基于熵的测量系统描述方法与应用研究

发布时间：2020-09-22 19:31

　　 “测量的本质就是信息获取”观点在测量理论研究领域已逐渐成为共识;直接应用香农信息理论的基本观点、方法来描述测量系统也引起一些研究者的兴趣。本论文就测量系统实现以信息获取为目的的工作内涵的转变问题,以及对测量系统在信息熵意义下的建模方法、性能分析和误差评价问题进行研究与讨论。论文的主要内容如下:提出一种新的信息量,并对其相关性质进行证明,为串联形式的信息测量系统的表征起到了关键作用;由此得出的若干特性,为系统的分析与计算提供方便;另外,所得的熵平衡定理揭示了在信息获取过程中不同随机变量的熵对信息的加工与处理过程;以测量是被测信源不确定性由大到小的客观历程为基础,阐明测量过程中信息获取的熵减机制,总结测量有效性原则。这些研究为建立统一的测量系统理论奠定基础。线性测量系统的熵描述是一个具有重要应用意义的问题,本文第三章基于高斯随机过程在Toeplitz分布条件下的时频关系引理,得到连续熵的频域表征,从而证明出线性网络熵定理,并且推导出级联线性网络表达式,文中对定理在应用上存在的频域与熵域关系不对应问题,给予形式化方法的解释,为在信息熵意义下分析和设计测量系统提供思路。为了将基于信息熵的测量系统描述方法应用到具体测量系统的设计与优化中,本文首先探究了放大环节中熵增量与噪声熵的本质区别,以及带通滤波网络的信息获取特性;其次,分析量化过程的信息传输特性,研究不同概率分布条件下的输入信源对量化过程信息获取的影响;此外,分析信息预处理的熵模型,并讨论信息获取意义下影响算法性能的主要因素;最后,给出基于相对误差熵的测量结果评价指标。这些方法为测量系统的设计与优化提供理论支撑与技术指导。针对核磁共振测井系统中若干信息获取最大化问题,本文利用基于熵的测量系统描述方法进行研究。(1)通过建立核磁共振弛豫过程的熵模型,定量确定第一个回波在不同弛豫条件下的信息比重,设计改进型的振铃噪声抑制方法,从而完成地层束缚流体信息的获取工作。(2)本文就核磁测井原始回波数据在压缩过程中信息损失严重的问题进行研究,设计基于最优量化的压缩方法,确保在同压缩比条件下信息被最大化获取。(3)针对正则化反演方法在选取正则化项等先验信息时缺少理论依据的问题,本文从先验信息的最大熵角度,设计基于最大熵正则化的二维核磁测井反演算法,实现反演运算的信息获取最大化。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH89
【部分图文】：

对比图,测井曲线,对比图

图 5-21 测井曲线对比图法对信息获取的影响分析共振测井是当今地下储层流体识别和评价的发展方向[113-123共振测井只是基于横向弛豫时间2T 分布做油藏估计和储层测井。然而，实际的地层环境中，储层孔隙结构复杂、范围大，造成不同流体信号在分布上重叠，特别是短弛细管束缚水与粘度较大的原油在信号上重叠，导致一维和稠油的信号。二维核磁共振在快速确定流体类型、原油具有理论优势。磁反演过程熵分析核磁共振弛豫过程的数学模型

二维正演,模拟流,核磁共振,二维谱

华中科技大学博士学位论文的精度，需要确定最佳的正则化因子，常用的正则化因子选择方法有，Moro准则，L曲线和GCV方法等，这些方法都是通过与一个参照谱求其最小的来找到最佳正则化因子的，而实际测井过程中不可能给出一个参照谱，因用一种在优化算法中常用的卡方检验方法[131]。.3 数值仿真为了检验本文提出的最大熵正则化反演算法的性能，结合一维核磁共振反水和稠油在横向弛豫时间谱中很难区分的缺点，现采用高斯函数模型构造峰值的二维核磁共振 2T ,D 谱模型，来模拟地层中稠油和束缚水的弛豫扩如图 5-23 所示。

Tikhonov正则化方法

华中科技大学博士学位论文，在区间1m s 10000ms上对数方式均匀分布。图 5-23（a）为 2T ,D 的二维线图，图（c）和图（b）分别是对应的一维横向弛豫谱2T 分布和扩散系数 D 分（d）为三维分布图。然后，根据预先构造的 2T ,D 二维谱和式(5-22)的正演模采用变回波间隔方式的基础上，可以计算出 5 组不同回波间隔的回波衰减曲图 5-23（d）所示。

【参考文献】