Способ калибровки гибких протяженныхакустических систем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>832513

4@fji; (61) Дополнительное к авт. сеид-ву-(22) Заявлено 240779 (21) 2001220/1Ы-25 с присоединением заявки Н<>— (23) Приоритет

Опубликовано 230581 Бюллетень М9 19

Дата опубликования описания 230581 (51)М. Кл.з

G 01 Ч 1/40

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550 83 (ОсЗЫ.8) (72) Авторы изобретения

Ж.М.Булатова и Е.A.Âoëéàâà

- (1

Научно-производственное объединение Геофизика (71) Заявитель (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ГИБКИХ

ПРОТЯЖЕННЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к морской геоакустике (сейсмоакустике, непре-. рывному сейсмическому профилированию, сеисморазведке) и предназначено для каЛибровки гибких протяженных систем.

Известен способ калибровки акустических приемных систем методом сравнения с помощью эталонного приемного устройства (гидрофона) 1 характеристика которого заранее йзвестна, в свободном поле, в котором исследуемая или градуируемая приемная система и эталонный гидрофон (калиброванный гидрофон) подвергают воздействию одного и того же звукового давления в свободном поле и сравнивают их электрические нагрузки, при этом сохраняются постоянными условия измерения. Имеется ряд модифи- . каций в сущно"ти одного и того же метода (11 .

Для протяженных акустических систем применение этого метода в чистом виде затруднено, так как требу-. ется обеспечить синфазный прием кофлебании, что приводит к необходимости испольэовать большие разносы (соответственно высоки мощности излучения). Так, для систем длиной 100 м расстояние до излучателя может быть более 100 м. Применяемые же в сейсморазведке системы достигают длины 23 км и более. При этом обеспечить прием колебаний в свободном поле для систем, выполненных в виде маслонаполненных шлангов, являющихся наиболее распространенными, не представляется возможным из-за их нулевои или нейтральной плавучести.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ калибровки протяженных акустических систем (антенн), который

15 заключается в намотке антенны на сетчатый цилиндр, размещенный на стенке цилиндра эталонного гидрофона с известной чувствительностью и возбуждении упругих колебаний специальным излучающим устройством, расположенным на оси цилиндра. Упругие колебания воздействуют на протяженную акустическую систему и эталонный гидрофон, возникающие ЭДС сравниваются., в результате чего определяется искомая чувствительность контролируемой протяженной акустической системы (21 .

Недостаток способа, связанный с обязательным условием синфазного

832513 приема колебаний при калибровке необходимость возбуждения упругих колебаний .специальным (дополнительным) излучающим устройством и генератором, которые не применяются при работах с калибруемыми система ми. Излучатель, используемый для калибровки, должен иметь равномерную характеристику направленности и ограниченные размеры, чтобы создавалось равномерное (сферическое) поле упругих колебаний и соблюдался критерии минимального расстояния между излучающим устройством и приемным.

Размеры диаметра цилиндра значительные и его необходимо увеличивать при увеличении длины приемной антенны. Так, при длине антенны в

50 м в диапазоне частот, не превышающем 1000 Гц, требуется для выполнения условия синфазности колебаний на всех группах пьезоприемников протяженнои акустической системы иметь радиус цилиндра не менее 1,5 м, а при длине 200 м этот радиус должен быть уже 2,5 м. Нужно учитывать, что современные приемные системы, применяемые в морской сейсморазведке, имеют длину в несколько километров, для них рассматриваемый запатентованный способ становится не реализуемым так, радиус конструкции. при длине системы уже в

1000 м должен быть более 60 м . Диапазон частот в рассматриваемом способе ограничен полосой 10-1000 Гц.

При необходимости работать в более высокой области частот для соблюдения условия синфаэного приема колебаний размеры цилиндра должны быть еще больше указанных. Расположение гидрофона на одной из стенок цилиндра требует для правильной калибровки очень точной центровки излучателя.

Цель изобретения — разработка способа, позволяющего производить калибровку протяженной акустической системы любой длины в дальнем поле (вне зоны Френеля) на любых частотах в процессе работы на акватории без использования дополнительных излучающих устройств, а именно с теми излучателями упругих колебаний, которые применяются при работах (в том числе и с излучателями, при возбуждении которых образуется газовый или,парогазовый пузырь, а также с излучателями произвольной формы) .

Поставленная цель достигается одновременным воздействием излучателя на акустическую систему и эталонныи гидрофон при размещении их специальным образом вне эоны Френеля для соблюдения синфаэного приема упругих колебаний всеми элементами акустической системы.

33 2 г >

5

ЗО

Для достижения указанной цели калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центре которой помещают калиброванный гидрофон, а излучатель располагают в точке, лежащей на перпендикуляре к плоскости размещения спирали, проходящем через ее центр, -на расстоянии, превосходящем зону

Френеля для всей системы.

Чувствительность гибкой протяженной акустической системы определяется по сравнению сигналов, снятых с акустической системы и калиброванного гидрофона.

На чертеже представлено устройство реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит гибкую протяженную акустическую систему 1, закрепленную на основании (крестовине)

2, калиброванный гидрофон 3 и излучатель 4.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Калиб>руемую гибкую протяженную акустическую систему 1 сворачивают в виде однослоиной спирали и закрепляют на жестком основании (например, крестовине) 2, в центре которой раэмецают калиброванный гидрофон 3. На фиксированном расстоянии от центра спирали, соосно с ней в перпендикулярной плоскости, на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы, закрепляют излучатель 4. Всю эту систему помещают в однородную среду (воду). При таком взаимном размещении не представляет труда отнести излучатель от калибруемой гибкои протяженной акустической системы на расстояние, удовлетворяющее условию выхода из ближнего поля (зоны Френеля) для достижения синфазного приема колебаний.

Это рассстояние оценивается по формуле где D — диаметр спирали;

Х вЂ” длина волны.

1!ри таком способе измерений появляется воэможность калибровки гибких протяженных акустических систем любой длины на рабочих частотах в диапазоне от 1Гц до, 2-.3кГц и более.

Калибровка может выполняться с использованием рабочего излучающего устройства.

Принятые акустической системой сигналы сравниваются с сигналами, снятыми с эталонного калиброванного гидрофона, и по результатам сравнения устанавливается чувствительность гибкой йротяженной акустической системы.

Например, в предлагаемом варианте для приемных акустических систем

832513

30

Составитель Е.Городничев

Техред М. Голинка Корректор С.Шекмар

Редактор H.t(óøíåíêîâà

Заказ 4083/88 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 длиной 50, 200 и 1000 м размер крестовины зависит только от длины приемного устройства и не связан с частотой измерения. Для тех же длин систем (50, 200 и 1000 м) радиус крестовины составит соответственно

1,2 и 4,5 м. От частоты будет зависеть только расстояние до излучателя, которое в диапазоне частот до 1 кГц составит соответственно, 3,10 и 5 4 м .

В предлагаемом способе калибровка осуществляется в процессе работ и не требует специальных дополнительных устройств (излучателя и генератора); при измеренич могут использоваться рабочие излучающие системы; обеспечивается высокая точность калибровки при сравнительно простом способе обеспечения синфазного приема колебаний и меньших кабаритах установки; создается возможность калибровки в широком диапазоне частот; упрощается процесс калибровки в плане менее жестких требований к точности выполнения у-ловий взаимного расположения калибруемой гибкой протяженной акустической системы, излучающей системы и эталонного гидрофона.

Формула изобретения

Способ калибровки гибких протяженных акустических систем, предусматривающий размещение испытуемой акустической системы и эталонного калиброванного гидрофона в жидкости на заданном расстоянии от излучателя, создающего упругие колебания, возбуждение калибровочных акустических импульсов, определение чувствительности гибкой протяженной акустической системы по сравнению сигналов, снятых с акустической системы и калиброванного гидрофона, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения калибровки акус» тической системы любой длины, расширения диапазона частот, повышения точности измерений, калибруемую акустическую систему сворачивают в плоскую однослойную спираль, в центре которой помещают калиброванный гидрофон, а излучатель располагают в точке, лежащей на перпендикуляре к плоскости размещения спирали, проходящем через ее центр, на расстоянии, превосходящем зону Френеля для всей системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Боббер P. Гидроакустические измерения. M., Мир, 1974.

2. Патент CblA Р 3859620, кл.340-5, опублик.1974. (прототип) .