Прохождение - упругая волна
Cтраница 4
И вновь С должно быть большим, a d - малым. Трудно заранее предсказать нижнее значение отношения. Ясно, что должна существовать самостоятельная фаза каучука, поскольку ветвление является следствием прохождения упругой волны в ограниченном пространстве. Таким пространством не может быть одна молекула, поэтому d должно быть, скажем, больше 1000 А. [47]
 |
Схема установки для измерения собственных частот колебаний образца. [48] |
На экране электроннолучевой трубки 6 осциллографа хронизатором 4 и разверткой 5 производится смещение электронного луча в горизонтальном направлении. Весь цикл периодически повторяется много раз в секунду. Донный сигнал Д сдвинут относительно начального в горизонтальной плоскости на время, необходимое для прохождения упругих волн до нижней грани и обратно. При наличии дефекта эхо-сигнал ДФ от него достигнет головки раньше и отражается на экране между начальным и донным импульсами. [49]
В линейной теории колебаний известен закон, согласно которому в линейной системе колебания с частотами, отличными от частот возбуждения, возникнуть не могут. Последнее важно, поскольку явление возникновения колебаний и волн с частотами, отсутствующими в исходном возбуждающем сигнале свидетельствует об изменении состояния системы в процессе колебаний, что, например, происходит при обратимом подрастании и залечивании трещин под действием волны. Указанное явление может служить основой для разработки соответствующих методов обнаружения дефектов в изделиях. Возникновение растягивающих напряжений при прохождении упругой волны в объекте контроля вызывает подрастание имеющихся в нем трещин, уменьшая упругость объекта. Сжимающие напряжения в отрицательной фазе волны приводят к частичному смыканию трещин, приводя к обратному эффекту. В результате в спектре колебаний объекта контроля возникают колебания с частотами, отсутствовавшими в возбуждающих колебаниях. [50]
 |
Горизонтальный сейсмограф. [51] |
Сейсмические волны, приходящие от удаленных землетрясений, имеют весьма большие периоды, достигающие нескольких секунд. Вследствие большой скорости распространения упругих волн в твердых телах длины таких волн достигают нескольких километров. Так, например, при периоде в 5 сек и средней скорости распространения продольных волн в верхних частях земной коры 5 км сек длина волны будет составлять 25 км Обычные микрофоны мало чувствительны к столь низким частотам и длинным волнам. Кроме того, величина смещений частиц твердого тела при прохождении упругой волны чрезвычайно мала и амплитуда колебаний мембраны микрофона будет ничтожна. [52]
Сейсмические волны, приходящие от удаленных землетрясений, имеют весьма большие периоды, достигающие нескольких секунд. Вследствие большой скорости распространения упругих волн в твердых телах длины таких волн достигают нескольких километров. Так, например, при периоде в 5 сек и средней скорости распространения продольных волн в верхних частях земной коры 5 км / сек длина волны будет составлять 25 км Обычные микрофоны мало чувствительны к столь низким частотам и длинным волнам. Кроме того, величина смещений частиц твердого тела при прохождении упругой волны чрезвычайно мала и амплитуда колебаний мембраны микрофона будет ничтожна. Следует принять во внимание и еще одно обстоятельство: упругие волны в твердых телах могут быть как продольными, так и поперечными, и если микрофон все же обнаружил эти волны, то определить, какого они типа, этот приемник не может. [53]
Герцем в рамках теории упругости решена фундаментальная контактная задача статики. Приняв допущение, что зависимость между местным упругим перемещением и контактным усилием при ударе имеет такой же вид, как в статике, пренебрегая силами инерции и считая тела абсолютно твердыми, он впервые раскрыл закономерности упругого удара. В противоположность классической теории теория Герца основана на предположении доминирующего значения локальных эффектов, возникающих в зоне касания соударяющихся тел. Однако она применима лишь, когда продолжительность удара значительно превышает время прохождения упругих волн в прямом и обратном направлениях через соударяющиеся тела. [54]
Прохождение сейсмических волн через насыщающую пласт жидкость может, при достаточной их амплитуде, приводить к многократному ( даже в десятки раз) возрастанию скорости фильтрации. Это связано с проявлением нескольких эффектов. Кроме того, экспериментально установлено, что при достижении амплитуды давления выше напряжения сдвига наблюдается разрушение структуры поверхностного слоя жидкости вблизи стенок поровых каналов. Таким образом происходит одновременно переход, к ньютоновскому характеру течения, снижение эффективной вязкости нефти и увеличение эффективного сечения пор. Имеются также данные о снижении при прохождении упругой волны межфазного натяжения на границе нефть-вода. После прекращения воздействия сейсмического поля свойства жидкости обратимо возра-щаются в исходное состояние, причем это может происходить сразу или в течение некоторого времени. [55]
Каким же образом можно обнаружить упругие, или сейсмические, волны, распространяющиеся в земле. Естественно, возникает вопрос, нельзя ли для этого использовать обычный, например угольный, микрофон. Однако микрофон мало пригоден для этой цели. Действительно, когда микрофон работает в воздухе, мембрана микрофона приходит в колебания, между тем как сам корпус, обладая достаточной инерцией, находится в покое. Если же мы зароем микрофон в землю, то при прохождении упругой волны, вызывающей колебания частиц почвы, микрофон будет испытывать смещения как целое вместе со своей мембраной; в этом случае инерция корпуса уже недостаточна для того, чтобы он оставался в покое. Можно просто приложить микрофон мембраной к поверхности почвы, создав хороший контакт между мембраной и почвой, что само по себе не так легко сделать; но в этом случае при смещении частиц почвы в горизонтальном направлении сила давления не будет действовать на угольный порошок. Это объясняется в основном следующими причинами. [56]
Каким же образом можно обнаружить упругие, или сейсмические, волны, распространяющиеся в земле. Естественно, возникает вопрос, нельзя ли для этого использовать обычный, например угольный, микрофон. Однако микрофон мало пригоден для этой цели. Действительно, когда микрофон работает в воздухе, мембрана микрофона приходит в колебания, между тем как сам корпус, обладая достато ной инерцией, находится в покое. Если же мы зароем микрофон в землю, то при прохождении упругой волны, вызывающей колебания частиц почвы, микрофон будет испытывать смещения как целое вместе со своей мембраной; в этом случае инерция корпуса уже недостаточна для того, чтобы он оставался в покое. Можно просто приложить микрофон мембраной к поверхности почвы, создав хороший контакт между мембраной и почвой, что само по себе не так легко сделать; но в этом случае при смещении частиц почвы в горизонтальном направлении сила давления не будет действовать на угольный порошок. [57]
Решение проблемы существенно усложняется не только из-за трудностей чисто матем. Наиб, разработана теория У. Упругости теория) и в них не появляется остаточных деформаций. Деформация, возникшая в месте контакта, распространяется в таком теле в виде упругих волн со скоростью, зависящей от физ. Если же время прохождения упругих волн через тело сравнимо со временем У. [58]
В скважину опускают цементомер на кабеле каротажной станции. Если обсадная колонна опущена на бурильных трубах, то цементомер опускают через них. Глубина спуска цементомера определяется из условия, чтобы приемные пьезодатчики находились на 3 - 4 м ниже расчетного уровня подьема цементного раствора в затрубном пространстве. Затем включают электродвигатель и раскрывают рычаги до упора их концов с обсадной трубой. Включают регистрирующую аппаратуру каротажной станции. После этого через цементировочные ставы закачивают в затрубное пространство цементный раствор, который замещает промывочную жидкость. Это изменяет плотность, а следовательно, и скорость прохождения упругих волн и амплитуду сигналов. Если в процессе закачки расчетного объема цементного раствора изменений в показаниях не наблюдается ( что может быть в результате поглощения или недостаточной точности учета кавернозности стенок скважины), то необходимо цементомер опустить на забой и регистрировать акустические параметры при подъеме его. [59]
Упругий импульс распространяется в изделии в виде направленного пучка, достигает противоположной грани ( дна), отражается от нее и возвращается на искательную головку. Последний усиливается приемником 3 и подается на пластины электроннолучевой трубки 6, вызывая отклонение луча по вертикали. Одновременно с генератором электрических импульсов хронизатор 4 запускает развертку 5, отклоняющую электронный луч в горизонтальном направлении. Весь цикл периодически повторяется много раз в секунду. Начальный сигнал ( Н) в левой части экрана трубки соответствует моменту посылки импульса в изделие. Донный эхо-сигнал ( Д) сдвинут относительно начального ( Н) на время, необходимое для прохождения упругих волн до нижней грани и обратно. При наличии дефекта, эхо-сигнал от него ( Дф) достигает головки раньше и виден на экране между начальным и донным импульсом. Расстояние h между головкой и изделием выбирается так, чтобы эхо-сигнал / /, вызванный вторым отражением импульса в жидкостном промежутке, приходил после донного сигнала. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5