Георадар

#1
http://www.ess.ru/scripts/des.asp?itm=1591&tbl=02.18.
Тут очень интересная инфа по возможностям самого простого переносного георадара.
есть только два неприятных момента:
1. это стоит порядка 10 000 долларов
2. нет свободной продажи - ну вы понимаете, кто это все лимитирует...
ваш док.
 
#4
Как на счёт ПьезоГеоФона?

Может, это и не совсем корректно, но... ;)
Я читал в журнале за 2003-й от вашего сайта про Ультразвуковые локаторы...
Хотелось бы поднять эту тему на обсуждение... Вопрос особо актуален...
Ссылок не кину, ибо- их нет... Но, есть задумки и наработки...
Лопатизм- дело глобальное. Лопатить всё подряд- дело бесполезное…
Кому интересно- включайтесь… Кому надоело обсуждать батарейки…
Есть задумка ультразвуком просвечивать стены пещер… Идея не лишена смысла… Это сложная задача, но решить её можно и, самое главное, -нужно! :p
Чтобы копать, например в Саблино, необходимо знать о существовании полости за стеной… и, можно чего и придумать… толщину мерить, например. :-\
В конце концов… Отражение происходит на границе 2-х сред, потому и если там будет полость, то мы зафиксируем отражённый сигнал, если нет, то он угаснет в толще кварцевого песка…
Лучше, чем ничего…
Респект! ::)
 
#5
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

С ультразвуком скорее всего ничего не выйдет. Очень уж он "глушится" в рыхлых средах - переход от камня к грунту... А в монолите ты им найдешь ну только сам монолит.

Только инфра-звук, но у него низкая разрешающая способность, пласты нефти еще можно найти, а небольшую полость...

Но если есть мысли - поделись. Нет схемы, так хоть математические выкладки приведи...     
 

Ivan Stone

Moderator
Команда форума
#6
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

А не случится такого, что эта штука покажет тебе растояние до ближайшей поперечной трещины в монолите (в известняках они встречаются довольно часто)
 
#7
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Для простоты решил пытать счастье в кварцевом песке...
При скорости распространения звука в 4300 м/с и при обьёмном сопротивлении в 2600 кг/м^3... Акустическое сопротивление в еденицах си вышло 11,8*10^6 кг/(с*м^2) в единице СГС это 11,8*10^5 г/(с*см^2)...
для воздуха акустическое сопративление 43 г/(с*см^2), а для воды 1,5*10^5 г/(с*см^2)...
при подсчёте коэффициента отражения звуковой волны при частоте в 40кГц (стандартный датчик ;) ) было получено значение... -0,9997418... меня смущает знак минуса... что бы это значило... Формула верна... (надо ещё разок пересчитать, но я не ошибся...)
к=(1-w1/w2)/(1+w1/w2)... w1- песчаник, а w2- воздух...
теоретичекки, отражение должно составить 9% от всего сигнала... мало, но...  это предварительные данные...
Хочу подсчитать мощности, которые понадобятся...
В теории уже прикинул, как должна работать вся схема регистрации отраженного сигнала и как её можно будет откалибровать и визуализировать, но не графически...
Для начала: необходимо определять наличие полостей... Почти, как дефектоскоп, но проще...
 
#8
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

К слову о гидроакустике:
http://www.fao.org/docrep/X5818E/x5818e01.htm#TopOfPage офигенная статья про рыболовные эхолоты, знать бы в совершенстве Английский... Можно было бы классный плагиат накатать ;)

Нам необходим датчик… Самый дешёвый- 200р в Мега-Электронике… У меня дома есть пластинки и стержни ТитанатаБария, которые и являются пьезоэлементами. Из них можно сделать не плохие датчики. Создать мощный импульс нам поможет молоток :) Я думаю, что это единственный подходящий вариант, т.к. пластинки расколются от десятков ватт по мощности… Да и, кому же, энергозатраты слишком велики.
Если только поиск полости, то необходимо будет прослушивать поступающий сигнал максимально-эффективного спектра…
Самая простая схема- Тащим в пещеры осциллограф и датчик… ставим необходимую развёртку по времени и отслеживаем поступающие сигналы… зафиксировав щупы на отдалённых концах пластины… Для калибровки (чтобы знать, на каком расстоянии имеется полость…) можно поставить генератор с определённым значением, относительно проницаемости среды… и менять частоты…
И к слову о низких частотах- они обладают малой проницательной способностью…
 
#9
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

А прикольно! Они экспериментировали на золотых рыбках!

…An acoustic method for the detection of fish was first reported in the scientific literature in 1929. Continuous waves (CW) at a frequency of 200 kHz were directed across ponds containing goldfish. As the number of fish intercepted by the acoustic beam changed, so the amplitude of the signal recorded on an oscillograph varied…
Но с водой все просто – это равномерно-упругая среда. Отражение происходит на границе двух фаз, (где значительная разница плотностей), поэтому видна не сама рыбка, а ее плавательный пузырь!

получено значение... -0,9997418... меня смущает знак минуса... …к=(1-w1/w2)/(1+w1/w2)... w1- песчаник, а w2- воздух...
Поменяй местами  ??? и ты откуда куда считаешь – из воздуха в песчаник или наоборот?

Самая простая схема- Тащим в пещеры осциллограф и датчик… ставим необходимую развёртку по времени и отслеживаем поступающие сигналы…Создать мощный импульс нам поможет молоток…
Осциллограф нужен запоминающий. А ты какие волны хочешь зарегистрировать, продольные или поперечные? Молоток на ультразвук не тянет, тогда формулы могут быть неверно выбраны.
 
#10
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Значение w1- среда, в которой распространяется сигнал, а w2- т которой сигнал отразится. Стандартный справочник по физике… Звуковая волна распространяется также, как и световые волны… Начитался умных книжек и, я был не прав в том, что пониженные частоты в ультразвуке распространяются хуже… наоборот- лучше…
На счёт воды и песчаника: аналогии есть. Читаю умную книжку по эхолотам и дальномерам… Как только пойму физику явлений, начну схемы ковырять… Нашёл пару схем толщиномеров… Видел схемы эхолотов…
Необходимо найти пару физиков, почвоведа… специалиста по сонарам и Акустика… После чего пригодится схемотехник, несколько подсобных рабочих и куча средств + время ;)
Да… ну, датчик я уже пытал сегодня на работе…
Необходимо изготовить направленную антенну-датчик, проработать предварительный усилитель (слабоват сигнальчик) и оформить оцифровку с визуализацией… вот и всё :)
 
#11
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Основную проблему выше уже указали - это получение при работе сведений о _размере_ полости за стеной. В CML где-то месяца два назад тему поднимали, в том числе с практической работой.
 
#12
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

CML - вот из ит? Сведения о размере полости... Интересно, какой прибор может такие сведения дать? Надо будет поставить памятник изобретателю такого прибора. Ни один прибор (на данный момент) не способен оперделить ТОЧНЫЕ характеристики... Возможно получить лишь призрачные диаграммы отражённых сигналов и с малой долей вероятности определить, что это за отражённый сигнал. Потом строятся модели, где АрхиСложные компьютерные мозги калькулируют сию информацию и отображают её в виде, понятном пользователю...
Всё в теории... Все эти "ребята" ошибаются также часто, как и синоптики ;)
 
#14
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Мудрёно... :D Первая Тысяча в пролёте... Так сразу и не найти :(
Наши умы занимаются нормально наукой только за границей и рвут свои задницы на иноземных капиталистов... они то и выкладывают всю эту фигню, потом, в интеренте за деньги...
Надо шевелить мозгами, если хотим что-то сделать...
По ходу дела я скоро водный дальномер, точнее глубиномер оформлю...
Методы с кучей датчиков и графами... + студент с кувалдой, бьющий металлическую шпалу где-то в поле... проходили. Всё гениалное просто... что-то мы недопонимаем, а вот что... нам и предстоит выяснить.
Респект! ::)
 
#15
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

§ 3. Волны в твердом теле
Следующий тип волн, о которых нам следует поговорить -  это волны в твердом теле. Мы уже рассмотрели звуковые волны в жидкости и газе, а между ними и звуковыми волна¬ми в твердом теле имеется непосредственная аналогия. Если резко толкнуть твердое тело, то оно сожмется. Оно сопротив¬ляется сжатию и в нем возникнут волны, аналогичные зву¬ковым. Однако в твердом теле могут быть волны и другого рода, которых не бывает в жидкости. Если мы возбудим ко¬лебания твердого тела с помощью бокового давления (это называется сдвигом), то тело стремится вернуться в начальное положение. Именно этим, по определению, твердое тело от¬личается от жидкого. Если искривить жидкость, и подержать, ее так немного, чтобы она успокоилась, а затем отпустить, та она останется в том же состоянии, но если мы возьмем твер¬дое тело, похожее на дрожащий кусок желе, надавим на него и отпустим, то оно вернется назад, а в теле возникает волна сдвига, которая распространяется так же, как и волна сжа¬тия. Во всех случаях скорость этих волн меньше скорости продольных волн. В каком-то отношении волны сдвига боль¬ше напоминают световые волны, ибо здесь мы тоже имеем дело с поляризацией. У звука нет никакой поляризации, это просто волна сжатия, а световые колебания имеют характер¬ную ориентацию, перпендикулярную к направлению их рас¬пространения
   Итак, в твердом теле могут быть волны обоих сортов. Во-первых, там распространяются волны сжатия, аналогичные звуку в воздухе, и, во-вторых, волны сдвига. Если наше тело не кристалл, то волна может быть поляризована в любом направлении. (Конечно, все твердые тела — кристал¬лы, но если мы возьмем кусок, состоящий из микрокристаллов всех ориентации, то кристаллическая анизотропия усредняется.)
Есть еще один интересный вопрос, касающийся звуковых волн. Что получится, если длина волны в твердом теле стано¬вится все меньше и меньше? До каких пор может это продол¬жаться? Ясно, что она не может стать меньше расстояния между атомами, ибо если под волной мы понимаем такое явление, когда одна точка идет вниз, а следующая  - вверх и т. д., то кратчайшая возможная длина волны при этом, оче¬видно, равна межатомному расстоянию. Вам известно, что колебания могут быть как продольные, так и поперечные, длинноволновые и коротковолновые. Если мы рассматриваем .длины волн, сравнимые с межатомным расстоянием, то ско¬рость уже не будет постоянной; возникает дисперсионный эффект, когда скорость становится зависимой от волнового числа. А- высшая гармоника поперечных волн все же должна характеризоваться именно тем, что каждые два соседних атома делают нечто противоположное друг другу.
С атомистической точки зрения ситуация здесь напоминает два связанных маятника, о которых мы уже говорили. У них могут быть два вида собственных колебаний: один -  когда они качаются вместе, и другой — когда в противоположные стороны. Так что волны в твердом теле можно рассматривать и с иной точки зрения — как колебания связанных гармониче¬ских осцилляторов, подобных огромному числу связанных маятничков, причем высшая гармоника получается, когда маятнички колеблются в противоположные стороны, и низ¬шие — при других соотношениях фаз.
Эти кратчайшие волны настолько малы, что обычно их невозможно получить технически. Однако они очень интерес¬ны, поскольку свойства этих коротких звуковых волн помо¬гают нам объяснить в термодинамической теории твердого тела его тепловые свойства, в частности удельную теплоем¬кость. Переход к предельно коротким звуковым волнам озна¬чает переход к индивидуальному движению атомов; это в конечном счете одно и то же.
Очень интересным примером звуковых волн в твердом теле являются волны, идущие по земному шару, как продоль¬ные, так и поперечные. Хотя нам и не известно почему, но внутри Земли время от времени происходят землетрясения. Один породы сдвигаются относительно других, и это движе¬ние сходно с очень низким звуком. Из такого источника выхо¬дят и путешествуют по всей Земле волны, подобные звуковым, и хотя их длина значительно больше длины обычных звуковых волн, но все же это звуковые волны. Земля не однород¬на: давление, плотность, сжимаемость и т. д. изменяются с изменением глубины, а поэтому изменяется и скорость волн.. Возникает нечто похожее на показатель преломления, и вол¬ны идут не по прямому пути, а по некоторой кривой. Кроме того, картина осложняется тем, что продольные и поперечные волны  распространяются с  разной  скоростью,  а  поэтому  и решения для них будут разными. Если мы в каком-то месте поставим  сейсмограф   и   будем   наблюдать,   как  скачет  его самописец после того, как где-то произошло землетрясение,, то мы увидим не просто какие-то неправильные прыжки. Мы увидим, как самописец сначала запрыгает, затем успокоится, затем опять запрыгает. Более конкретные детали происходя¬щего зависят от положения сейсмографа. Если он расположен достаточно близко  к  месту  землетрясения, то  сначала  мы примем продольные волны от возмущения, а уж потом, не¬сколько секунд спустя, — поперечные, ибо они идут медлен¬ней. Измеряя разницу времени между их приходами, можно сказать,  насколько далеко произошло землетрясение,  разу¬меется, если мы достаточно хорошо знаем скорости и состав внутренних областей.
На фиг. ……… показан пример поведения различных видов волн в Земле. Два сорта волн обозначены различными знач¬ками. Если в каком-то месте (назовем его «источник») прои¬зошло землетрясение, то поперечные и продольные волны,, идущие по прямому пути, придут на станцию в разные мо¬менты времени. Кроме того, возникнут отражения от границ неоднородности, дающие в результате другие пути и времена. Подобные исследования показали, что у Земли есть некое ядро, не проводящее поперечных волн. Однако даже если станция расположена диаметрально противоположно источ¬нику, то поперечные волны все же приходят, но с неправиль¬ной фазой. Это получается оттого, что поперечные волны, падающие наклонно на поверхность, разделяющую два веще¬ства, всегда рождают две новые волны: поперечную и продольную. Но внутри ядра Земли поперечные волны не рас¬пространяются (по крайней мере в отличие от продольных волн для них этого не обнаружено). Затем на границе ядра оба вида волн возникают вновь и попадают на станцию.
Именно по поведению волн, вызванных землетрясениями, было обнаружено, что поперечные волны не могут распро¬страняться в некоторой сфере внутри Земли. Это означает, что центр Земли жидкий в том смысле, что .он не проводит поперечных волн. Изучение землетрясений — это единственный источник наших сведений о внутреннем строении Земли. Таким образом, в результате большого числа наблюдений на различных станциях в период многих землетрясений были выяснены все детали; известно все: скорости, кривые и т. д. Мы знаем скорости различных сортов волн на любой глубине. А зная это, мы, следовательно, можем выяснить, каковы соб¬ственные гармоники Земли, ибо нам известна скорость рас¬пространения звуковых волн: другими словами, известны упругие свойства на любой глубине. Предположим, что мы приплюснули земной эллипсоид и затем опустили его. Задача определения периода и формы свободных колебаний сводится просто к вопросу о суперпозиции волн, идущих по эллипсои¬ду. Мы уже выяснили, что при подобном возмущении возни¬кает множество гармоник, начиная от низшей, которая для Земли эллипсоидальна, и вплоть до более высоких и более сложных.
Чилийское землетрясение в мае 1960 г. произвело такой «шум», что его эхо много раз обошло вокруг Земли. Как раз к этому времени были изготовлены новые высокочувствитель¬ные сейсмографы, с помощью которых определялись основ¬ные гармоники Земли и сравнивались с величинами, вычис¬ленными из теории звука по известным скоростям, найденным из других независимых землетрясений. Результат этого экспе¬римента показан на фиг. …….где отложена сила сигнала в зависимости от его частоты (фурье-анализ). Заметьте, что одни из принимаемых частот оказывались более сильными, чем другие; наблюдались очень четкие максимумы. Это и есть собственные частоты Земли, поскольку они являются глав¬ными частотами ее колебаний.
Р.Фейман, Р.Лейтон, М.Сэндс. Феймановские лекции по физике. Том 3. М., Мир, 1977.

1. Ну и что делать с волнами сдвига? Они путают всю картину...
2. Как выделить сигнал на фоне помех? Компьютеризованный прибор, фурье-анализ результата...  ???
3. Как "просветить" забутовку? А глыбовый завал?

Всё гениалное просто... что-то мы недопонимаем, а вот что...
Не ты один видимо в непонятках...

Лопата пока надежней и проще, но если нужен прогресс...
Предлагаю перфоратор  ;D
А в буровое отверстие - мини-видеокамеру пихаем и оглядываемся...

::)
 
#16
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Все это напоминает о одном товарище, который у меня допытывался, почему спелеологи не используют радиоуправляемых воздушных шариков при подземных исследованиях.
 
#17
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

Чувствую, что мы ещё долго будем биться о стенку...

Надо слетать в Горный институт, может там чего подскажут... Где "копать", например..? В плане научных знаний...
 
D

Dhaitya

Guest
#18
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

...при подсчёте коэффициента отражения звуковой волны при частоте в 40кГц (стандартный датчик... Стандартная частота 170-250 кГц.
  ...Создать мощный импульс нам поможет молоток... Вам, безусловно, поможет молоток, но в эхолотах, как правило, излучатель конструктивно тождественен датчику.
  ...пластинки расколются от десятков ватт по мощности... Нет.
  ...Да и, кому же, энергозатраты  слишком велики... Нет, поскольку это импульсные затраты.

Далее, решение использовать акустический процесс носит принципиальный характер? Если нет, имеет смысл применить стандартные решения д/грунтовых радаров - с излучением радиочастот.
 
#19
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

возможно, но...
Я видел, как колются вибростенды ;) на 1,5 Кгц... в резонанс и... (от времени лопнул сварной шов...)... Титанат бария, не расколется!? ;D в этом я очень сомневаюсь... но, не проверял... спорить не буду. ;) Скажу только лишь то, что пьезокерамика- вещь хрупкая... Колется хорошо...
Кто-нибудь Бывал на острове Бурнев? Что в Ладоге, недалеко от Приозерска... Я бывал... Там в своё время функционировала лаборатория, которая исследовала волны от взрывов)... так вот, они проверяли торпеды и проводили локацию Ладожского озера ;)
Это я к тому, что никак не пойму: при чём тут молоток и эхолот... всем известно, что датчик в эхолоте и есть приёмник...только, при чём здесь он?
Ну и что, что импульс… у него длительность миллисекунды, а мощность пиковая.. затраты неощутимые, если дома в розетку включить или автомобильный аккумулятор в пещеру тащить…
Что касается частот стандартных датчиков, то я посоветовал бы взять Каталог электронных компонентов ELFA и заценить их датчики… ;) а потом оспаривать стандарты…
Что касается частот, то там необходимо искать компромисс… Например при Гидролокатор с антенной острой диаграммы направленности в 3%, частота должна быть около 300кГц.. Но, это вода… И датчик такой в магазине не купить… только самопал…
Корабельные гидролокаторы работаю на частотах во много раз меньше!!!! А почему? Потому что максимальное расстояние, с которого можно получить отклик будет гораздо больше при частотах гораздо ниже, чем 300кГц…
К примеру, при прохождении сигнала с частотой 10КГц на расстояние в 10км интенсивность сигнала падает в 10 раз… а для частоты в 45кГц падение составляет в 10^10раз!!!!!!!!!! (для воды)
Всё характеризуется коэффициентом пространственного затухания… Могу и формулу написать…
А частоты 150-170 кГц… ну не знаю… может и используют, но… только из-за простоты изготовления приборов на основе таких датчиков… и особо глубоко с ними не пробиться… только в быту… стенки мерить…
 
D

Dhaitya

Guest
#20
Re: Как на счёт ПьезоГеоФона?

1. нет необходимости на текущий момент писать формулы или проводить полемику.
2. титанат бария, частоты: данные на основе практически используемых схемотехник.

Тема обсуждения - гидроэхолокатор?  Основной вопрос касается используемого принципа, повторяю - чем вызвано желание использовать именно акустический, не применяемый в грунтовых радарах, процесс?
 
Сверху