Principios de la detección sónica

(1) Principio de detección

Los principios básicos de la detección de ondas acústicas son muy similares a los de la exploración sísmica, los cuales se basan en el estudio de las características de propagación de las ondas elásticas en la roca. y medios del suelo. Las ondas sonoras tienen diferentes características de propagación en diferentes tipos de medios. Cuando cambian factores como la composición, estructura y densidad de los medios geotécnicos, la velocidad de propagación, la atenuación de la energía y la composición espectral de las ondas sonoras cambiarán en consecuencia. La reflexión y refracción de las ondas también se producirá en la interfaz de medios con diferentes propiedades elásticas. Por lo tanto, al utilizar instrumentos acústicos para detectar la velocidad de propagación, la amplitud y las características espectrales de las ondas sonoras en medios geotécnicos, se puede inferir la estructura y la integridad de la densidad de los medios geotécnicos medidos.

Por ejemplo, cuando se realiza la detección de ondas sonoras en rocas (o cuevas), siempre que el punto de transmisión y el punto de recepción estén ubicados en diferentes partes de la roca o cueva, de acuerdo con la distancia entre los puntos de transmisión. punto y el punto de recepción y la onda de sonido El tiempo de propagación en la roca se puede utilizar para calcular la velocidad de onda v del macizo rocoso que se está midiendo. Al mismo tiempo, de acuerdo con el cambio de amplitud de la onda de sonido y el espectro de la onda de sonido. señal acústica, también se pueden entender las características de absorción de la energía sonora de la roca, para evaluar la masa rocosa, etc. El macizo rocoso también se puede evaluar basándose en cambios en la amplitud de las ondas acústicas y el análisis espectral de la señal acústica. El proceso de detección de ondas acústicas se muestra en la Figura 5.31.

Figura 5.31 Diagrama esquemático del proceso de detección de ondas acústicas

(2) Instrumento de detección

El instrumento de ondas acústicas consta principalmente de dos partes: un sistema transmisor y un sistema receptor. El sistema de transmisión incluye un transmisor y un transductor de transmisión. El sistema receptor incluye un receptor, un transductor receptor y una microcomputadora para el registro y procesamiento de datos.

El transmisor es un generador de señal de fuente de sonido. Su componente principal es un oscilador que genera impulsos eléctricos de una determinada frecuencia, que son amplificados por un transductor transmisor y convertidos en ondas sonoras, que luego se irradian a la roca.

Un transductor electroacústico es un dispositivo que realiza la conversión mutua de energía sonora y energía eléctrica. Su componente principal es un cristal piezoeléctrico, un cristal o cerámica natural (o artificial). El cristal piezoeléctrico tiene un efecto piezoeléctrico único. Cuando se aplica un pulso eléctrico de cierta frecuencia al transmisor del chip piezoeléctrico, el chip generará vibración mecánica en su dirección normal o radial, generando así ondas sonoras y propagándose en el medio. Las vibraciones mecánicas y los pulsos eléctricos de la oblea son reversibles. El transductor receptor recibe la onda sonora del macizo rocoso, hace vibrar el cristal piezoeléctrico y luego genera un pulso eléctrico de cierta frecuencia en su superficie y lo envía al receptor.

Según los diferentes objetos de prueba y métodos de trabajo, los transductores electroacústicos también tienen varios modelos y estilos, como tipo bocina, tipo presurizado, tipo curva, etc., así como transductores de registro y transductores de onda cortante. equipos, etc.

El receptor amplifica los pulsos eléctricos recibidos por el transductor y muestra la forma de onda acústica en la pantalla fluorescente. Al ajustar el potenciómetro vernier, se puede mostrar el tiempo de llegada de la onda en la pantalla digital. Si el receptor está conectado a una microcomputadora, puede realizar procesamiento digital de la señal acústica, como análisis de espectro, filtrado, eliminación de primera interrupción, cálculo del espectro de potencia, etc., y los registros originales y las imágenes de resultados se pueden generar a través de un impresora.