Акустоэмиссионные исследования

        На Камчатке в ИКИР ДВО РАН исследования акустической эмиссии приповерхностных осадочных пород на частотах звуковых волн проводятся с 1999 г. В ходе исследований было установлено, что во время роста напряжений и скорости деформирования пород возникает акустоэмиссионный эффект, проявляющийся в виде резкого повышения интенсивности геоакустического излучения в диапазоне частот от сотен герц до первых десятков килогерц. Эффект устойчиво наблюдается на протяжении более чем пятнадцатилетнего натурного эксперимента на нескольких пространственно разнесенных станциях на Камчатке и наиболее сильно проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений за одни-трое суток до них.


В состав базы данных лаборатории акустических исследований входят:

  1. Данные с комплексного геофизического экспедиционного пункта "Карымшина" (52°49'33"N 158°7'50"E), в составе:
    • Геоакустических наблюдений приповерхностных осадочных пород с помощью системы разнесенных направленных гидрофонов
    • Деформационных наблюдений приповерхностных осадочных пород с помощью лазерного деформографа-интерферометра Майкельсона
  2. Данные с комплексного геофизического экспедиционного пункта "Микижа" (52°59'47"N 158°13'55"E), в составе:
    • Геоакустических наблюдений приповерхностных осадочных пород с помощью системы из четырех направленных гидрофонов
    • Геоакустических наблюдений приповерхностных осадочных пород с помощью комбинированного приемника
  3. Данные с комплексного геофизического экспедиционного пункта "Паратунка" (52°58'18"N 158°14'52"E), в составе:
    • Геоакустических наблюдений приповерхностных осадочных пород с помощью системы из четырех направленных гидрофонов

Реестр геофизических сигналов

        Реестр представляет новый системный подход к систематизации геофизических сигналов. Подход включает этапы выделения, анализа, объектного и структурного описания, классификации импульсов. Выделенные импульсы анализируются с помощью методов разреженной аппроксимации. Полученные разреженные представления импульсов описываются в рамках объектного подхода совокупностью характерных признаков, выделенных в ходе анализа. Объектное описание импульсов геоакустической эмиссии дополнено оригинальным структурным описанием, построенным на основе отношений локальных экстремумов импульса, что позволяет существенно сократить разнообразие форм импульсов для их дальнейшей идентификации.

Объектное описание импульса включает:

Сведения о сигнале

1. Длина (в отсч.), L.

2. Дата и время регистрации сигнала (с точностью до мс).

Описание разреженного представления

3. Количество функций, входящих в разреженное представление импульса, K.

4. Итоговая ошибка (в %), вычисляется по формуле: ERRK = ||RK||/||s(t)||×100%.

5. Для каждой функции приводятся:

           a. тип (Берлаге или Гаусс);

           b. сдвиг τ (в отсч., если отрицательное значение, то функция смещена относительно импульса влево);

           c. коэффициент, стоящий при функции в разложении, c;

           d. базовая длина (максимально возможная длина функций, относительно нее рассчитываются длина и положение максимума), La;

           e. длина tend (в % от базовой длины (c));

           f. положение максимума для функций Берлаге pmax (в % от длины (d));

           g. частота заполняющей гармоники, f (в Гц);

           h. коэффициент варьирования ∆ (влияет на крутизну огибающей функции: чем больше значение, тем огибающая круче).

 

Описание амплитудно-фазовой структуры сигнала

6. Матрица отношений локальных экстремумов сигнала.

 

           Реестр представлен файлами двух типов: pdf-файлы, помимо перечисленной выше информации содержат графики временной формы сигнала и модели на частотно-временной плоскости; dat-файлы – двоичные файлы, хранящие информацию о разреженном представлении сигнала. Все числа сохранены в кодировке big-endian.

                                                                                                                                                                                                                                Структура dat-файла

Наименование

Количество элементов

Тип

Размер (Байт)

 N

1

int

4

 Fs

1

double

8

для каждого импульса

 L

1

int

4

 s(t)

N

double

8

 year

1

int

4

 month

1

int

4

 day

1

int

4

 hour

1

int

4

 min

1

int

4

 sec

1

double

8

 K

1

int

4

для каждой функции, входящей в разложение

 La

1

int

4

 g(t)

La

double

8

 τ 

1

int

4

 c

1

double

8

 type

 (1 – Берлаге

 2 – Гаусс)

1

int

4

 f

1

double

8

 tend

1

double

8

 pmax

1

double

8

1

double

8

ERR

1

double

8

 

По состоянию на декабрь 2018 года, Реестр содержит данные обработки геоакустических импульсов, зарегистрированных в январе, апреле, июле, октябре 2016 г.