Расчет аппаратной функции широкополосного акустотермометрического датчика
Расчет аппаратной функции широкополосного акустотермометрического датчика
А. А. Аносов$^1$, А. А. Шаракшанэ$^1$, А. Д. Мансфельд$^2$, А. Г. Санин$^2$
Рассчитана аппаратная функция широкополосного (1.6 – 2.5 МГц) датчика, используемого в акустотермометрии. Экспериментальная проверка показала согласование измеренных и расчетных результатов. Проведены исследования влияния характеристик полосы пропускания и размера датчика на аппаратную функцию приемника, а также влияния аппаратной функции на измеряемый датчиком акустотермометрический сигнал. Показано, что при типичных в акустотермометрии расстояниях между датчиком и исследуемым объектом основным параметром, определяющим акустотермометрический сигнал, является отношение длины волны (для средней частоты приема) к диаметру датчика. Для задач локализации нагретой области приемник оптимально устанавливать на расстоянии 15 – 25 мм от нагретой области. Например, в этой зоне для датчика диаметром 8 мм ширина аппаратной функции составляет 1.2 ± 0.1 мм по уровню 0.5 от максимального.
Показать АннотациюУстановка для томографирования акустических нелинейных параметров с использованием кодированных сигналов
Установка для томографирования акустических нелинейных параметров с использованием кодированных сигналов
К. В. Дмитриев, Е. А. Котельников, Д. И. Зотов, О. Д. Румянцева
Сопоставлены схемы томографирования, основанные на нелинейных эффектов третьего порядка и использующие два кодированных сигнала и один монохроматический или же три кодированных сигнала в качестве первичных. Алгоритм получения томограммы акустического нелинейного рассеивателя адаптирован для схемы с тремя кодированными первичными сигналами, и проведены первые эксперименты на модифицированной установке.
Показать АннотациюВзаимосвязь акустической добротности и прочности горных пород различных типов
Взаимосвязь акустической добротности и прочности горных пород различных типов
А. С. Вознесенский, Я. О. Куткин, М. Н. Красилов
Рассмотрены обобщенные эмпирические взаимосвязи динамических акустических характеристик горных пород различных генотипов с их прочностными свойствами. Показано, что связь акустической добротности с прочностью может иметь как монотонный, так и немонотонный характер. Указанные зависимости могут быть использованы для оценки неразрушающими методами прочности горных пород и ресурса подземных сооружений.
Показать АннотациюСкважинные геоакустические измерения в системе комплексного геофизического мониторинга и прогноза землетрясений на Камчатке
Скважинные геоакустические измерения в системе комплексного геофизического мониторинга и прогноза землетрясений на Камчатке
В. А. Гаврилов, Ю. Ю. Бусс, Ю. В. Морозова, Е. В. Полтавцева
Дается оценка результатам, полученным в ходе многолетнего использования новых методов мониторинга напряженно–деформированного состояния геосреды в зоне Петропавловск–Камчатского геодинамического полигона. Методы базируются на данных скважинных геоакустических измерений и электромагнитных измерений с подземными электрическими антеннами. На основе результатов мониторинга с привлечением данных гидрогеохимических и гидрогеодинамических измерений каждые две недели осуществляется подготовка заключений о сейсмической опасности для Камчатского края. Приведен пример данных комплексных скважинных измерений, характеризующих изменения напряженно–деформированного состояния геосреды в зоне Петропавловск–Камчатского геодинамического полигона во временных окрестностях Тохокского мегаземлетрясения (М=9.0, Япония, март 2011 г.) и сильнейшего Жупановского землетрясения (М=7.2, Камчатка, январь 2016 г.).
Показать АннотациюРазвитие методов и алгоритмов решения обратных акустических задач рассеяния
Развитие методов и алгоритмов решения обратных акустических задач рассеяния
К. В. Дмитриев, Д. И. Зотов, О. Д. Румянцева, С. Н. Сергеев, А. С. Шуруп
Представлены результаты экспериментальных исследований характера распространения акустических сигналов в мелком водоеме, в том числе, при наличии ледовой поверхности. Приводятся результаты восстановления параметров волновода и оценки модовой структуры акустического поля по данным эксперимента в шельфовой зоне. С помощью численного моделирования исследованы возможности функционального алгоритма, который предназначается для целей томографии акустических рассеивателей, представленных рефракционно-поглощающими неоднородностями и, одновременно, векторным полем течений.
Показать АннотациюРазработка технологии томографии земной коры шельфа и глубокого моря на основе применения береговых лазерных деформографов и широкополосных низкочастотных гидроакустических излучателей
Разработка технологии томографии земной коры шельфа и глубокого моря на основе применения береговых лазерных деформографов и широкополосных низкочастотных гидроакустических излучателей
Г. И. Долгих$^{1,2}$
Рассмотрены особенности разработки технологии томографии морской земной коры на основе применения береговых лазерных деформографов и низкочастотных гидроакустических излучателей. При изучении закономерностей распространения гидроакустических сигналов, создаваемых гидроакустическими излучателями, по клиновидному шельфу уменьшающейся глубины с оценкой доли гидроакустической энергии, трансформированной в сейсмоакустическую энергию, установлено, что при глубинах меньше половины гидроакустической волны практически весь сигнал распространяется в дне. При выполнении экспериментальных исследований, проведенных в бухте Витязь Японского моря с применением береговых лазерных деформографов и гидроакустического излучателя, генерирующего сложные фазоманипулированные сигналы с центральной частотой 33 Гц, отработаны основы создания технологии томографии земной коры шельфовых областей различных морей. С целью решения подобных задач при больших глубинах моря разработан и создан мощный низкочастотный гидроакустический излучатель на 19-26 Гц, предназначенный для генерации сигналов различной сложности с амплитудой до 10 кПа. В ходе его испытаний на шельфе Японского моря определены скорости волн Рэлея, Стоунли и Лява на трассе «излучатель – лазерный деформограф».
Показать АннотациюРезонансы внутри ансамбля пор как возможная модель формирования спектра акустического излучения при фильтрации газа через пористые среды.
Резонансы внутри ансамбля пор как возможная модель формирования спектра акустического излучения при фильтрации газа через пористые среды.
Э. А. Иванова$^{1,2}$, Д. Н. Михайлов$^1$
Предложена новая модель, описывающая поровое пространство в виде ансамбля взаимосвязанных резонаторов Гельмгольца. С помощью этой модели удалось улучшить воспроизведение особенностей спектра акустического шума, регистрируемого в экспериментах при фильтрации газа через пористые среды. Реализована программа расчета собственных частот системы связанных резонаторов. Представлены результаты работы программы на примере модели порового пространства известняка Indiana. В качестве основного механизма генерации акустического шума газовым потоком рассматриваются микровихри в порах. Появление микровихрей обусловлено инерционными эффектами течения. Представлены численные расчеты на COMSOL Multiphysics которые показывают, что микровихри начинают генерироваться при числах Рейнольдса в порах порядка 1–10.
Показать АннотациюРазработка физических основ низкочастотной акустической томографии на арктическом шельфе волоконно-оптическими сейсмоприемниками
Разработка физических основ низкочастотной акустической томографии на арктическом шельфе волоконно-оптическими сейсмоприемниками
О. Т. Каменев, Ю. Н. Кульчин, Ю. С. Петров, В. А. Колчинский
Предложен и экспериментально исследован сейсмоприемник на основе интерферометра Маха-Цендера. Волоконно-оптический многовитковый чувствительный элемент сейсмоприемника обеспечивает высокую чувствительность к виброускорению в диапазоне 1–20 Гц. Стабильность положения рабочей точки интерферометра сейсмоприемника обеспечивается цепью обратной связи. Показано, что пороговая чувствительность сейсмоприемника 10^–7 м/с^2 обеспечивает возможность регистрации слабых сейсмосигналов.
Показать АннотациюВлияние параметров рэлеевской модели затухания упругих волн на характеристики сейсмограмм и акустическую добротность
Влияние параметров рэлеевской модели затухания упругих волн на характеристики сейсмограмм и акустическую добротность
М. Н. Красилов
Проведено компьютерное моделирование распространения упругих волн от взрыва при подземной отработке массива гипсосодержащих пород для различных значениий параметра 𝛽𝑑𝐾 рэлеевской модели, характеризующего затухание, пропорциональное частоте. Получен график зависимости акустической добротности от 𝛽𝑑𝐾, который показывает, что при увеличении затухания акустическая добротность массива горных пород снижается. Из-за того, что изменению 𝛽𝑑𝐾 на 2 порядка соответствует изменение добротности на 30%, указанная зависимость может быть использована только для качественной оценки изменения акустической добротности массива горных пород во времени. Количественная оценка может быть произведена только после введения необходимых корректировок.
Показать АннотациюО свойствах акустической границы между твердым телом и жидкостью при моделировании упругих волн в геосредах в Comsol Multiphysics
О свойствах акустической границы между твердым телом и жидкостью при моделировании упругих волн в геосредах в Comsol Multiphysics
В. В. Набатов
В статье описывается специфика моделирования процедур геофизического контроля тоннелей метрополитенов, используемого для поиска полостей в заобделочном пространстве. В частности, модель требует специфической работы с граничными условиями на контакте между твердым телом и флюидом. Полученные результаты моделирования сопоставлены с результатами реальных измерений в тоннелях. Выявлены специфические особенности откликов получаемых при контроле.
Показать Аннотацию