Параметрические излучатели в нелинейной сейсмологии
Параметрическая излучающая антенна имеет ряд важных преимуществ. Основные из них — обеспечение узкой направленности низкочастотного излучения и широкополосность, то есть возможность перестройки излучаемой низкой частоты в широких пределах. Оба эти эффекта достигаются в обычных линейных антеннах сильным увеличением их габаритов. Указанные преимущества параметрического излучателя обусловлены тем, что, по сути дела, роль элемента, формирующего излучаемый сигнал в нем выполняет сама среда, в которой взаимодействуют первичные поля накачки.
Еще одно обстоятельство делает очень важной проблему создания параметрических излучателей. Дело в том, что вибрационные излучатели не могут возбуждать волны низкой частоты порядка нескольких герц, посколь-ки приповерхностные толщи грунтов сильно «сопротивляются» низкочастотному воздействию. (Говорят, что источник и грунт на низких частотах «рассогласованы».)
В параметрических излучателях вибраторы накачки работают на более высоких частотах, где соблюдаются условия согласованности с грунтом, а в среде при этом возбуждаются колебания низкой частоты. Вот почему создание таких излучателей решит проблему излучения низкочастотных сейсмических волн. Практическое значение этого решения связано с тем, что задачи вибрационного просвечивания глубоких недр Земли требуют применения длинных сейсмических волн.
Существует идея создать параметрический излучатель в скважине, заполненной жидкостью, идея, вероятно, весьма перспективная. Ведь физические процессы взаимодействия акустических волн в жидкой среде намного проще, расчет поддается удобному теоретическому описанию, и, главное, характеристики такого излучателя можно по желанию изменять. Эта привлекательная идея — заставить «зазвучать» на низкой частоте скважину — уже близка к реализации. Сейчас она разрабатывается в Научно-исследовательском радиофизическом институте в Горьком.
Идея нелинейной приемной антенны аналогична уже рассмотренной. Теперь только один вибратор устанавливается на поверхности Земли и излучает вниз высокочастотные синусоидальные колебания накачки. На некоторой глубине под вибратором (например, в скважине) располагается группа сейсмографов. Система вибратор — сейсмографы и образует параметрическую приемную антенну. Теперь, если в среде распространяется какой-либо низкочастотный сигнал (который нам нужно «поймать»), то он будет взаимодействовать с полем накачки, образуя комбинационные гармоники. Результат взаимодействия зарегистрируют сейсмографы, а по их записям легко определить параметры искомого сигнала. Если одновременно использовать несколько таких приемных систем, то можно выделять принимаемое излучение с какого угодно пространственного направления.
Взаимодействие низкочастотной и высокочастотной волн, происходящее в параметрическом приемнике, — достаточно общее свойство сейсмических полей. В ноябре 1983 года в Государственном комитете СССР по делам изобретений и открытий было зарегистрировано открытие московских сейсмологов Л. Н. Рыкунова, О. Б. Хаврошкина, В. В. Цыплакова (МГУ и Институт физики Земли), еще раз подтвердившее нелинейную природу такого взаимодействия. Оказалось, что высокочастотные сейсмические шумы Земли достаточно слабой интенсивности «чувствуют» низкочастотные деформационные процессы различной природы, изменяя под их влиянием свои характеристики — частоту, амплитуду и т. д. Такой эффект называют модуляцией. Как писала газета «Известия», «открытие дало начало новому направлению в экспериментальной сейсмологии... и используется при решении практических задач, связанных с прогнозом землетрясений». Быстрая регистрация и большие выигрыши ждут на https://1winss.ru .
