Математическая основа вычисления точки сейсмического возбуждения и алгоритм повышения точностных характеристик с дополнительным измерением акустического сигнала - Курсовая работа

Существующее специальное математическое обеспечение обработки сейсмический сигналов после возбуждения объектом земной поверхности не удовлетворяет современным требованиям по надежности и точности определения точки возбуждения.Теоретическим основам сейсмических измерений, изучению методов определения точки возбуждения сейсмических сигналов в современной литературе отводится значительное место (1,2). В природе существуют системы тел, которые необычайно легко могут быть приведены в колебательное движение; мало того, достаточно такую систему вывести из положения равновесия, а затем предоставить самой себе, чтобы она начала совершать колебательное движение. Колебания таких систем, когда они происходят сами собой после того, как какая-либо сила вывела систему из положения равновесия и затем предоставила самой себе, называют свободными колебаниями системы.Величина силы взаимодействия между частицами зависит от расстояния между ними: сила взаимодействия возрастает, когда расстояние между частицами меньше и наоборот уменьшается, с увеличением этого расстояния. Чтобы представить себе, как распространяется рассматриваемое колебание, определим, какое положение принимает ряд частиц в тот момент, когда начальная частица А совершила одно колебание. На рис 1.1. рассмотрен случай распространения волны поперечных колебаний, т.е. волна распространяется вдоль оси ОХ, а частицы колеблются вдоль оси ОУ. Поверхность отделяет в данный момент времени область среды, в которой волна уже вызвала колебания частиц от той области среды, которой колебания еще не достигли. Если при распространении волны достигают препятствия, геометрические размеры которых больше данной волны, то возникает явление отражения волн (рис.1.4)В общем виде уравнение для скорости распространения сейсмического сигнала можно записать так: где: - эффективный упругий параметр; Зависимость скорости от упругих колебаний и плотности представляется весьма простой. В действительно ситуация гораздо сложнее, поскольку параметры и взаимосвязаны и оба в большей или меньшей степени зависят от пористости, литологии, давления, глубины, цементации, степени уплотнения и т.д. и т.п.В окружающем нас воздухе существуют только продольные волны [2,3]. Воздух представляет собой смесь газов, поэтому скорость распространения акустической волны может быть вычислена по одной из известных формул (3,4 ).Рассмотрим систему, в которой реализован разностно-дальномерный метод определения координат источника возбуждения. Разность расстояний от фокусов гиперболоида (фокусами являются ПИ) до любой точки его поверхности остается постоянным (ПИ установлены стационарно с координатным определением местоположения). Так как для определения местоположения в пространстве необходимо определить точку пересечения трех поверхностей положения, то разностно-дальномерная система состоит как минимум из трех ПИ. При определении местоположения источника возбуждения в плоскости точка пересечения поверхности трансформируется в точку пересечения гипербол (рис.2.1) . Зная времена прихода сигналов на ПИ1 и ПИ2 - t1, t2 и скорость распространения данных сигналов в пределах расположения ПИ составим уравнение:R=V*t расстояние и время представим в виде разностей расстояний между ПИ R2-R1 и разностью прихода сигналов t2-t1, тогда R2-R1 = (t2-t1)*V или По разности времен прихода сигналов на ПИ и известной скорости находится разность дальности и по ней строится гипербола.В настоящее время способ получения координат источника возбуждения сводится к решению триединой задачи: «ручным», автоматизированным и автоматическим способами. Основное отличие этих способов состоит в степени использования вычислительной техники и разработке специального программного обеспечения. Сейсмический способ определения координат основан на использовании сейсмического эффекта от удара объекта о земную поверхность в месте его падения. Как показали исследования, точность решения задачи определения координат источника возбуждения зависит от точности и достоверности знания скорости распространения сейсмических колебаний и точности измерения моментов первых вступлений прихода сигналов на ПИ. Рассмотрим все три случая обработки сигналов и получения координат источника возбуждения.Данный метод основан на решении системы уравнений, приведенной в п.3 данной работы, но вместо скорости распространения сейсмических волн и времен их первого вступления необходимо наличие скорости распространения акустических сигналов от источника возбуждений.Методика построения изохрон существенно отличается от построения изохрон предыдущих двух методов. На основании годографа предполагаемого места падения источника возбуждений и скорости распространения акустического сигнала получают обобщенный коэффициент, имеющий вид: где: Vc - скорость сейсмического сигнала; Этот коэффициент получен из рассуждений , сводящих разностно-дальномерный способ определения координат источника возбуждений к дальномерному. Разностно-дальномерный способ основан на измерении разностей Если от разности перей

Оглавление

Введение

1. Основы сейсмоакустики

1.1 Возбуждение колебаний

1.2 Распространение колебаний

1.3 Скорость сейсмических волн

1.4 Факторы, влияющие на скорость сейсмической волны

1.5 Акустические волны. Скорость распространения и факторы, влияющие на скорость акустической волны

2. Метод определения координат источника возбуждения

3. Сейсмический метод определения координат источника возбуждения сигнала

4. Акустический метод определения координат источника возбуждений

5. Сейсмоакустический метод определения координат источника возбуждений

Заключение

Литература

сейсмический волна акустический

На современном этапе развития военного и гражданского направления все чаще ставится вопрос о необходимости определения точки сейсмического возбуждения тех или иных объектов как природного, так и промышленного происхождения.

Существующее специальное математическое обеспечение обработки сейсмический сигналов после возбуждения объектом земной поверхности не удовлетворяет современным требованиям по надежности и точности определения точки возбуждения. Главная причина не знание годографа распространения сейсмических сигналов в районе предполагаемого возбуждения .

Целью данной работы является математически доказать насколько повышается точность определения точки возбуждения при совместной обработке сейсмического и акустического сигнала.