Разработка лазерного ультразвукового метода диагностики структуры и свойств горных пород на образцах

• Автор: Черепецкая, Елена Борисовна
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 266 с. : ил.

Введение. Глава 1. Современное состояние и проблемы ультразвуковой диагностики структуры, свойств и состояния горных пород. Сущность и классификация ультразвуковых методов геоконтроля. Задачи, решаемые данными методами. Источники упругих волн, используемые для ультразвуковой диагностики геоматериалов. Физические принципы работы оптоакустических генераторов. Особенности геоматериалов как объектов лазерной ультразвуковой диагностики. Выводы и постановка задач исследований. Глава 2. Теоретическое исследование возможности управления параметрами ультразвуковых сигналов, возбуждаемых в геоматериапах. Оценка параметров акустических сигналов, возникающих при поглощении лазерного излучения на дефектах оптически прозрачных минералов. Глава 3. Экспериментальное исследование параметров упругих волн ультразвукового диапазона частот, возбуждаемых в геоматериалах. Глава 4. Теоретические вопросы методического и аппаратурного обеспечения лазерноультразвукового контроля геоматериалов в режиме эхолокации.


Для возбуждения в горных породах и последующего приема прошедших через них сдвиговых колебаний используются специальные преобразователи. Один из возможных и наиболее распространенных вариантов такого преобразователя содержит акустически связанные между собой дисковый продольнополяризаванный пьезоэлемент и два клиновидных звукопровода. Принцип действия основан на преобразовании продольных волн в сдвиговые на границе раздела двух сред с различными импедансами в данном случае пьезоэлементклин. Реже в практике геоконтроля используются также сдвиговые преобразователи с нормальным вводом луча ультразвуковых колебаний, когда используются пластины с поперечной поляризацией. Для сдвиговых преобразователей рассматривается ряд специфических характеристик. Это в первую очередь отношение амплитуд первого вступления сдвиговых колебаний к амплитуде выступающих в качестве помехи продольных колебаний, а также отношение амплитуд сдвиговых колебаний при параллельных и ортогональных векторах поляризации излучателя и приемника. Следует отметить, что, несмотря на многообразие источников ультразвука, существующих к настоящему времени, лишь лазерная генерация коротких импульсов упругих волн позволяет возбуждать сигналы с частотным диапазоном от кГц до 1 ГГц и амплитудой давления до МПа без изменения структурных свойств поглощающей свет среды. Физические принципы работы оптоакустическнх генераторов. Оптикоакустический эффект эффект возбуждения звука в среде, поглощающей переменный световой поток, был открыт Беллом в г.