RU2559516C2 - Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот - Google Patents
Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559516C2 RU2559516C2 RU2013141682/28A RU2013141682A RU2559516C2 RU 2559516 C2 RU2559516 C2 RU 2559516C2 RU 2013141682/28 A RU2013141682/28 A RU 2013141682/28A RU 2013141682 A RU2013141682 A RU 2013141682A RU 2559516 C2 RU2559516 C2 RU 2559516C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- geoacoustic
- acoustic
- medium
- frequency range
- audio frequency
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области способов акустической пеленгации и может быть использовано в геоакустике, геофизике, неразрушающем контроле прочности объектов, гидроакустике. Сущность изобретения: для обнаружения и определения направления прихода импульсных сигналов геоакустической эмиссии в звуковом диапазоне частот используется комбинированный приемник, установленный в водной среде у дна водоемов. Измеряется акустическое давление P(t) и три взаимно ортогональных компоненты градиента акустического давления ∇Px(t), ∇Py(t), ∇Pz(t). С учетом условий распространения сигналов в среде и динамического диапазона приемного тракта выделяются неискаженные импульсы в определенном интервале амплитуд dA, определяется направление прихода волны для каждого импульса и оценивается азимутальное распределение частоты следования импульсов D(α, t). Это позволяет оценивать наличие в исследуемой области среды неоднородностей и их азимутальную конфигурацию. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области способов акустической пеленгации и может быть использовано в геоакустике, геофизике, неразрушающем контроле прочности объектов, гидроакустике. Цель изобретения - обнаружение и определение направления прихода импульсных сигналов геоакустической эмиссии в звуковом диапазоне частот, оценка частоты их следования по направлениям.
Известен «Способ сейсмической разведки» (SU, авт. свид. №1000962, МПК G01V 1/00, 1983 г.). Способ основан на регистрации сейсмического поля сейсмоприемниками, установленными в пунктах наблюдения и образующими площадную расстановку с заданным шагом расстановки в зависимости от длины волны регистрируемых сейсмических волн, обработку полученных сейсмоприемниками сигналов, по которой судят об эмиссионных свойствах среды и о наличии в исследуемой области среды неоднородностей и их конфигурации. Ограничением данного способа является возможность работы только в инфразвуковом диапазоне частот.
Известен «Способ определения пеленга на источник излучения и устройство для его осуществления» (RU, патент №2158430, МПК G01S 3/80, 2000 г.). Данный способ позволяет пеленговать акустические источники в звуковом диапазоне частот. Способ включает генерацию и излучение источником акустического сигнала, прием сигнала приемником, состоящим, по меньшей мере, из восьми гидрофонов, образующих ориентированную в горизонтальной плоскости круговую измерительную базу, выделение квадратурных составляющих комплексной огибающей принятых акустических сигналов и измерение их фазы. Сигналы, принятые гидрофонами базы, предварительно фазируют на N направлений, проходящих через центр базы и каждый из N гидрофонов. Определяют направление, соответствующее максимуму сигнала, и гидрофон, лежащий на этом направлении. Пеленг на источник в локальной системе координат, связанный с круговой базой, определяют по формуле с учетом угловых координат φn гидрофонов, числа гидрофонов, кумулятивной фазы ϑn на n-м гидрофоне относительно фазы на первом гидрофоне, за который принимают гидрофон, лежащий на направлении максимума сигнала. Недостатком способа является необходимость использования большого количества гидрофонов, расположенных определенным образом. Это приводит к сложности реализации способа и достаточно низкой точности пеленгации, которая зависит от числа используемых гидрофонов.
Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ определения пеленга на шумящий объект» (RU, патент №2444747, МПК G01S 3/80, 2010 г.). Данный способ заключается в приеме акустического сигнала комбинированным приемником, состоящим из векторного приемника и гидрофона. Принятый сигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию посредством преобразования Гильберта или Фурье с последующим преобразованием сигнала в аналитическую форму. Далее осуществляется вычисление отношения мнимой части сигнала к реальной и оценка по этому отношению разности фаз между акустическим давлением P(t) и ортогональными компонентами колебательной скорости
. При обнаружении скачка разности фаз на 180° определяют пеленг на шумящий объект. Способ позволяет пеленговать акустический сигнал в диапазонах частот от 5 Гц до 800 Гц при низкочастотном приемнике и от 500 Гц до 11 кГц при среднечастотном приемнике. Данный способ предназначен для пеленгации гидроакустических сигналов и не учитывает особенности сигналов акустической эмиссии, являющихся по своей природе импульсными.
Предлагаемый способ лишен данного недостатка. В качестве приемника акустического сигнала в звуковом диапазоне частот используется комбинированный приемник, установленный у дна водоема. Применение приемников такого типа позволяет, по сравнению с обычными геофонами, расширить частотный диапазон анализируемых сигналов от 5 Гц до 10-20 кГц, а использование их в закрытых внутренних водоемах - исключить влияние мешающих шумов океана (прибой, судоходство и др. источники). Средой формирования геоакустической эмиссии в данном случае являются приповерхностные осадочные породы, которые характеризуются малой прочностью и высокой пластичностью. Комбинированный приемник позволяет одновременно измерять акустическое давление P(t) и три взаимно ортогональных компоненты градиента акустического давления ∇Px(t), ∇Py(t), ∇Pz(t), являющихся проекциями вектора градиента давления на соответствующие координатные оси. При обработке этих четырех сигналов находятся векторы колебательной скорости, смещения и плотности мощности акустического излучения. В случае импульсных сигналов, при существенном превышении амплитуды над уровнем шумов, что соответствует случаю исследования геоакустической эмиссии в водоемах, для определения направления прихода акустической волны удобно воспользоваться методом сравнения амплитуд в ортогональных компонентах, приведенным в работе (Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2007. 480 с.).
Сущность способа поясняется на рис.1. Как видно из рис.1, точки сигнала группируются в области, ограниченной эллипсом. Направление прихода волны соответствует положению главной оси эллипса. Неоднозначность направления устраняется применением встроенного канала давления.
С учетом условий распространения сигналов в среде и динамического диапазона приемного тракта в способе выделяются только неискаженные импульсы геоакустической эмиссии в определенном интервале амплитуд dA. Для исследования направленности геоакустического излучения используются интегральная Ω(t) и дифференциальная D(ω,t) акустическая активность. Первая из этих величин представляет собой зависящую от времени частоту следования импульсов в интервале амплитуд dA, а вторая - распределение частоты следования этих импульсов по направлениям dω в нижней полусфере. Интеграл по углу отклонения от нормали к земной поверхности дает азимутальное распределение частоты следования импульсов D(α,t) по направлениям dα. Нормированные распределения импульсов d(ω,t)=D(ω,t)/Ω(t) и d(α,t)=D(α,t)/Ω(t) будут, соответственно, объемной и азимутальной диаграммами направленности излучения. Исследование акустической активности по направлениям позволяет оценивать наличие в исследуемой области среды неоднородностей и их азимутальную конфигурацию.
Алгоритм способа включает в себя следующую последовательность операций. Принятый сигнал подвергается аналого-цифровому преобразованию с частотой дискретизации 96 кГц по каждому каналу. Далее рассматривается форма огибающей сигнала и определяется его вступление. По максимальным значениям огибающей находится амплитуда и выделяются импульсы в определенном интервале амплитуд dA. Далее определяется направление прихода волны для каждого импульса и оценивается азимутальное распределение частоты следования импульсов D(α,t).
Claims (1)
- Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот, включающий измерение акустического давления P(t) и трех взаимно ортогональных компонентов градиента акустического давления ∇Px(t), ∇Py(t), ∇Pz(t) комбинированным приемником, установленным в водной среде у дна водоемов, выделение импульсов геоакустической эмиссии в интервале амплитуд dA, определение направления прихода волны для каждого импульса и оценку азимутального распределения частоты следования импульсов D(α, t).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141682/28A RU2559516C2 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141682/28A RU2559516C2 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013141682A RU2013141682A (ru) | 2015-03-20 |
RU2559516C2 true RU2559516C2 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53285442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141682/28A RU2559516C2 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559516C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3543261A (en) * | 1968-06-14 | 1970-11-24 | Us Air Force | Upper threshold circuit |
DE2323541A1 (de) * | 1972-05-10 | 1973-11-15 | Thomson Csf | Praezisionsrichtanordnung, insbesondere fuer unterwasserschallantennen mit kreisrundem querschnitt |
RU2158430C2 (ru) * | 1998-12-30 | 2000-10-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Способ определения пеленга на источник излучения и устройство для его осуществления |
RU2300118C1 (ru) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Способ обнаружения шумящих в море объектов |
RU2444747C1 (ru) * | 2010-06-30 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Способ определения пеленга на шумящий объект |
-
2013
- 2013-09-10 RU RU2013141682/28A patent/RU2559516C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3543261A (en) * | 1968-06-14 | 1970-11-24 | Us Air Force | Upper threshold circuit |
DE2323541A1 (de) * | 1972-05-10 | 1973-11-15 | Thomson Csf | Praezisionsrichtanordnung, insbesondere fuer unterwasserschallantennen mit kreisrundem querschnitt |
RU2158430C2 (ru) * | 1998-12-30 | 2000-10-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Способ определения пеленга на источник излучения и устройство для его осуществления |
RU2300118C1 (ru) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Способ обнаружения шумящих в море объектов |
RU2444747C1 (ru) * | 2010-06-30 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Способ определения пеленга на шумящий объект |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013141682A (ru) | 2015-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dowling et al. | Acoustic remote sensing | |
CN109239712B (zh) | 基于水下声场和声能流的噪声探测方法 | |
US20140104979A1 (en) | Ground-Penetrating Tunnel-Detecting Active Sonar | |
Papandreou et al. | On the detection of objects buried at a shallow depth using seismic wave reflections | |
RU2624607C1 (ru) | Способ гидроакустической томографии полей атмосферы, океана и земной коры различной физической природы в морской среде | |
RU2559516C2 (ru) | Способ пеленгации геоакустического излучения в звуковом диапазоне частот | |
RU2292569C1 (ru) | Способ определения предвестника цунами | |
John et al. | Differential ultrasonic detection of small objects for underwater applications | |
RU2517780C2 (ru) | Способ поиска углеводородов на шельфе северных морей | |
RU2300781C1 (ru) | Устройство гидрометеорологоакустических наблюдений за акваторией морского полигона | |
Dai et al. | Application of the surface wave survey method on multi-scale engineering problems: laboratory and field testing case studies | |
RU2536837C1 (ru) | Способ параметрического приема гидрофизических и геофизических волн в морской среде | |
RU2477498C1 (ru) | Метод мониторинга вертикального распределения скорости звука в условиях мелководных акваторий | |
RU2584721C1 (ru) | Пассивно-активный акустический метод обнаружения и локализации утечек газа в газожидкостной среде | |
Shcherbina et al. | Methods for spatial direction finding of geoacoustic signals at Mikizha Lake in Kamchatka | |
Moriya | Spectral matrix analysis for detection of polarized wave arrivals and its application to seismic reflection studies using local earthquake data | |
RU2601773C2 (ru) | Способ мобильного поиска месторождений углеводородов и донных объектов, обнаружения признаков зарождения опасных явлений на морском шельфе | |
RU2794698C1 (ru) | Способ обнаружения электромагнитных геофизических возмущений от движущихся источников | |
Kusumah et al. | Engineering Of Acoustic Technology For Underwater Positioning Object | |
KR102425484B1 (ko) | 연근해 3차원 고주파 지층탐사 자료처리방법 | |
Ohta et al. | Modal inversion analysis for geoacoustic properties of the New Jersey continental shelf in the swat experiments | |
RU2376653C1 (ru) | Устройство гидрометеорологических наблюдений за акваторией морского полигона | |
Liang et al. | Experimental Study on the Identification of Scholte Waves Based on Acoustic Pressure Field Measurement | |
Polovinka et al. | The peculiarities of the implementation of time reversal method for gas leakage detection on Sakhalin shelf | |
RU2503036C1 (ru) | Способ поиска месторождений углеводородов на морском шельфе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160911 |