地下空区声波探测原理?

作者&投稿:慕昨 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
声波生命探测仪的工作原理~

音频生命探测仪音频生命探测仪应用了声波及震动波的原理,采用先进的微电子处理器和声音/振动传感器,进行全方位的振动信息收集,可探测以空气为载体的各种声波和以其它媒体为载体的振动,并将非目标的噪音波和其它背景干扰波过滤,进而迅速确定被困者的位置。高灵敏度的音频生命探测仪采用两级放大技术,探头内置频率放大器,接收频率范围为1~4000Hz,主机收到目标信号后再次升级放大。这样,它通过探测地下微弱的诸如被困者呻吟、呼喊、爬动、敲打等产生的音频声波和振动波,就可以判断生命是否存在。音频生命探测仪是一套以人机交互为基础的探测系统,包括信号的检测、监听、选取、储存和处理等几个方面。在研制过程中的关键技术包括:高灵敏度传感器的研制;通过对声波和震动波数理模型的研究确定信号有效性的判据和有效信号源位置的判定。由于音频生命探测仪是一种被动接收音频信号和振动信号的仪器,救援时需要在废墟中寻找空隙伸入探头,容易受到现场噪音的影响,探测速度较慢。

(1)检测原理
声波检测的基本原理与地震勘探的原理十分类似,是以研究弹性波在岩土介质中的传播特征为基础。声波在不同类型的介质中具有不同的传播特征。当岩土介质的成分、结构和密度等因素发生变化时,声波的传播速度、能量衰减及频谱成分等都将发生相应的变化,在弹性性质不同的介质分界面上还会发生波的反射和折射。因此,用声波仪器探测声波在岩土介质中的传播速度、振幅及频谱特征等,便可推断被测岩土介质的结构和致密完整程度。
例如,当对某岩体(或硐)进行声波探测时,只要将发射点和接收点分别置于该岩体或硐的不同地段,根据发射点和接收点的距离和声波在岩体中的传播时间,即可算出被测岩体的波速v。也可根据声波振幅的变化和对声波信号的频谱分析,还可了解岩体对声波能量的吸收特性等,从而对岩体作出评价。声波检测过程如图5.31所示。

图5.31声波检测过程示意图

(2)检测仪器
声波仪主要由发射系统和接收系统两部分组成。发射系统包括发射机和发射换能器。接收系统由接收机、接收换能器和用于数据记录和处理用的微机组成。
发射机是一种声源讯号发生器。其主要部件为振荡器,由它产生一定频率的电脉冲,经放大后由发射换能器转换成声波,并向岩体辐射。
电声换能器是一种实现声能和电能相互转换的装置。其主要元件是压电晶体,一种天然的(或人工制造的)晶体或陶瓷。压电晶体具有独特的压电效应,将一定频率的电脉冲加到发射换能器的压电晶片时,晶片就会在其法向或径向产生机械振动,从而产生声波,并向介质中传播。晶片的机械振动与电脉冲是可逆的。接收换能器接收岩体中传来的声波,使压电晶体发生振动,则在其表面产生一定频率的电脉冲,并送到接收机。
根据测试对象和工作方式的不同,电声换能器也有多种型号和样式,如喇叭式、增压式、弯曲型等,还有测井换能器和横波换能器等。
接收机是将接收换能器接收到的电脉冲进行放大,并将声波波形显示在荧光屏上,通过调整游标电位器,可在数码显示器上显示波至时间。若将接收机与微机连接,则可对声波讯号进行数字处理,如频谱分析、滤波、初至切除、计算功率谱等,并可通过打印机输出原始记录和成果图件。

可以探测到,需要使用在岩石中波长小于空洞尺寸一半以上的超声波才会有较好效果。

岩石中声波速度达3000-4000米,以4000米为例,如果按照波长4cm来设计,则频率为

4000/0.04=100000=100KHz

建议使用200~500KHz的超声波,基本上可以将空洞准确定位。(频率也不是越高越好,太高的频率波长太短,遇到岩石和土壤中的微孔隙会有严重散射)

原理:声波在遇到固体-空洞的界面时回反射,测出回波时间,根据声波在该介质的速度即可算出距离,在3个不同地点测量,就可以标出空洞的3维坐标。

需要的功率,与你的探测器的灵敏度有很大关系,具体参数你可以咨询超声波探头的生产厂家。

需要特别说明的是,探测时,发射头和接收头都需要涂上黄油或凡士林,保证与地面的可靠接触,中间不能有空气间隙(空气间隙将造成极大损耗)。

补充:如果是探测土壤中的孔穴,由于土壤中有较多小孔穴,因此建议使用较长波长,可以衍射绕过微孔穴,只探测大孔穴,例如4cm。

具体频率需要你自己实际测量土壤中波速后计算。

另外探测土壤需要的功率比探测岩石的要大。

购买探测器,广东汕头地区超声波设备企业比较多,你可以搜索联系一下。例如汕头超声波研究所,他们的规格比较多。

原理就是 回声的时间有变化 空气传播比较慢 岩石比较快
还有好办法就是 6米的话挖个洞好了 实际上声波是最好最快的方法了

 在一些复杂条件下,由于地球物理探测技术的局限性以及地球物理异常的多解性,使得物探异常的推断解释比较困难,例如: 近间距并行管线的探测、各类非金属管线的探测、各种干扰因素的识别与消除等等。在城市地下管线探测中,上述探测难题均不同程度的存在,如果解决不好,不但影响整个探测工程的质量,还会严重影响信息管理系统的建设和正常运转。
  地下管线探测的基本原理  非开挖工程电磁法是探查地下管线的主要方法,它是利用地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础,根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律, 从而达到寻找地下管线的目的。
  地下管线探测时,依靠主动或被动的场源激发,在管线中形成电流,管线中的电流就会在其周围空间产生同频率的交变电磁场,利用物探仪器在地面观测电磁场的空间分布,根据电磁场的分布特征,确定管线空间位置。因此,要取得理想的地下管线探测效果,必须满足下列条件:
  1、在地下管线上形成的电磁场,其分布规律或分布特征能够被探测和计算;
  2、场源在目标管线上能激发出一定强度的电流,并使电流尽可能少的在非目标管线、干扰物和介质中通过,以压制或消除干扰因素;
  非开挖技术是指利用各种岩土钻掘的技术手段,在地表不开沟(槽)的条件下铺设、更换或修复各种地下管线的施工新技术,改传统的挖槽铺管和修复施工方式为钻孔铺管和修复。与传统的挖槽施工法相比,非开挖技术具有不影响交通、不破坏环境,施工周期短,社会效益显著等优点,尤其适合在一些无法实施开挖作业的地区,如闹市区、高速公路、铁路、建筑物、河流、农作物及植被保护区等,进行管线铺设、更新或修复。


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