Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023. Т. 44. №3. C. 144-156. ISSN 2079-6641
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-144-156
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 534.23:681.884
Локализация источников акустического излучения по данным распределенной системы комбинированных приемников
А. О. Щербина^\ast, А. А. Солодчук
Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Камчатский край, с. Паратунка, ул. Мирная, 7, Россия
Аннотация. Акустико-эмиссионный метод является одним из эффективных методов неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния пород. При этом источником сигнала служат сами исследуемые породы. Сигналы геоакустического излучения представляют собой комбинацию импульсов различной амплитуды, длительности (порядка 30-100 мс) и частоты заполнения (до 10 кГц), с крутым фронтом и плавным спадом. Частота следования импульсов варьируется от единиц в минуту до нескольких сотен в секунду в зависимости от напряженно-деформированного состояния пород. В статье представлены результаты эксперимента по определению расстояния до источников высокочастотного акустического излучения, генерируемого в приповерхностных осадочных породах. Регистрация таких сигналов осуществлялась с помощью установленной в естественном водоеме распределенной системы, состоящей из двух комбинированных приемников и одного всенаправленного приемника звукового давления. Использование комбинированных приемников дает возможность восстановить пространственно-временное распределение вектора колебательной скорости частиц среды в волне, используя векторно-фазовые методы, и определить направление на источник сигнала. Локализация источников излучения осуществлялась двумя способами: триангуляцией и по разнице времени прихода сигналов с разнесенных приемников. Измерены координаты более чем 40 источников акустического излучения, построено их пространственное распределение. Погрешность измерений составила менее 0.5 м. В работе представлены направления для дальнейшего развития исследования для повышения точности локализации источников излучения. Настоящая статья является расширенной и переработанной версией одноименного доклада, представленного авторами на XIII международной конференции «Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений» (25 – 29 сентября 2023, с. Паратунка, Камчатский край).)
Ключевые слова: геоакустическое излучение, высокочастотная геоакустическая эмиссия, локализация источника звука, векторно-фазовые методы.
Получение: 15.10.2023; Исправление: 22.10.2023; Принятие: 31.10.2023; Публикация онлайн: 02.11.2023
Для цитирования. Щербина А. О., Солодчук А. А. Локализация источников акустического излучения по данным распределенной системы комбинированных приемников // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023. Т. 44. № 3. C. 144-156. EDN: XNEHRM. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-44-3-144-156.
Финансирование. Работа выполнена в рамках Государственного задания по теме (2021—2023 гг.) «Физические процессы в системе ближнего космоса и геосфер при солнечных и литосферных воздействиях», регистрационный номер АААА-А21-121011290003-0.
Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.
Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.
^\astКорреспонденция: E-mail: albert_pkam@mail.ru
Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License
© Щербина А. О., Солодчук А. А., 2023
© ИКИР ДВО РАН, 2023 (оригинал-макет, дизайн, составление)
Список литературы
- Чебров В. Н., Салтыков В. А., Серафимова Ю. К. Прогнозирование землетрясений на Камчатке. По материалам работы Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности. и риска в 1998-2009 гг.. М.: Светоч плюс, 2011. 304 с.
- Paparo G., Gregori G. P., Coppa U., DeRitis R., Taloni A. Acoustic emission (AE) as a diagnostic tool in geophysics, Annals of geophysics, 2002. vol. 45, no. 2, pp. 401–416, DOI: 10.4401/ag-3511.
- Долгих Г. И., Купцов А. В., Ларионов И. А., Марапулец Ю. В., Швец В. А., Шевцов Б. М., Широков О. П., Чупин В. А., Яковенко С. В. Деформационные и акустические предвестники землетрясений, Доклады академии наук, 2007. Т. 413, № 1, С. 96–100.
- Марапулец Ю. В. Высокочастотный акустоэмиссионный эффект, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2015. Т. 10, № 1, С. 44–53, DOI: 10.18454/2079-6641-2015-10-1-44-53.
- Lukovenkova O., Marapulets Yu., Solodchuk A. Adaptive Approach to Time-Frequency Analysis of AE Signals of Rocks, Sensors, 2022. vol. 22, pp. 9798, DOI: 10.3390/s22249798.
- Гордиенко В. А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2007. 480 с.
- Марапулец Ю. В., Щербина А. О. Оценка ориентации оси наибольшего сжатия пород с использованием точечной приемной системы на основе комбинированного приемника, Акустический журнал, 2018. Т. 64, № 6, С. 703–711, DOI: 10.1134/S0320791918060096.
- Гусев В. Г. Системы пространственно-временной обработки гидроакустической информации. Л.: Судостроение, 1988. 264 с.
- Shcherbina A., Solodchuk A. Improved algorithm for detecting pulses in geoacoustic emission signals
recorded by a combined receiver in Kamchatka, AIP Conf. Proc., 2023. vol. 2910, no. 1, pp. 020137, DOI: 10.1063/5.017529. - Аль-Одхари А. Х., Фокин Г. А., Федоренко И. В., Рябенко Д. С., Лавров С. В. Исследование влияния геометрического распределения пунктов приема и источника радиоизлучения на точность позиционирования, Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С, 2017. № 4, С. 7.
- Гринь И. В., Ершов Р. А., Морозов О. А., Фидельман В. Р. Оценка координат источника радиоизлучения на основе решения линеаризованной системы уравнений разностно-дальномерного метода, Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки, 2014. Т. 32, № 4, С. 71–81.
- Марапулец Ю. В., Шевцов Б. М. Мезомасштабная акустическая эмиссия. Владивосток: Дальнаука, 2012. 126 с.
- Shcherbina A., Solodchuk A. Estimation of the power of geoacoustic emission sources registered in Mikizha Lake, Kamchatka region, E3S Web of Conferences, 2019. vol. 127, pp. 03003 DOI: 10.1051/e3sconf/201912703003.
Информация об авторах

Щербина Альберт Олегович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории акустических исследований, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, с. Паратунка, Россия, ORCID 0000-0002-7236-161X.

Солодчук Александра Андреевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории акустических исследований, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, с. Паратунка, Россия ORCID 0000-0002-6761-8978