Способ определения дальности до поверхностного источника микросейсмических волн

Изобретение относится К геофизике, в частности К области исследования физических явлений, происходящих в земной коре, и может быть использовано для ведения артиллерийской разведки, то есть для определения координат огневых позиций стреляющих орудий противника и для определения отклонений разрывов снарядов своей артиллерии от Цели.Известен способ ведения звуковой разведки 1, включающий одновременное измерение параметров звуковых волн, распространяющихся в атмосфере, в трех точках пространства, находящихся на расстоянии 300-600 м друг от друга, и суждение о координатах источника звука по величинам измеренных параметров.Однако недостатком данного способа является ограниченность технических возможностей, так как с его помощью невозможно установить дальность до источника звука, находящегося на поверхности Земли, одним измерительным устройством.Известен также способ предсказания времени наступления землетрясения 2, включающий измерение мощности инфранизкочастотной составляющей тока в земной коре и суждение о времени предстоящего землетрясения по аномальному возрастанию и скорости этого возрастания указанной составляющей.Однако недостатком этого способа является ограниченность технических возможностей, так как он не позволяет определять дальность до источника микросейсмических волн, находящегося на поверхности Земли.Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ определения местоположения гипоцентра и эпицентра афтерщока 3, заключающийся в том, что устанавливают в горизонтальной плоскости на земной поверхности в сейсмической зоне на коренных породах сейсмоприемников верщины равностороннего треугольника со стороной 1, измеряют скорости продольной волны оф и поперечной щ,принимают сейсмические сигналы от афтерщоков, измеряют временные задержки п, 2 и 3 прихода сейсмосигнала от афтерщока к сейсмоприемникам, а по измеренным величинам судят о дальности эпицентра, угле места, дальности и глубине гипоцентра.Однако недостатком этого способа является ограниченность технических возможностей, так как с его помощью невозможно определить дальность источника микросейсмических волн, находящегося на поверхности Земли.Задачей изобретения является расщирение технических возможностей способа.Техническим результатом осуществления способа является определение дальности до источника микросейсмических волн, находящегося на поверхности Земли, например артиллерийской батареи.Для рещения поставленной задачи в способе определения дальности до поверхностного источника микросейсмических волн, например артиллерийской батареи, характеризующемся тем, что регистрируют микросейсмические волны поверхностного источника в точке наблюдения, измеряют мощность флуктуации тока при двух значениях глубины его проникновения в грунт между первым и вторым, а также первым и третьим электродами,установленными таким образом, что расстояние между первым и третьим электродами больще, чем между первым и вторым электродами, и определяют дальность 13., до поверхностного источника микросейсмических волн из соотнощенияГДВ Т - ОТНОШСНИС МОЩНОСТИ флуктуаций тока МСЖДу ПСРВЫМ И ТрСТЬИМ ЭЛСКТРОДЗМИ К МОЩНОСТИ флуктуаций тока МСЖДУ ПСРВЫМ И ВТОрЫМ электродами 12 - расстояние МСЖДУ ПВРВЫМ И ТРВТЬИМ электродами 11 - расстояние МСЖДУ ПСрВЫМ И ВТОрЫМ электродами 11 Коэффициент Поглощения микросейсмических волн на глубине грунта 12 - коэффици 12 ент поглощения микросеисмических волн на глубине грунтаСущность способа поясняют фиг. 1 - 3.1 - поверхностный источник микросейсмических волн, например артиллерийская батарея2 - первая трасса распространения микроакустических волн, соответствующая средней глубине 111 проникновения тока в грунт3 - вторая трасса распространения микроакустических волн, соответствующая средней глубине проникновения тока в грунт 112, большая 111131. - горизонтальная дальность источника микросейсмических волн.11 - расстояние между первь 1 м и вторь 1 м электродами12 - расстояние между первь 1 м и третьим электродами.Принцип действия способа заключается в следующем. Источник, например стреляющая батарея противника 1 (фиг. 1), создает микросейсмические волнь 1. Эти волнь 1 распространяются от источника в точку наблюдения, где расположено устройство регистрации микросейсмических волн, показанное на фиг. 2.Микросейсмические волнь 1 модулируют сопротивление грунта между первь 1 м 4 и вторь 1 м 5, а также между первь 1 м 4 и третьим 6 электродами.Мощность флуктуаций тока, протекающего между первь 1 м 4 и вторь 1 м 5 и между первь 1 м 4 и третьим 6 электродами прямо пропорциональна мощности микросейсмических волн в промежутках между электродами.Расстояние между первь 1 м 4 и вторь 1 м 5 электродами равно 11, а между первь 1 м 4 и третьим 6 электродами - 12, причем 12 больще 11.Поэтому глубина проникновения тока в грунт 4 между первь 1 м 4 и вторь 1 м 5 элек 1 тродами равна , а глубина проникновения тока между первь 1 м 4 и третьим 6 электрода 1 ми будет равнаПрИ ЭТОМ СрСДНИС ГЛубИНЫ ПРОНИКНОВСНИЯ тока В ГРУНТ равнь 1 СООТВВТСТВСННОЕВ соответствии с фиг. 1 эти величинь 1 (111 и 112) следует считать средними глубинами участков волнового фронта микросейсмической волнь 1, приходящих в точку наблюдения по первой 2 и второй 3 трассам соответственно.При этом объемная плотность мощности микросейсмических волн Р изменяется с расстоянием 13.1 до источника по законуЗдесь Ро - объемная плотность мощности микросейсмических волн, создаваемая источником волн 1 - коэффициент поглощения среды п - в общем случае Известный коэффициент, определяющий тип волны 1 5 п 5 2 130 - характерный размер области микросейсмического возмущения грунта источником 1 Вы - расстояние от источника микросейсмических волн до точки наблюдения.Величина коэффициента поглощения грунта достаточно сложно зависит от глубины прохождения трассы 5 и положения источника микросейсмических волн.В связи с этим Коэффициенты поглощения волн, идущих по первой трассе 2 (фиг. 1) и по второй 3, различны. То есть объемные плотности мощности участков фронта микросейсмической волны в объеме тока между первым 4 и вторым 5 электродами Р 1, а также между первым 4 и третьим 6 электродами Р 2 соответственно равны2 где 11, 12 - коэффициенты поглощения волн, распространяющихся вдоль первой 2 и второй 3 трасс соответственно 131, 132 - расстояния от источника микросейсмических волн до середины глубины проникновения тока в грунт между первым 4 и вторым 5 электродами,а также между первым 4 и третьим 6 электродами соответственно.где 13., - горизонтальная дальность источника микросейсмических волн. Мощность флуктуаций тока (12) в межэлектродном промежутке прямо пропорциональна мощности микросейсмических волн и равнагде ОС - КОЭффИЦИСНТ пропорциональности, У - ОбЪМ МСЖЭЛКТРОДНОГО ПРОМСЖУТКЗ. ОбЪСМ МСЖЭЛКТРОДНОГО промежутка У равен ПОЛОВИНС объема эллипсоида ВРЗЩНИЯ2 у (8) 16 Учитывая (3-8), найдем дисперсии флуктуаций тока в обоих межэлектродных промежутках 3 П 13 оРое (9) Ц 3 ПИз соотношения (10) следует, что при Известных 11, 12 И 11, 12 величина 11 является только функцией расстояния 11,. Следовательно, определение п позволяет определить величину 131Схема практической реализации способа показана на фиг. 2. Источник питания 7 подает напряжение на первый 4 и третий 6 электроды, в результа . 1 те между ними протекает электрическии ток 12, достигая глубиныЭтот ток создает напряжение на сопротивлении межэлектродного промежутка между первым 4 и вторым 5 электродами. Это напряжение прямо пропорционально току, протекающему в грунте на 1 глубине 4. В результате измерительное устроиство создает на выходе два сигнала. Один2 11 сигнал прямо пропорционален мощности флуктуации тока, проникающего на глубину Е, 1 а второи, соответственно, мощности флуктуации тока, проникающего на глубинуЭтисигналы с выходов измерительного устройства 8 поступают на вход вычислителя 9, который вычисляет горизонтальную дальность 13., в соответствии с формулой (10). Величина 13., индицируется индикатором 10.Ц зонтальной дальности заявляемь 1 м СПОСОбОМ ОТ ВСЛИЧИНЫ ОТНОШСНИЯ горизонтальной дальности В К максимальному МВЖЭЛСКТРОДНОМУ расстоянию 12. Эта ПОГрСШНОСТЬ зависитНа фИГ. 3 показана зависимость ОТНОСИТСЛЬНОЙ ПОГрСШНОСТИИЗМСрСНИЯ ГОрИ 1 ОТ ОТНОШСНИЯ МСЖЭЛСКТрОДНЫХ расстоянии 1 . 11 ПрИВСДСННЫС ДЗННЬТС СВИДСТСЛЬСТВУЮТ О наличии ТСХНИЧССКОЙ ВОЗМОЖНОСТИ опредеЛСНИЯ дальности ДО источника МИКРОССЙСМИЧССКИХ ВОЛН С ПОМОЩЬЮ операций заявляемогоспособа, а следовательно, и о расширении технических возможностей способа-прототипа. Источники информации1. Руководство по боевой работе в подразделениях звуковой разведки артиллерии. Министерство обороны РБ.- Минск, 2005. Утверждено приказом начальника генерального Штаба вооруженных сил - первого заместителя министра обороны РБ 06.12.2005. Не 669.С. 4.