Переход на стартовую страницу книги Гликмана А.Г. "Спектральная сейсморазведка - истоки и следствия"
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En
 приобрести книгу 

4.4. О влиянии наличия зон h на факт появления резонансных свойств

     Резонанс - это совпадение собственной частоты с частотой внешнего воздействия. Так что резонансные свойства - это, по сути, способность объекта иметь собственные частоты. Или, иначе говоря, проявлять свойства колебательной системы.
     Простейшей как с точки зрения ее описания, так и с точки зрения ее исследования, является колебательная система, реализуемая электрическим колебательным контуром. Единичный L-C колебательный контур - это линейное устройство, имеющее одну-единственную собственную частоту. И убедиться в этом элементарно просто. Исследования других известных колебательных систем не позволяют получать столь же однозначную информацию. И особенно это касается колебательной системы, реализуемой плоскопараллельной структурой на упругих колебаниях. И только обнаружение эффекта АРП изменило положение дел. В тех случаях, когда в ходе исследований оказывается возможным реализовать условия, близкие к АРП, проблемы определения собственной частоты не будет.
     Однако в общем случае, без специально подготовленной аппаратуры резонансные свойства слоя-резонатора можно и не заметить. Так, при исследовании резонансных свойств любой колебательной системы нужно, как минимум, знать спектральную характеристику источника внешнего воздействия, а также регистратора. Как тот, так и другой не должны иметь резонансных свойств. Иначе получится, что исследовательская установка в целом будет содержать несколько колебательных систем. И мало того, что все они изначально неизвестны, но, кроме того, в совокупности они влияют друг на друга, и может даже оказаться, что результирующий спектр не будет иметь в своем составе собственную частоту исследуемого резонатора. Здесь полная аналогия с колебательными контурами. В системе связанных контуров могут отсутствовать частоты каждого из контуров, а те частоты, которые будут регистрироваться, будут изменять свое значение при изменении коэффициента связи между контурами. Именно так и обстоит дело при использовании существующих сейсмоприемников.
     В связи с этими сложностями, мы пока что не будем выяснять значение собственной частоты, а только лишь выявим сам факт наличия или отсутствия резонансных свойств.
     На рис.4-5 приведена схема установки, с помощью которой можно исследовать этот момент. Пьезокерамический дисковый излучатель 1 возбуждается электрическим генератором коротких импульсов и излучает упругие волны в обоих направлениях. Два одинаковых дисковых пьезокерамических приемника13 2 и 3 установлены строго параллельно излучателю 1. На поворотном предметном столике 4 может быть установлена исследуемая пластина 5. Нониус 6 позволяет учесть величину перемещения приемника 2 вправо-влево. Вся установка размещена в бассейне 7, заполненном звукопроводящей жидкостью.


Рис. 4-5

     Важнейшим моментом является настройка установки непосредственно перед исследованием. В результате этой настройки, электрические сигналы, снимаемые с приемников, в отсутствии пластины 5 должны быть совершенно одинаковыми по форме. Для выяснения этого, сигналы с обоих приемников подаются на двухлучевой осциллограф. Регулировкой усиления каналов осциллографа следует добиться одинаковости сигналов по амплитуде. Кроме того, приемник 2 перемещается так, чтобы оба сигнала были совмещены по времени.
     Следующим этапом исследований является прозвучивание пластины из оргстекла, которая устанавливается на предметный столик 4.
     Ослабление сигнала на приемнике 2 следует компенсировать усилением канала осциллографа, а изменение времени прихода сигнала к приемнику 2 - смещением приемника 3. При этом признаком настройки будет полное совпадение по форме сигналов с обоих приемников.
     Неизменность формы сигнала при прохождении его через пластину из оргстекла свидетельствует о том, что объекты из оргстекла не изменяют спектр. Или, иначе говоря, не являются резонаторами.
     И, наконец, устанавливаем на предметный столик стеклянную пластину. При прохождении через стеклянную пластину сигнал изменяется кардинально. Многократно увеличивается его длительность. Огибающая сигнала по форме уже ничего общего не имеет с огибающей сигнала, снимаемого с приемника 3. Заполнение сигнала также может изменяться по частоте. Форма сигнала, снимаемого с приемника 2, будет изменяться при любых изменениях размеров стеклянной пластины - как при изменении ее толщины, так и при изменении любых других ее размеров. Характер изменения сигнала будет аналогичным описанному при прозвучивании пластин из металлов и сплавов, керамики, а также из горных пород.
     Из этого делаем вывод, заключающийся в том, что наличие приповерхностных зон h в объектах соответствует наличию у них резонансных свойств. А при отсутствии этих зон отсутствуют и резонансные свойства.
     На рис.4-6 показан характер сигналов при проведении описанных исследований.


Рис. 4-6

     (а) - короткий сигнал, возбуждающий пьезокерамический излучатель 1.
     (b) - сигнал, снимаемый с приемника 2, а также приемника 3 в отсутствии прозвучиваемой пластины или при установке на предметный столик пластины из оргстекла.
     (с) и (d) - два из множества возможных сигналов, снимаемых с приемника 3 при установке на предметный столик пластин из всех перечисленных сред кроме оргстекла.
     Добавим к описанию этого эксперимента еще один момент.
     Если стеклянную (металлическую, керамическую и т.п.) пластину, установленную на поворотном столике 4, начать потихоньку поворачивать, то начиная с какого-то угла поворота Ф0 сигнал, снимаемый с пьезокерамики 2, станет идентичным по форме сигналу, снимаемому с пьезокерамики 3. То есть, он станет таким, как если бы мы прозвучивали слой-нерезонатор (оргстекло).
     Этот угол поворота ф0, я полагаю, имеет отношение к углу поворота вектора V на рис.4-2б. То есть, угол поворота, который при реализации метода критических углов воспринимается обычно как критический угол при определении скорости продольных волн, на самом деле, является углом, характеризующим поворот вектора скорости распространения упругих колебаний в средах ряда стекла вблизи свободной поверхности.


13 Можно обратить внимание, что приемник всегда тоньше и меньше по размеру, чем излучатель. Подробно необходимость этой меры описывается на сайте.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: