Тензометрия
	Вибрация
	Температура
	Сейсмика

Online-консультанты

388828835 - Мария 627723417 - Никита 397652821 - Елена

Главная / Поддержка / Области применения

Версия для печати

Всякое воздействие на поверхность земли (удар, взрыв, падение предмета и пр.) вызывает вибрацию и формирует волны, распространяющиеся во всех направлениях. Используя сейсмоприёмники, такие волны можно преобразовать в электрические импульсы, далее оцифровать посредством сейсмостанции и в цифровом виде подать на алгоритм локатора (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема проведения эксперимента. Сигналы с сейсмоприемников А1-А4 поступают на входы сейсмостанции и обрабатываются виртуальной лабораторией ZETLab

Метод пассивной локации основывается на определении разности временных задержек прихода волны до каждого из сейсмоприёмников, которые, желательно, расположить по периметру охраняемого объекта. По скорости распространения волны в грунте, можно определить расстояние от сейсмоприёмника до источника вибрации по следующей формуле:

S=v×∆t

(1)

где v – скорость распространения волны, ∆t – временная задержка.

Таким образом, после вычисления расстояния от каждого из сейсмоприёмников, определяются координаты места возникновения события.

Погрешность определения расстояния ∆S обратно пропорциональна частоте дискретизации f_adc исходного сигнала:

ΔS=v×2/∆fadc

(2)

Следовательно, частота дискретизации f_adc:

fadc=2×v/∆S

(3)

Скорость распространения сейсмической волны в грунте приблизительно 3000 м/с, тогда, для обеспечения погрешности ∆S, например, не более 5 метров, нужно оцифровывать сигнал с частотой не менее 1200 Гц:

fadc=2×v/∆S=2×(3000 м/с)/(5 м)=1200 Гц

Немаловажное значение имеют так же линейные размеры L области, на которой проводятся измерения. Экспериментально выявлено, что:

λ≤(1/4)L

(4)

где λ – максимальная длина сейсмической волны, обнаруживаемой на расстоянии L. Из этого следует, что минимальная частота колебаний волны:

fволны=v/(L/4)

(5)

Что при скорости распространения волны 3000 м/с и размерах области, допустим, 2000×2000 м равно:

fволны=3000/(2000/4)=6 Гц

(5)

Следовательно, нужно исключить из исследуемого сигнала все составляющие с частотой ниже 6 Гц, а так же сигналы с частотой выше 600 Гц.

Таким образом, можно сделать вывод, что при настройке системы нужно учесть следующее:

• Частоту дискретизации выбрать согласно формуле (3); 
• Использовать сейсмоприёмники с ровной амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне f_волны÷f_adc/2 Гц; 
• Фильтрация сигнала фильтрами нижних и верхних частот, с полосой пропускания f_волны÷f_adc/2 Гц.

После проведённой предварительной цифровой обработки сигналов можно приступать непосредственно к их анализу.

Обработанный сигнал поступает на пороговый детектор, который определяет время вступления волны по превышению заранее заданного порогового значения. Разности по временам вступления между каждой парой сейсмоприёмников и есть временная задержка Δt, по которой вычисляется расстояние S, а затем, с применением взаимного анализа, и координата источника вибрации. На рисунке 2 представлен результат такого анализа.

Рисунок 2. Результат работы алгоритма пассивного сейсмического локатора. Место пересечения корреляционных пар (самое яркое пятно на графике) и есть источник вибрации

Рассмотренная система мониторинга наземных воздействий позволяет вести наблюдение за охраняемой территорией в реальном масштабе времени, быстро и с заданной точностью определять координаты и обеспечивает высокий уровень автоматизации.

См. также:

• Регистратор сейсмический цифровой (сейсмостанция) ZET048 - описание и технические характеристики сейсмостанции ZET048; 
• Сейсмоприемник ВС1313 - описание и технические характеристики сейсмоприемников ВС1313;
• Скада проект "Сейсмопеленг с корреляцией" - описание реализации алгоритма сейсмичеcкого локатора в SCADA ZETView.

Автор статьи: Низаметдинов И.И.