Спосіб визначення параметрів розповсюдження пружних хвиль в нелінійно-пружному середовищі

Способ определения параметров рас пространения упругих волн в нелинейно-уп ругой среде, включающий возбуждение в среде зондирующих колебаний, прием этих колебаний, измерение и регистрацию параметров этих колебаний, с учетом которых определяют параметры распространения упругих волн в нелинейно-упругой среде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что измеряют последовательность мгновенных значений скорости распространения зондирующих упругих колебаний, регистрируют периодическую зависимость изменения мгновенной скорости распространения упругих колебаний от текущего времени, а об амплитудночастотных характеристиках исследуемой упругой волны судят по периоду и амплитуде полученной периодической зависимости изменения мгновенной скорости распространений зондирующих упругих колебаний. Способ предназначен для определения параметров распространения, в том числе амплитудно-частотных характеристик упругих волн в средах и телах, обладающих нелинейной упругостью, то есть характеризующихся зависимостью скорости распространения упругих волн в них от напряженно-деформированного состояния этих сред и тел, а также возникающими при этом нелинейными эффектами, в частности, возникновением кратных и комбинационных частот. Способ может быть использован для регистрации упругих волн, а также постоянных и переменных напряжений и деформаций в массивах горных пород, керамических материалах, элементах конструкций, деталях машин и механизмов, в других нелинейно-упругих средах и телах. Известен способ исследования недр(1], использующий явление зависимости скорости упругих волн от напряженно-деформированного состояния горных пород и заключающийся в том, что в изучаемой области недр возбуждают монохроматические упругие колебания одной частоты, регистрируют их не менее, чем в 3-х точках, измеряют амплитуду первой и второй гармоники регистрируемых колебаний, разность фаз между первой гармоникой регистрируемых и возбуждаемыми колебаниям, и на основе анализа результатов судят о физико-механическом состоянии недр. Однако этот способ не предназначен для определения параметров распространения упругих волн и не может быть прямо использован с этой целью, так как он предусматривает измерение вышеуказанных С > ел О 15547 величин, усредненных за относительно большой промежуток времени, в нескольких точках для пространственной локализации аномалий состояния недр, их обработку и интерпретацию оператором, и, следовательно, не позволяет определять параметры распространения и, в частности, амплитудно-частотные характеристики исследуемых упругих волн. Наиболее близким по технической сущности является способ акустического измерения упругих констант горных пород [2], состоящий в возбуждении в скважине высокочастотной акустической волны и ее приеме, модуляции высокочастотного акустического поля низкочастотным и регистрации коэффициента фазовой модуляции, по которому рассчитывают упругие констанвты горных пород. Однако этот способ также не предназначен для определения параметров распространения упругих волн, и не может быть прямо использован с этой целью, так как позволяет получить только интегральные характеристики взаимодействия основной высокочастотной и вспомогательной низкочастотной упругих волн - коэффициент фазовой модуляции, представляющий собой отношение разности наибольшего и наименьшего значений фаз принятых колебаний к среднему значению этой фазы. Цель изобретения - повышение информативности за счет обеспечения возможности определения амплитудно-частотных характеристик исследуемой упругой волны. Поставленная цель достигается тем, что при возбуждении в среде зондирующих колебаний, приеме этих колебаний, измерении и регистрации их параметров, с учетом которых определяют параметры распространения упругих волн в нелинейно-упругой среде, согласно изобретению, измеряют последовательность мгновенных значений скорости распространения зондирующих упругих колебаний, регистрируют периодическую зависимость изменения мгновенной скорости распространения упругих колебаний от текущего времени, а об амплитудночастотных характеристиках исследуемой упругой волны судят по периоду и амплитуде полученной периодической зависимости изменения мгновенной скорости распространения зондирующих упругих колебаний. В исследуемом объекте - нелинейно-упругой среде или теле тем или иным способом возбуждаются упругие зондирующие колебания. В случае, например, определе5 ния параметров распространения упругих волн в массивах горных пород зондирующие колебания могут возбуждаться с помощью преобразователей 2, в частности, пьезоэлектрических, электромеханических 10 или др., питаемых от генератора сигналов 1. Излучаемая преобразователем упругая волна распространяется в исследуемой нелинейно-упругой среде со скоростью, определяемой в каждый момент времени 15 характеристиками этой среды. А так как характеристики среды изменяются под воздействием распространяющихся в ней других, неизвестных, исследуемых упругих волн, то мгновенные значения скорости рас20 пространения известной, зондирующей упругой волны фиксируют в себе информацию о параметрах распространения в данной среде этих неизвестных, исследуемых упругих волн. Прошедшая через исследуемую 25 среду зондирующая упругая волна преобразуется обратно в электрический сигнал преобразователем 3, а мгновенные значения скорости ее распространения измеряются измерителем 4 и регистрируются регистра30 тором 5. О параметрах распространения, в частности, об амплитудно-частотных характеристиках исследуемой упругой волны судят по периоду и амплитуде полученной периодической - зависимости изменений 35 мгновенных значений скорости распространения зондирующей упругой волны. Предложенный способ определения параметров распространения упругих волн позволяет исследовать истинные упругие 40 колебания внутри нелинейно-упругой среды или тела, не нарушая их целостности, свободен от искажений, вызванных механической связью датчиков с объектом и характеристиками этих датчиков, так как 45 преобразование осуществляется внутри самого объекта - нелинейно-упругой среды или тела. Кроме того, способ характеризуется широким частотным диапазоном исследуемых колебаний, начиная от постоянной ЬО составляющей и до ультразвуковых частот включительно. И в дополнение ко всему вышеперечисленному предложенный способ не утрачивает функциональных возможностей, а, следовательно, и областей применеРеализация предложенного способа по- 55 ния, присущих способам, выбранным в ясняется чертежом. качестве аналогов. 15547 Упорядник Замовлення 4189 Техред М.Моргентал Коректор Л. Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 J