滑行畸变波的理论探讨

本文认为,在第二临界角下,固体表面附近存在的应是滑行畸变波,而不是横波。滑行畸变波有负指数滑行畸变波和正指数滑行畸变波。两种滑行畸变波必须并存,单独一种不能存在。滑行畸变波系由第二临界角下离开固体表面稍远的、沿平行表面方向传播的横波声来转化而来,此横波声束并不受边界条件的制约。两种滑行畸变波的声速相同,其值略小于横波声速。总之,在第二临界角下,入射纵波会转化出固体中的横波声束、负指数滑行畸变波和正指数滑行畸变波。在传播中,滑行畸变波被相应的横波声束抛落在后。但此横波声束不断向固体表面扩散,在固体表面附近转化出新生的滑行畸变波。所以,实测所得的声速应该等于或非常接近横渡声速。这种分析对于井下情况也能近似适用。     

横波未能沿井壁滑行的理论解释

声波测井中,在第二临界角下获得的沿井壁滑行的滑行波不是横波,而是类瑞利波。横波属于畸变波,是畸变波的特例,由各向同性均匀固体介质中的畸变波所需满足的条件,可知沿该固体以真空为界的表面滑行传播的畸变波位移振幅,要依负指数函数关系随深度而减弱。依此滑行畸变波的位移表达式和该固体表面处的边界条件,可以分析出横波作为畸变波的特例,不能存在于该固体表面附近,不能沿该固体表面滑行。由于这个论断可以近似地适用于裸眼井中井壁附近的情况,从而能够得出横波未能沿井壁滑行的理论解释。横波声速与类瑞利波声速在数值上的差别是明显的,不容忽视,不宜混淆。     

关于声速测井中Rayleigh波时差的理论基础

前言 声速测井中最常利用的是沿井壁的地层滑行纵波。但是,沿井壁传播的声波不只是地层滑行纵波。声波由泥浆进入地层,当入射角达到第二临界角时,可能产生滑行横渡,而滑行横波迅速转化为沿井壁的Rayleigh波。第二临界角θ_1″的公式是     

固井后获得低声速地层信号的理论探索

在裸眼井中,不论地层声速高低,大都可以获得地层信号,这是由于地层声速一般高于泥浆声速,从而可能在地层中产生滑行波的缘故。但固井后的情况和裸眼井不同,有些地层的横波声速低于套管横波声速,因而不可能在地层中产生滑行横波和Rayleigh波。声测资料[1]证实,并非对所有地层都能获得Rayleigh波信号。如果个别地层的纵波声速也低于套管横渡声速,那就也不能获得地层纵波信号。本文试图从理论上探索,寻求措施,以便在固井后仍然能够获得低声速地层的地层信号。     

声波测井中的面波

声波测井方法主要有声速测井,声幅测井和全波列声波测井等方法。其他声波测井方法仍在继续研究和探索之中。目前声波测井的发展,面波的发现和受到重视是值得注意的。今试就声波测井中的面波问题给以阐述。 在裸眼井中,当入射声波对井壁的入射角达到第一临界角时,井壁地层中产生滑行纵波。此时,有无面波产生?这样的滑行纵波是否纯是纵波?这是个值得分析的问题。     

超声波在固体中沿圆柱形空腔散射的可视化研究

采用和金属声速接近的光学玻璃为样品.利用研制的动态光弹成像系统,研究了玻璃内圆柱形空腔对脉冲纵波和横波的散射情况,拍摄了纵波入射一对横穿圆柱形空腔的传播图像,记录了0～99.9 μs时间内超声波声场散射的传播规律,利用开发的软件系统计算了超声波的爬波速度,并绘制了传播区域的声应力场图.由此来模拟超声波在非透明固体材料空腔中的传播行为,为超声波检测固体材料内部和表面缺陷提供了实验依据.     

Rayleigh波环形传播测井方案

目前的声波测井方法主要是声速测井,声幅测井和全波列声波测井(变密度声波测井)。这三种方法所利用的是地层滑行纵波、套管波(可能有Lamb波)和沿井壁传播的地层Rayleigh波。这些声波的传播方向都平行并轴。利用平行井轴的声波进行测井,是目前声波测井的传统方式。本文试图突破这一传统,设法利用垂直井轴的声波进行测井,使Rayleigh波沿井壁作环形传播,其路径近似正园,园心在井轴上。Rayleigh波是面波,具有沿曲面传播的性能。这种利用Rayleigh波沿井壁作环形传播的测井方法,在国内外资料中尚未见到,本文哲称之为Rayleigh波环形传播测井。     

相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象,分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形,并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响.实验结果表明,随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加,相控线阵的辐射声束指向角不断变大,先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件,使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强.随着相邻阵元间激励延迟时间的增加,纵、横波的主频值发生漂移,当满足滑行纵(横)波临界折射条件时,纵(横)波波包的主频值最高,幅度值最大.随着相控线阵工作阵元个数的增加,在近似满足同相位叠加时,纵、横波振幅得到明显的加强.     

相控线阵声波测井辐射器物理模拟实验波形分析

以声波波形的两个最基本的特征振幅和频率为研究对象，分析了相控线阵声波测井辐射器做发射器时在模型井内测量的全波列波形，并考察了相控线阵的相邻阵元间激励信号的延迟时间、阵元个数等因素对测井波形的影响。实验结果表明，随着相邻阵元间激励信号延迟时间的增加，相控线阵的辐射声束指向角不断变大，先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件，使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强。随着相邻阵元间激励延迟时间的增加，纵、横渡的主频值发生漂移，当满足滑行纵（横）波临界折射条件时，纵（横）波波包的主频值最高，幅度值最大。随着相控线阵工作阵元个数的增加，在近似满足同相位叠加时，纵、横波振幅得到明显的加强。     

探测井下气层的VSP法方案

泥浆浸泡作用能提高井壁岩石的纵波声速,但只对含气岩石的作用明显。采用VSP 法对已受泥浆浸泡接近饱和的井壁岩石纵波声速和未受泥浆浸泡的深入井壁稍远的岩石纵波声速进行比较,从而得以明确气层在该井深处是否存在。     

固体中激光等离子体波前传输特性的研究

根据激光等离子体波前在固体中传播的约束条件，导出固体中激光等离子体波前中远场传播公式，定义了准马赫数。发现固体中激光等离子体波前的马赫数等于该波前相对于电磁声子的准马赫数与电磁声子相对于空气中声速马赫数的乘积，波前传输半径和速度随时间而迅速减小。     

浅谈普通物理教学中水面波性质

1 引言在东南大学等七所高校缩写的《物理学》中,有这样一个问题:水面波是横波还是纵波?由于刚刚学过机械波,学生常会得出两种答案.1)从波形看,因为水面波有凸起的波峰和凹下的波谷,所以是横波.2)从传播的介质分析,由于横波只能在固体中传播,而纵波在固体、液体、气体中都可以传播,又因为水是液体,所以水面波是纵波,以上两个答案都具有片面性,是错误的.实际上水面波的性质是一个专业     

熔石英的四阶弹性常数

根据Ｍｕｒｎａｇｈａｎ的有限形变理论和Ｗａｌｌａｃｅ的预应力固体热弹性理论，导出了在流体静压力和单轴应力下立方对称或各向同性固体中小振幅弹性波传播速度与二、三、四阶弹性常数间的非线性应力关系式．用脉冲超声回波重合技术，在０．１至７００ＭＰａ的压力范围，对不同的预应力和波的传播条件，测量了熔石英中超声纵波和横波自然声速值随压力的变化，由实验结果确定了熔石英全部独立的四阶弹性常数．     

超声纵波法测试铝合金的内部应力

声各向同性的金属材料在应力作用下表现出声各向异性,这是用声弹性法分析材料内部应力的基础。用垂直于应力方向传播的超声纵波对LY11型铝合金进行测试。实验结果表明:材料在拉、压单轴应力作用下,超声纵波声速都发生了变化:声速随拉应力的增大而增大,随压应力的增大而减小;且声速相对变化率与应力呈线性关系,并拟合出相应的直线方程,直线斜率为铝合金纵波声弹性系数。通过实验提供了一种无损检测材料内部应力的方法。实验中用回振法测量声速,时间测试精确度可达10-11s,可精确测量声速的微小变化量。     

超声在测试物体内平自由表面上反射特异现象的研究

本文用“波前上的辐射压力对固体自由表面边界体元的特殊作用”的机理来解释在界面上产生各种尾随波的实验现象,这些现象是用初等经典的波的传播理论所不能解释的。例如,固体内弹性纵波掠入射到自由表面上时,按一般经典分析结果是,“其中所有的运动及应力都消失”。这显然违反能量守恒定律。国内外的实验结果均表明,这时在自由表面上产生一尾随(反射)横波脉冲平面波。又如,当平面横波入射到固体内的自由表面上时,按一般经典分析结果是,“当入射角大于临界角时不产生平面(反射)纵波。而实验结果却是在自由表面附近产生一弯曲波前的反射纵波、并非平面(反射)纵波。 通过本文的研究,“特异现象”并不特异,而是合乎规律的结果。 用掠入射超声波束判明试块内的裂缝尖端确已止裂后再作断口测量,才能得到合乎定义的K_(1SSCC)(应力腐蚀临界应力强度因子)。用本文所述的机理可对上述超声检测新技术提供科学依据。     

声波测井中共振弹性波的位相差分析

本文在文献[2]的基础上,进一步详细分析了裸眼井中点声源激发的弹性波的两种共振模式。分析表明:共振纵波与共振横波的振幅属同一数量级。同时论证了共振纵波与共振横波到达井轴上同一点的位相差等于零。本文的这两个结果为在实际声波测井工作中区别共振纵波与共振横波及进一步提取横波信息提供了依据。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播，研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同，但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播，孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速，慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力-速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟.结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象.快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的.     

圆形波导杆中两种情况下声信号的传播特性

选取了7种不同直径的圆钢波导杆,分别在波导杆的端面圆心和圆周表面上进行断铅声信号实验。重点分析了直径为10 mm波导杆在长度为2.5 m、1.0 m时的实验数据,分析了波导杆直径和长度的变化对其所传递声信号的纵波分离、幅值、上升时间、持续时间及信号强度的影响。总结了7种不同直径的波导杆在不同长度下声信号的纵波分离和幅值的变化特点,提出了在实际应用中波导杆直径和长度的选取原则。分析了波导杆传递的信号时域图,计算了声信号在波导杆传播中的纵波和横波速度,提出了解决因声速变化而引起信号源定位误差的措施。