地聲波
關注創建者：聲學工程師小吳 創建時間：2023-01-13
地聲波的實例教程
由于泥石流發生過程中都會形成地聲波和次聲波，為此可以通過采集地聲或次聲信號，并結合其它傳感器信息對泥石流災害進行預警。目前，大多的應用方案中只采用了其中一種信號的采集，缺乏對地聲和次聲組合使用進行評估。為此，對已發生的泥石流災害案例中采集到的地聲波和次聲波進行特征差異分析，討論了組合使用的可行性。
一、引言
由于山區的社會經濟快速發展，山洪泥石流等地質災害對生命和財產構成的危害日益嚴重。自汶川大地震以來，我國迎來了一個地震活躍期，造成西南地區山區地質結構松動，極易誘發泥石流等災害。泥石流監測預警作為一項重要的非工程減災措施,是防災減災的有效途徑之一。
泥石流發生過程中存在石塊碰撞，水流與河道的摩擦，會造成地表振動，這種振動沿地表傳播，稱之為“地聲”。此外，還會發出通過空氣傳播的低于20Hz的低頻聲音，稱之為“次聲”。地聲波和次聲波在傳播方式、信號特征方面都有所不同，各有優缺點[1,2]。
泥石流監測預警方法主要有泥位法、聲學法、視頻監視法等。泥位法能同時對泥石流的發生和規模進行警報。聲學法通過捕捉地聲波或次聲波來判識并警報。其中，地聲法對傳感器的埋設要求很高；次聲法能獲得足夠長的警報提前量，是目前國內外泥石流警報采取的主要方式之一。視頻監視的最大優勢是能實時掌握災害發展的圖像信息，但設備易受損。
然而，目前泥石流監測中次聲法通過設定閾值來進行預警，這種方法無疑會降低預警的準確度。為了提升準確性，本文分析了泥石流地聲波與次聲波的特性差異，討論了采用組合預警的方法，以此為建立泥石流地聲和次聲聯合監測系統提供參考。
二、泥石流中地聲波與次聲波的特征
2.1地聲波
泥石流地聲頻率主要介于10Hz至30Hz之間。其它地面運動也會產生地聲，但頻率特性不同。
展開 這種傳感器能夠精確地識別和跟蹤焊縫的位置，從而提高焊接質量和效率。下面工采網小編和大家了解一下超聲波傳感器在焊接中的應用。
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞來感知兩個需焊接的物體表面焊縫的位置，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。超聲波測距傳感器模塊 - HG-C40U特別適用于厚壁材料和難以直接觀察的焊縫。超聲波傳感器能夠穿透材料表面，檢測到焊縫的準確位置，為焊接作業提供有力的支持。
超聲波測距傳感器模塊 - HG-C40U是一款尺寸為50x22x25(mm)、Φ16傳感器的模塊，可測量到障礙物的距離為3.5m (at 5V)、5m (at 12V)，分辨率在5mm以內。另一方面HG-C40U 還具備兩個輸入電壓：5V 和 12V。出廠默認設為 12V。如果用戶想要更改，可以短接（焊接）JP1 變為 5V。
距離 1 測量
將物體放置在距離 HG-C40U 約 100mm 處 (用尺或其他測量裝置測量，盡量接近該距離)
打開 HGC40U 監控器 1.11.0923-01 程序在 ‘Calibration’標簽下的‘Distance 1’ 方框①中輸入精確距離 (100mm)點擊② ‘Get’ 按鈕。確認 ③ 顯示數據
距離 2 測量
將物體放置在距離 HG-C40U 約 300mm 處 (盡可能接近此距離)
在‘Calibration’標簽下的④ ‘Distance 2’方框中輸入精確距離(300mm)點擊 ⑤ ‘Get’ 按鈕確認 ⑥ 顯示數據
展開 不僅如此，這些依附于建筑生長的綠色植物，還能有效地吸附聲波和塵霾，大大降低城市噪音污染，提高周邊空氣質量，成為名副其實的城市“空中綠肺”。
中國建設銀行成都生產基地項目位于成都市高新區，總建筑面積約為21.1萬平方米，地上4-8層，地下2層，建成后將成為中國建設銀行布局西部地區、服務全行的業務運行樞紐、業務研發基地和后援支持保障中心。
項目效果圖
作者：汪緒普 崔雨彤 陸丹
擴散場內，空間各點的聲強強度幾乎相等，從每個方向到達某一點聲能流的概率相同，并且各個方向到達的聲波相位是無規則的。如果想避免直達聲的影響，那么測量的傳聲器與聲源的距離應該大于擴散場距離。
混響場有兩種含義：一種是指擴散場；另一種是指聲源在室內穩定地輻射聲波時，室內聲場中離聲源某個距離外混響聲比較均勻的區域。具有擴散場的實驗室就是混響室，它的吸聲很小，混響時間很長，室內聲波經過多次反射形成聲能分布均勻的房間。在混響場中，不同位置的聲壓級幾乎是恒定的。
混響室由堅硬的墻、天花板和地板構成，這些表面具有強反射性，并且墻面不平行，常采用不規則形狀房間或邊長成調和級數比的矩形房間，如圖所示。混響室的混響時間的上限在高頻取決于空氣的聲吸收，在低頻取決于壁面的聲吸收。通常，在混響室內低頻段時，對寬帶噪聲的頻響表現出來一些峰值為房間的聲模態；在高頻段，各個模態開始疊加，聲模態反而不明顯了。為了保證房間在低頻更均衡，經常使用低頻吸聲單元和旋轉的擴散器，如下圖中天花板上吊掛的裝置。
在混響室可以測量聲功率、材料的吸聲系數、聲音的傳遞損失等。一間混響室作為聲源室，一間消音室作為接收室，即可用來測量墻壁、門窗或汽車前圍板等結構的隔聲特性。
展開 35kVⅡ母PT開關柜前上部（母線倉部位）超聲波值達到28dB，暫態地電壓相對值最大為44dB，根據國網公司帶電測試技術規范標準（Q/GDW 11060-2013《交流金屬封閉開關設備暫態地電壓局部放電帶電測試技術現場應用導則》及《變電設備帶電檢測工作指導意見》運檢一【2014】108號文件，超聲波數值≤8dB 時為正常，>8dB且≤15dB為異常，超聲波數值>15dB為缺陷；暫態地電壓相對值≤20dB為正常，>20dB為異常，在30dB為嚴重，因此判斷此開關柜存在局部放電缺陷。
原因分析
經過與超聲波及暫態地電壓局部放電檢測數據的對比驗證，發現兩種方法判斷的放電位置基本吻合，都存在于35kVⅡ母PT開關柜前部，通過平分面法對該缺陷進行定位，結合缺陷部位局部放電特征的分析，定位結果顯示該缺陷可能位于35kVⅡ母PT開關柜上部母線倉母線排A相支柱絕緣子附近，由于開關柜內視線受阻，未能確認具體放電部位，為此，對存在缺陷的開關柜運行環境及周邊環境進行了進一步觀察分析，發現以下特點：
1、因北方春季氣候特點，110kV該變電站位于山頂上，與同類變電站相比海拔較高，晝夜溫差大，開關室電纜溝內也有潮氣上升，開關柜內潮氣不易散去，且5月10日發生大范圍降雨，造成柜內絕緣介質受潮，致使絕緣介質絕緣性能下降。
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在焊接過程中，焊縫的準確跟蹤對于確保焊接質量至關重要。傳統的焊接方法可能需要人工干預以確保焊縫的準確對齊，但隨著技術的發展，焊縫自動跟蹤傳感器在焊接領域的應用越來越廣泛。這種傳感器能夠精確地識別和跟蹤焊縫的位置，從而提高焊接質量和效率。下面工采網小編和大家了解一下超聲波傳感器在焊接中的應用。
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞來感知兩個需焊接的物體表面焊縫的位置，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合
在近場條件下，使用更為精確的球面波模型能夠更準確地反映聲波傳播的實際情況。實際測量中，一般采用如圖4所示的條件進行遠近場模型轉換，近場球面波模型和遠場平面波模型的主要區別是聲波到達各傳聲器的時間差的計算方法不同，而波束形成的原理基本一致。
聲波探測僅被動地接收空中的聲波信號，不易被無人機發現，因此安全性高，而且成本低。
但是，聲波探測技術在使用中不能滿足遠距離目標無人機探測，且適用場景僅限于低噪聲環境。
根據美國巴德學院無人機研究中心的分析，無線電頻譜探測技術和雷達探測技術使用最多，緊隨其后的是基于可見光或紅外的光電探測技術，使用最少的是聲波探測技術。
消聲室能有效地吸收入射聲波，反射聲波對聲場的影響基本上可以忽略不計，所以在一定的頻率范圍內，消聲室中的聲場基本上可以認為是自由聲場。測量軸承噪聲的方法是在消聲室內，采用A計權網絡聲壓級（A計權聲級適用于模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性，并對低頻成分的衰減程度很大），背景噪聲要求一般應低于15dB（A）甚至12dB（A）。
圖 3 葉片變形和變形的可視化流體渦流
在 2.聲學仿真中，直觀地捕捉到了聲波干涉引起的聲場指向性和聲壓級水平（圖4）。聲學模擬的結果可以表示為觀測點聲壓級圖（圖5）和聲場指向性的2D或3D圖像。
三、結合地聲與次聲的監測方案
地聲波和次聲波各有優缺點，例如，地聲波對風和天氣引起的干擾較低，但強烈依賴于現場地質。另外，地聲信號衰減快，監測需要將傳感器安裝在靠近源頭的位置。而次聲波在局部空氣中衰減很小，傳輸距離遠，但對傳感器的要求較高，容易受到干擾，例如風會引起高背景噪聲。
目前，已有幾種利用單一次聲波或地聲波來檢測泥石流的方法，但缺乏組合預警系統方案的設計。
二、開關柜帶電檢測原理
開關柜帶電檢測的原理是將暫態地電壓、超聲波信號作為故障存在與否或發生程度的判斷依據，并利用獲得的數據來對開關柜故障進行檢測和定位。檢測的方法主要有以下兩種。
二、開關柜帶電檢測原理
開關柜帶電檢測的原理是將暫態地電壓、超聲波信號作為故障存在與否或發生程度的判斷依據，并利用獲得的數據來對開關柜故障進行檢測和定位。檢測的方法主要有以下兩種。
圖 3 葉片變形和變形的可視化流體渦流
在 2.聲學仿真中，直觀地捕捉到了聲波干涉引起的聲場指向性和聲壓級水平（圖4）。聲學模擬的結果可以表示為觀測點聲壓級圖（圖5）和聲場指向性的2D或3D圖像。
當發現設備存在疑似放電故障時，充分利用暫態地電壓、超聲波、特高頻等多種測試手段，進行聲電聯合測試，通過多角度、全方位進行排查，降低誤判斷概率。對于存在暫態地電壓、超聲局放信號的開關柜，可采用工頻交流耐壓試驗和開關柜暫態地電壓、超聲局放信號檢測相結合的診斷方法，事實證明該方法簡單有效。
