Способ определения скорости звука в морских осадках

Способ определения скорости звука в морских осадках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам определения скорости звука в морских осадках. Цель изобретения - повышение точности определения скорости звука по глубине осадочного слоя и упрощение измерений. В качестве источников используются любые движущиеся источники шума в воде. Способ основан на акустическом зондировании дна и автокорреляционном методе обработки регистрируемых шумов для расчета профиля скорости звука и основан на донном расположении системы приема и регистрации сигналов с использованием в приемной системе пары вертикально разнесенных приемников, что позволяет регистрировать зондирующие сигналы одновременно с информацией об углах зондирования дна. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51) 4 С 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. б3 ) ) ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4217959/31-25 (22) 30.03.87 (46) 23.05.89. Бюл. М 19 (71) Институт океанологии им. П.М.Ширшова (72) А.И.Веденев и Б.Ф,Курьянов (53) 551.163.2 1(088.8) (56) Мейнард Дж.Л. и др. Изучение скоростного разреза морских осадков методом отраженных волн при наклонном падежи. В кн.: Акустика морских осадков. /Под ред. Хемптона. М.:

Мир, 1977, с. 89-119.

Веденев А.И. Использование явления интерференции широкополосных сигналов от движущихся источников для оценки слоистости дна корреляционным способом. — В кн.: Интерференция широкополосного звука в океане. /Под ред, В.А .Зверева. г. Горький, ИПФАН .

СССР, 1984, с. 133-153.

Изобретение относится к дистанционным методам определения скорости. звука в морских осадках и может быть использовано в исследованиях акустических характеристик донных осадочных отложений, а также для интерпретации результатов сейсмического профилирования дна, в частности, при разведке месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения — повышение точности определения скорости звука в морских осадках и упрощение измерений. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В МОРСКИХ ОСАДКАХ

I (57) Изобретение относится к спосо» бам определения скорости звука в морских осадках. Цель изобретения — повышение точности определения скорости звука по глубине осадочного слоя и упрощение измерений. В качестве источников используются любые движущиеся источники шума в воде, Способ основан на акустическом зондировании дна и автокорреляционном методе обработки регистрируемых шумов для рас. чета профиля скорости звука, а также на донном расположении системы приема и регистрации сигналов с исполье зованием в приемной системе пары вертикально разнесенных приемников, что позволяет регистрировать зондирующие сигналы одновременно с информацией об углах зондирования дна. 2 ил.

На фиг.1 схематически показана

:геометрия предлагаемого способа; на фиг,2 — график зависимости с.(ос).

Способ определения скорости звука в морских осадках осуществляется следующим образом.

Судно осуществляет постановку донной приемно-регистрирующей системы, включающей вертикально разнесенные гидрофоны и многоканальный магнитный регистратор, рассчитанные на прием шумов в диапазоне максимума излучения судоходства (10 Гц и 1 крц); проз 14816 изводится запись шумов любых движущихся источников шума в воде.

Автономная донная станция поднимается на борт судна и производится обработка записанных сигналов. Взаимно корреляционным способом определяется временная задержка, прямых сигналов, принятых двумя гипрофонами, разнесенными по вертикали на расстоя- 10 ние d и по формуле с <о

oL = arCCOS (- — - — )

d определяется угол прихода о звуковой волны, где с — скорость звука у дна, Точность измерения угла прихода М определяется размером базы и полосой частот 5F принимаемого шума

20 с

Ь- — —-dgF и при полосе частот 500 Гц и длине базы 200 м составляет величину о порядка 1

Временная задержка между донными сигналами (прошедшими на пути к приемнику водный слой, а затем отражен ными или рефрагированными в осадочном слое) и прямыми сигналами (попадающими в приемник по водному слою)

30 измеряется путем определения максимума автокорреляционной функции шумового. сигнала, принятого отдельным

rидрофоном.

Строится "угловой" разностный 35 годограф (о ), объединяющий данные измерений временных задержек и углов зонДирования дна для всех движущихся источников шума, зарегистрированных за время постановки прием- 40 ной системы на дно, на основании которого .стандартными приемами решается обратная задача определения профиля скорости звука в осадочном слое дна.

Автономная донная станция с вертикально разнесенными гидрофонами 1 и 2 помещается на дно. На поверхности моря показаны два последовательных положения 3 и 4 движущегося судна 50 при малых расстояниях от донной станции, когда угол зондирования дна ot. велик (положение 3), и при больших расстояниях, когда угол зондирования дна ot мал (положение 4), и соответ- 55 ствующие этим положениям траектории прямых и донных лучей, по которым шумовые сигналы, излучаемые движущимся судном, попадают в гидрофон 1, На

98 4 мальх расстояниях (положение 3) в гндрофон 1 шум попадает двумя путя ми: по прямрму лучу 5 и по лучу 6, отраженному нижней базальтовой границей осадочного слоя. На больших расстояниях (положение 4) донный луч

8 испытывает рефракцию и заворачивает в слое осадков. Угол прихода прямого луча 7 определяется с помощью задержек прихода волны в гидрофоны

1 и 2 взаимно корреляционным методом.

Для глубокого моря (глубина 5-6 км) участок рефрагированного донного луча 8, проходящего в осадочной толще, значительно меньше глубины моря, поэтому угол а прихода прямого луча 7 и угол входа са рефрагироваиного луча 8 (угол зондирования дна) практически совпадают. В этом случае ,время запаздывания луча 8 относительно луча 7, измеряемое автокорреляционным методом, определяется углом Ы и неизвестным профилем скорости звука в слое осадков.

На фиг.2 изображены эксперименталь. но получаемая зависимость разностного годографа о от угла зондирования дна о . Для определения профиля скорости звука в осадках по экспериментальной кривой (oL) используются стандартные процедуры. Например, итерационный подбор на 3ВМ глубинной зависимости скорости звука в осадках, для которой расчетные значения разностного. годографа наилучшим образом (по критерию наименьших квадратов) совпадают с экспериментально измеренной зависимостью c(oC), Предлагаемый способ может выполняться попутно с другими гидроакустическими работами, не требует ис-, пользования мощных специальных источников звука (их роль выполняют шумы судоходства); не требует измерения расстояний во время эксперимента (информация об углах зондирования дна регистрируется автоматически), позволяет испольэовать шумы постороннего судоходства, при этом точность определения скорости звука повышается из-эа расширения диапазона углов зондирования дна, локализации области зондирования и увеличения соотношения сигнал - помеха при измерениях.

Формула изобретения

Способ определения скорости звука в морских осадках, включающий использование шумовых акустических сигналов

1481Ь9Ц от движущегося в воде источника, регистрацию, обработку этих сигналов и расчет распределения скорости звука по глубине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости звука и упрощения измерений, прием и регистрацию сигналов осуществляют на дне, измерения производятся не менее чем двумя разнесенными по вертикали приемниками, а. исходные угловые разностные годографы вычисляют по максиму,5 мам текущей функции автокорреляции непрерывного шумового сигнала, принятого отдельным гидрофоном, и текущей взаимно корреляционной функции шумовых сигналов, принятых парой гид1п рофонов

)48)698

Фие. 2

Составитель В.))ерепелкин

Редактор А.Коэориэ Техред Л. Сердюкова Корректор З.Лончакова

Закаэ 2685/47 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101