Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Распространение упругого импульса в горных породах

Распространение упругого импульса в горных породах


Процесс распространения волн импульсного характера значительно сложнее, чем распространение гармонических волн. Наличие диссипации энергии при распространении упругих волн в массиве горных пород вызывает ряд специфических эффектов импульсного сигнала: искажение формы импульса; увеличение времени нарастания вступления волн, т. е. ухудшение резкости их вступления; изменение формы спектра; постепенное увеличение преобладающего периода колебаний; более медленное, чем по экспоненциальному закону, уменьшение амплитуд импульсов с увеличением расстояния от источника; более высокая частота одиночного импульса.
Возникновение указанных эффектов при распространении упругих импульсов можно проследить, если представить одиночный или периодический импульс в виде конечного (или бесконечного) числа элементарных гармонических волн с помощью известного преобразования Фурье. Тогда для каждой гармонической составляющей импульсного сигнала нужно будет учесть влияние частотной зависимости коэффициента затухания и физической дисперсии скорости упругих волн вследствие поглощения в горных породах.
Спектр упругой волны S(f) можно представить в виде произведения спектра излучателя Q(f) и спектральной поглощающей способности горной породы
Распространение упругого импульса в горных породах

Спектральную поглощающую способность горной породы можно определить для однородной изотропной породы по формуле
Распространение упругого импульса в горных породах

где α(f) — амплитудный коэффициент затухания, зависящий от частоты; х — расстояние до источника.
Амплитуды спектральных составляющих любого импульсного сигнала будут зависеть от коэффициента затухания упругих волн в среде на частоте каждой составляющей. Массив оказывает на упругий импульс действие, аналогичное действию низкочастотного фильтра, ослабляющего в большой степени высокочастотные составляющие (рис. 5), т. е. максимум спектральной плотности импульса будет передвигаться в сторону низких частот, вызывая появление и других эффектов.
Влияние дисперсии (зависимости фазовой скорости распространения упругой волны от частоты) проявляется в изменениях скорости распространения волн в диспергирующей среде для различных составляющих спектра. В точке приема импульса искажается его форма из-за различий в сдвиге фаз составляющих спектр,а.
При распространении в массиве узкополосных квазигармонических импульсов характер квазигармоничности сохраняется, но происходит растягивание импульса во времени и выполаживание его начального участка. Длительность первых полупериодов колебаний увеличивается, а у последующих остается постоянной. Одновременно регистрируется эффект понижения преобладающей частоты. Эффект становится особенно заметным при большом поглощении на определенной частоте, широком спектре импульса и малой его длительности. Скорость же распространения огибающей импульса (групповая скорость) в сейсмическом диапазоне частот несколько превышает фазовую.
Распространение упругого импульса в горных породах

В диапазоне частот 10—10 000 Гц фазовая скорость имеет различную дисперсию в зависимости от типа горных пород. В породах, где затухание упругих волн значительно, например в песчано-глинистых, дисперсия фазовой скорости на низких частотах (десятки герц) составляет 10—15%, а на высоких (тысячи герц) — почти отсутствует. В скальных породах дисперсия скорости мала и не превышает 1—2 %. В связи с этим при решении практических задач дисперсию фазовой скорости не учитывают.
Изменение формы упругого импульса при распространении в среде, где происходит затухание волн, вызывает определенные трудности при измерении характеристик затухания. Это связано с тем, что при распространении импульса отдельные составляющие его спектра ослабляются в разной степени.
Для линейной зависимости коэффициента затухания от частоты при ширине полосы ультразвукового спектра 10%, имеющего колоколообразную форму, погрешность измерения коэффициента затухания вследствие влияния фактора искажения формы и спектра импульса приближенно можно определить, умножив коэффициент затухания на расстояние распространения упругого импульса.
Добавлено Serxio 19-03-2017, 12:27 Просмотров: 616
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent