利用漫射近似测定超声波的吸收和散射衰减.PDF

年 月 第 卷 第 期 ２０１４ ４ ４９ ２ 　 　 　 ·岩石物理 · 文章编号： （ ） １０００７２１０２０１４０２０２９５０５ 利用漫射近似测定超声波的吸收和散射衰减 ①③ ② ① 张金伟 葛洪魁 宋丽莉 　 　 （ 中国地震局地球物理研究所地震观测与地球物理成像重点实验室，北京 １０００８１； ① 中国石油大学非常规天然气研究院，北京 １０２２４９； 广东省地震局监测中心，广东广州 ５１００７０） ② ③ 张金伟，葛洪魁，宋丽莉 利用漫射近似测定超声波的吸收和散射衰减 石油地球物理勘探， ， （）： ． ． ２０１４４９２ ２９５ ， ２９９３１５． 摘要 超声波在材料中的衰减主要由吸收和散射引起，区分这两种类型的衰减对于深入理解衰减机制，评价材 　 料特性及其变化具有重要意义。非均质介质的散射波能量传播可近似视为一个漫射过程，可用漫射方程近似 描述。本文拟利用漫射近似评价材料的吸收和散射衰减，并为此建立了一个实验测试系统，对超声波在水泥中 的衰减进行了实验测试，建立了测试分析方法；通过对散射波能量密度拟合，分别给出了不同样品的吸收和散 射系数，建立了吸收和散射系数随超声波频率的变化规律，分析了颗粒粒径、应力和加热对样品衰减的影响。 结果表明：吸收系数随超声波频率线性增大，散射系数随频率非线性增大；水泥样品的衰减主要由散射引起，应 力的影响较小；加热引起的脱水和裂纹对两类性质的衰减均具有重要影响。因此，利用散射波可区分吸收和散 射衰减，定量评价裂缝等引起的散射特性变化，用于材料无损检测和损伤演化监测。 关键词 超声波 漫射 吸收衰减 散射衰减 实验 　 　 　 　 　 中图分类号： 文献标识码： Ｐ６３１ Ａ 　　 机制，评价材料特性具有重要意义。如评价混凝土 １ 引言 性能的劣化是由裂缝引起还是基底材料的退化引 　 起，低渗透储层压裂形成的裂缝为储层引入了新的 弹性波在介质中的传播往往伴随着能量的衰 散射体，通过重复 ＶＳＰ观测等可评价压裂范围以及 减，研究波的衰减可以了解介质的微结构及其变化， 裂缝的宽度。 衰减对于介质物理状态变化的反应要比波速灵敏得 目前，材料性质的超声波检测主要采用直达波， ［］ １ 利用直达波的相速度和衰减评价材料性质及其损伤 多 。因此波的衰减一直是众多学者研究的热点。 ［，］