入程序，最后進(jìn)行算法測(cè)試。實(shí)驗(yàn)方法和步驟l 射線追蹤設(shè)兩鉆孔點(diǎn)的聲波走時(shí)（tij）數(shù)據(jù)滿足方程： tij=s(x,y)dl為方便求解，采用小擾動(dòng)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(dòng)就成為解一般線性方程組的問題。l 用最小二乘法進(jìn)行反演計(jì)算l 運(yùn)用C程序進(jìn)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(jìn)行層析成像法測(cè)試工作總體安排和進(jìn)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(jì)算8月-9月程序編寫9月-10月層析成像法測(cè)試5、申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)預(yù)算預(yù)算支出科目金 額計(jì)算根據(jù)及理由1