Для полевых испытаний команда использовала стальной туннель длиной 40 футов, проложенный на глубине примерно 10 футов под землей.
Недавно американские исследователи продемонстрировали новый способ обнаружения скрытых подземных туннелей путем передачи акустических сигналов снизу, а не сверху объекта.
Под руководством доктора Майка Касса, исследователя из Ок-Риджской национальной лаборатории (ORNL) в Теннесси, команда протестировала новую методику во время полевого эксперимента на территории кампуса лаборатории. Им удалось обнаружить скрытые подземные сооружения, представляющие угрозу для дорог, железных дорог и другой критически важной инфраструктуры.
Обычно обнаружение туннелей основано на сигналах, посылаемых сверху вниз. Однако для этого проекта команда изменила подход и передала звук вверх из-под туннеля, чтобы сгенерировать характерный субгармонический сигнал.
«Наша гипотеза заключалась в том, что если мы изменим направление, посылая сигнал снизу потенциального туннеля, а не сверху, мы сможем улучшить обнаружение, улавливая рассеянный сигнал, который в противном случае теряется», — сказал Касс.
Новый угол обнаружения
Обнаружение туннелей с поверхности затруднительно. Для этого инженеры используют различные методы зондирования, включая сейсмические исследования, георадар и электрорезистивную томографию. Однако эти методы могут быть ограничены в условиях глинистых грунтов и сложной подземной среды.
Сигналы более высоких частот, посылаемые с поверхности, могут обнаруживать небольшие полости. Но они быстро затухают по мере распространения под землей. В то же время сигналы более низких частот могут распространяться дальше, но часто упускают из виду мелкие детали. Теперь, стремясь преодолеть эти трудности, команда ORNL изменила порядок действий.
Команда обнаружила, что характерный субгармонический сигнал является явным признаком скрытой полости. Акустический отклик на более низких частотах возникает, когда звуковые волны огибают структуру туннеля. Затем поверхностные датчики могут обнаружить сигнал и подтвердить наличие туннеля.
По словам исследователей, источником вдохновения для этого подхода послужило вертикальное сейсмическое профилирование. Эта техника широко используется в разведке нефти и газа. Традиционно этот метод предполагает размещение датчиков вне скважин для регистрации энергетических волн на поверхности. Однако команда ORNL разместила источник звука под землей и измерила возникающие колебания на поверхности.
Проверка нового подхода
Для проверки системы в реальных условиях команда установила стальной туннель длиной 40 футов (около 12 метров) примерно на глубине 10 футов (около 3 метров). Затем они опустили источник звука через скважины на глубину до 30 футов (около 9 метров).
На поверхности они также разместили массивы геофонов — высокочувствительных датчиков вибрации. Это помогло им зафиксировать распространение звука в грунте до и после прокладки туннеля.
«В ходе испытаний геофоны зафиксировали отчетливый субгармонический сигнал», — заявил в своем сообщении Чарльз Финни, доктор философии, старший научный сотрудник отдела исследований и разработок в ORNL. «Последующие измерения показали, что сигнал постоянно появлялся только тогда, когда туннель существовал, и только тогда, когда звук исходил из-под него».
Результаты исследований выявили метод обнаружения, который может улучшить идентификацию скрытых подземных сооружений. Команда считает, что он также может помочь оценить глубину туннеля, поскольку субгармонический сигнал появлялся только тогда, когда источник звука располагался под ним.
Теперь они планируют进一步 усовершенствовать технологию, оценив её производительность в различных типах грунта. Исследователи также изучат возможность использования синхронизации и мощности сигнала для получения более детальных изображений подповерхностных слоев.
Sourse: interestingengineering.com
