ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ОЦЕНКЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШИРОКОПОЛОСНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, ПРОШЕДШИХ ЧЕРЕЗ ОБРАЗЕЦ ГЕОМАТЕРИАЛА

Дан обзор неразрушающих методов получения информации о внутренней структуре и фазовом составе образцов геоматериалов. Сделаны теоретические оценки спектров оптико-акустических сигналов; установлен необходимый для исследования образцов горных пород частотный диапазон. Выполнены оценки необходимых параметров возбуждаемых ультразвуковых импульсов продольных волн для определения размеров зерен и микротрещин. Показана возможность управления параметрами импульса за счет выбора материала оптико-акустического генератора. Исследовано влияние на спектральные характеристики дифракции и рассеяния на неоднородностях геосреды. Получены спектры широкополосных акустических сигналов для оптико-акустических генераторов, выполненных из различных материалов, при различных длительностях лазерного импульса, а также с учетом дифракции и рассеяния. Установлены особенности изменения спектров рассеяния в зависимости от характерных масштабов зерен. Показано, что фиксируя частоты, соответствующие переходам от одной области к другой, можно оценить характерные масштабы рассеивателей: максимальный, минимальный и средний. Таким образом, измеряя амплитудные спектры исходного и прошедшего через образец сигнала, возможно определить характерные размеры зерен.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант № 16-17-10181).

Ключевые слова

Внутренняя структура; фазовый состав образцов; амплитудные спектры оптико-акустических сигналов; оптико-акус- тический генератор; частотная зависимость коэффициента рассеяния; характерные масштабы зерен.

Номер: 2
Год: 2017
ISBN:
UDK: 552.1
DOI:
Авторы: Эртуганова Э. А., Винников В. А., Шибаев И. А., Павлов И. А.

Информация об авторах: Эртуганова Эльмира Александровна – кандидат технических наук, доцент, Винников Владимир Александрович – доктор физико-математических наук, зав. кафедрой, e-mail: evgeny.vinnikov@gmail.com, Шибаев Иван Алексеевич – горный инженер, Павлов Илья Алексеевич – студент, МГИ НИТУ «МИСИС».

Библиографический список:
1. Lingtao Mao, Jianping Zuo, Zexun Yuan, Fu-Pen Chiang. Full-field mapping of internal strain distribution in red sand stones specimen under compression using digital volumetric speckle photography and X-ray computed
tomography // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.
2015, v. 7, P. 136–146.
2. Adam J., Schreurs G., Kinkmuller M., Wieneke M. 2D/3D strain localization and fault simulation in analogue experiments: insights from X-ray computed tomography and tomographic image correlation // Bolletino di Geofisica Teorica ed Applicata. 2008, 49 (Supp.2):21–2.
3. Haskin L. A. et al. Raman spectroscopy for mineral identification and quantification for in situ planetary surface analysis: A point count method. Journal of Geophysical Research 102:19293, 2007.
4. Ying G. Automated scanning electron microscope based mineral liberation analysis, Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering
2:33-41, 2003.
5. Bruyndonckx P. et al. Progress in development of a laboratory microXRF-microCT system. Proceedings of SPIE: Developments in X-ray Tomography
VII:7804–7845, 2010.
6. Mutina A., Koroteev D., Using D. X-Ray microtomography for the 3D mapping of minerals. Microscopy and Analysis, 26(2), March 2012.
7. Симонова В. А., Саватеева Е. В., Карабутов А. А., Карабутов А. А. (мл.), Каптильный А. Г., Ксенофонтов Д. М., Подымова Н. Б. Оптико-акустическая и лазерная ультразвуковая диагностика и дефектоскопия // Вестник РФФИ. – 2012. – № 3 (83). – С. 10–20.
8. Karabutov A. A., Podymova N. B., Cherepetskaya E. B., Makarov V. A., Sokolovskaya Yu. G. Laser-Ultrasonic Method for Measuring the Local Elastic Moduli of Porous Isotropic Composite Materials // International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering,
v. 9, № 10, P. 1168–1171.
9. Burov V. A., Darialashvili P. I., Evtukhov S. N., Rumyantseva O. D. New informative possibilities of active-passive thermoacoustic tomography // Acoust. Imaging. Ed. W.Arnold and S. Hirsekorn, 2004, v. 27, P. 305–313.
10. Stanke F. E., Kino G. S. A unified theory for elastic wave propagation in polycrystalline materials. // J. Acoust. Soc. Am., 1984, V. 75, P. 234–238.
11. Goebbels K., Hirsek S. A new ultrasonic method for stress determination in textured materials // NDT International, Volume 17, Issue 6, December
1984, P. 337–341.
12. Dascha Dobrovolskij, Sigrun Hirsekorn, Martin Spies. Simulation of Ultrasonic Materials Evaluation Experiments Including Scattering Phenomena
due to Polycrystalline Microstructure // Physics Procedia 70:644–647. December 2015.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.