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。     

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     

滑行纵波的理论分析

声波测井中的滑行纵波与地层内部的纵波不同。纵波不能在固体表面存在,在固体表面存在的是相应的滑行集散波。滑行集散波有两种,一种是负指数滑行集散波,另一种是正指数滑行集散波。两种滑行集散波有相同的声速,此声速略低于纵波声速。两种滑行集散波必须并存,才能满足边界条件,单独一种滑行集散波是不能存在的。离开固体表面稍远的区域,可以有平行于表面传播的纵波声束存在,但是需要与相应的滑行集散波相互衔接。滑行纵波系由纵波声束、负指数滑行集散波和正指数滑行集散波三种成份所组成。滑行集散波传播略慢,被纵波声束抛落在后。但前进中的纵波声束不断向表面扩散而产生出新生的滑行集散波。因此,实测所得的滑行纵波声速等于或非常接近纵波声速。这种分析对于井下情况也能近似适用。激发出泥浆纵波而使接收器获得讯号的是滑行集散波,纵波声束并不直接激发泥浆纵波。滑行集散波由于激发泥浆纵波而受到的损耗,要由纵波声束给以补充。滑行集散波的振幅,由于服从指数规律,因而数值上小于纵波声束的振幅,这是滑行纵波讯号并不很强的原因之一。     

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。     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型，推导了该理论模型下的反射系数表达式，对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨。对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论，有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征。     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型,推导了该理论模型下的反射系数表达式,对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨.对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论,有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征.     

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。     

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。     

用二维谱技术研究相控线阵声波辐射器在充液井孔中产生的声场

采用二维谱技术对充液井孔中的相控线阵声波辐射器的辐射特性及其产生的声场进行了数值研究. 结果表明， 在频率波数域中可以清楚地把在时间空间域中难以分开的模式分辨开来. 相控线阵声波辐射器的阵元个数、阵元高度以及相邻阵元间激励信号的延迟时间等参数可以控制辐射声束的角宽和辐射声束的偏转角. 增大井孔中的相控线阵声波辐射器的相邻阵元间的激励信号的延迟时间，可以使相控线阵辐射的声束入射于井壁上的指向角不断变大，先后满足滑行纵波临界折射和滑行横波临界折射条件，从而使充液井孔中的滑行纵波和滑行横波分别得到加强. 在井孔中采用相控阵声波辐射器可以提高声波勘探的空间分辨率和信噪比.     

横波液速的卷积反投影估计

声波测井记录中有关横波速度的估计是目前需要解决的一个难题,原因在于伴随着横波存在着强伪瑞利波(Pseudo-Rayleigh Wave),为了有效地抑制干扰波,突出横波的强度,必须估计测井信号的非色散谱。本文详细讨论了利用CT技术中卷积反投影重建技术估计多道测井记录的非色散谱的算法,并由此进一步得到横波波速的估计。计算机模拟结果表明该算法是有效的,在估计精度上优于传统的相似处理技术。     

海洋环境参数对Scholte波特性的影响

采用半无限海底的Scholte波模型并将其推广至分层海底,在直角坐标系下利用流体和弹性体中的波动方程,提出基于水平分层弹性海底模型的Scholte波的求解方法,结合简正波理论分析了Scholte波的频散特性及其质点运动轨迹和质点位移的传播特性,并分析了海洋环境参数(声速与海底参数)对Scholte波传播特征的影响.结果表明,Scholte波受海底介质中横波声速的影响最大,其频散曲线转折点可用于估算弹性沉积层厚度.     

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     

固体连续介质中地震波微分方程式及其有限单元法数值解

根据波传播问题的变分原理导出了固体的速度连续变化介质中地震波微分方程式,这是一个非线性的二阶微分方程组。在一般情况下,不能将此方程组分解为纵波波动方程和横波波动方程,该方程组也没有准确的解析解。本文讨论了方程的几种简化情况。当介质中速度垂直梯度很小,且波的传播方向接近于垂直方向时,介质中的弹性波可以分为纵波与横波,并能满足常用的变系数波动方程。介绍了连续介质中地震波微分方程组的有限单元法数值解。对泊松体和速度随深度变化的垂直不均匀介质设计了具体计算模型,分析了数值计算结果。初步试算结果表明,所述理论和方法是正确的。     

三个实验数据证明光是介质波

光电效应的能量与频率成正比、光速与介质有关、光速与光源速度无关这三个实验数据均可以证明光不可能是物质波,只可能是介质波,光介质以太肯定存在。由于光电效应源于电磁感应,故光电效应实验反而可以证明光是波,不具备粒子性,故波粒二象性不成立。光的横波源于原子对光的反射形成的横波分量,光的本质是纵波,横波只有光在物体中传播时才产生,光在真空中传播时没有横波分量,以太是流质而非固体,迈克耳孙-莫雷实验的前提条件不成立。     

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。     

波数域等价波动方程三维弹性波波场分离

将基于传统弹性波波动方程正演模拟或者反向外推得到的波场作为纵横波耦合的混合波场,利用亥姆霍兹分解方法对混合波场进行分离,可得到纯纵波波场和纯横波波场,但是用这种方法分离后的波场和原波场相比产生了振幅畸变。为了消除这一现象,笔者从亥姆霍兹分解方程入手,利用纵波波场旋度为零、横波波场散度为零的特性,在波数域将传统波动方程分解为无旋部分和无散部分,得到波动方程的一种等价表示。数值实例表明,该方法既能获得混合波场、纯纵波波场和纯横波波场,又能使分离前后的波场振幅无畸变。     

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.     

超虚干涉法压制瑞利波研究

常规的瑞利波压制方法是利用瑞利波和有效波在频率或视速度方面的差异,对瑞利波进行分离和压制,在差异较小时,压制效果不理想。针对这一问题,引入超虚干涉法实现瑞利波压制。该方法是一种数据驱动的方法,不依赖频率和视速度信息,且对于复杂地表有较好的适用性。与传统干涉法只能预测检波点间的瑞利波并要求检波点附近存在真实炮点相比,超虚干涉法可以直接得到炮点至检波点的瑞利波,进而通过多道L1范数自适应相减法去除瑞利波。通过合成数据处理,利用该方法压制瑞利波取得一定的效果。     

由激光辐照固体表面引起的非Fourier三维传热问题的解析解

针对激光束瞬间加热物体表面时,材料表面附近温度场变化的问题,建立了基于非傅里叶热传导理论的三维热传导数学模型. 考虑了激光束的聚焦特征,即热量或高温主要集中在光束中心附近的局部区域,且沿材料表面切向呈非均匀分布. 利用积分变换技巧,得到了问题Laplace逆变换的解析形式,从而给出了新的温度场解析解,并据此分析了传热过程中固体内部的温度场演化规律及特征. 数值计算结果显示,该问题的温度场呈现出明显的非傅里叶传热特征,与经典的热传导的扩散形式不同,它是以波的形式进行传热的.