差分共振声谱系统数值模拟

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• 作者：殷晗钧王尚旭赵建国唐跟阳
• 会议时间：2014-10-19
• 关键词：岩石学 ; 差分共振 ; 声谱系统 ; 数值模拟 ; 谐振腔
• 作者单位：中国石油大学(北京)地球物理与信息工程学院 北京 102249
• 母体文献：2014年中国地球科学联合学术年会论文集
• 会议名称：2014年中国地球科学联合学术年会
• 会议地点：北京
• 主办单位：中国地球物理学会
• 语种：chi
• 分类号：TE2;P63

摘要

岩石声学参数的准确测量对认识地震波在复杂地层中的频散和衰减特性具有十分重要的意义.目前用于岩石声速和衰减测量的方法主要是超声脉冲法和共振棒法,而基于微扰理论建立的差分共振声谱系统(DARS)是实验室内获取KHz范围岩石弹性参数的有效方法.在样品体积满足小扰动假设的前提下,学者很少关注谐振腔对共振频率的影响.本文应用有限元方法对DARS系统进行数值模拟,研究谐振腔内径变化时谐振腔共振频率的偏移问题及其对反演样品压缩系数的影响,提出了一种改进差分共振声谱系统实验效果的方法. 模拟结果显示:(1)谐振腔共振频率随腔体内径增加而减小。(2)谐振腔共振频率随样品压缩系数的减小而增大。(3)谐振腔共振频率对小压缩系数样品(硬样品)较为敏感,而对大压缩系数样品(软样品)敏感程度降低。所以,DARS系统难以区分性质接近的硬样品。(4)样品放置在中心位置时,不同内径的谐振腔内,样品压缩系数反演结果相对真实值的反演误差均在5%以内。(5)样品放置在偏离中心位置0.003m时,DARS系统对软样品偏离中心位置不敏感,反演误差在5%以内。但是,随着样品压缩系数减小,硬样品的反演结果偏离真实值,最大反演误差高达35%。但半径0.015m的谐振腔反演结果依旧具有很高的精度,反演误差在5%以内。 本文应用有限元方法对DARS系统进行数值模拟,结果表明,减小谐振腔内径在解决样品放置偏离轴心问题的同时,提高了硬样品的反演效果,改善了差分共振声谱系统的实验精度。