当量和爆高(埋深)反演的声震分析方法

从声学模型、地震波模型和数据融合算法等3个方面系统介绍了当量和爆高(埋深)反演的声震分析方法最新成果:声学模型方面,介绍了半经验声学模型和全波形反演方法的进展,对已有声学模型进行了总结归纳,对比分析了各种模型的特点;地震波模型方面,基于地震波传播路径分为前驱地震波模型和声耦合地震波模型,分别对其进展和特点进行了介绍;数据融合算法方面,对已有的数据融合算法进行了总结归纳,对比分析了各种数据融合算法的特点和进展情况。最后,对声震分析方法进行了总结和展望。

改进的声震分析模型与在近地面小当量化爆参数反演中的应用

声震分析方法在工业爆炸事故、恐怖袭击等近地面爆炸事件的源参数预测上具有十分广阔的应用前景,本文通过改进声学模型和采用贝叶斯马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)反演方法改进了现有的声震分析模型,改进的声震分析模型综合考虑了地冲击耦合和爆炸产物喷出地表的影响,声冲量修正关系相对Ford声冲量关系和实测数据符合得更好,适用于高埋深、浅埋和近地面空爆情况。采用改进的声震分析模型对30 kgTNT小当量化爆试验的源参数进行了分析,讨论了声震联合反演的精度。结果表明,改进声震分析模型在近地面小当量化爆参数反演中明显减小了单一模型反演的折衷关系,从而提高了源参数的估计精度。

近地面爆源参数的贝叶斯声震联合反演方法

提出了一种近地面爆源参数的贝叶斯声震联合反演方法,推导了多类型数据的贝叶斯声震联合定位理论,建立了爆源多参数的综合反演方法,探讨了声单传感器测点到时、声阵列方位角和到时及地震波到时等多类型数据的联合定位精度和特点,分析了格点搜索法和MCMC方法求解起爆时间、爆源位置等源参数的定位精度和求解效率,讨论了爆源多参数综合反演方法的性能。研究表明,贝叶斯声震联合反演方法得到的爆源参数分布范围集中、离散度小、相对声或地震等单一反演方法的源参数估计更稳定、估计偏差始终位于较小水平。贝叶斯MCMC方法在有限步长情况下可以快速搜索到真实解附近,相对格点搜索法定位精度和求解效率更高。起爆时间、爆源位置和爆炸当量等源参数综合反演具有较高的估计精度,其中爆源位置和当量真实值位于可信区间,95%可信区间可以有效估计爆源位置,90%可信区间可以有效估计爆炸当量。

某多孔弹性场地地面爆炸声传播特性和当量反演分析

准确预测地面爆炸威力对生产生活安全和武器性能测试具有重要意义.为获取雪和半灌木混合覆盖地表场地的地面爆炸声传播特性,解决该场地地面爆炸当量反演问题,在实测数据基础上分析了该场地的声传播特性,之后采用有限边界阻抗声传播理论和四参量阻抗模型建立该场地声传播模型并进行讨论.最后,基于以上声传播模型,建立了多孔场地地面爆炸当量估计的折合声冲量法(简称多孔场地折合声冲量法)和以多孔场地折合声冲量法为声学模型的声震分析方法,对该多孔场地地面爆炸当量进行了反演和分析.结果表明,雪和半灌木覆盖地表场地的地面爆炸声信号能量集中在低频(20 Hz以内),受到多孔地表和空气吸收影响,超压幅值随距离增加快速衰减,其衰减系数1.25明显大于球面波几何扩展系数1.基于有限边界阻抗波传播理论和四参量阻抗模型建立的声传播模型可以准确描述该多孔场地波传播特性,其预测波形和实测波形基本重合.基于以上声传播模型建立的多孔场地折合声冲量法,通过考虑声震能量分配过程可以获得较高的当量反演精度,当量相对误差不超过7%.而采用折合声冲量法并联合地震波数据进行声震分析,可以准确获取多孔弹性地面附近未知爆炸事件的当量和爆高,当量和爆高相对误差分别不超过7%和19%.

土质场地地面爆炸当量预测方法

利用某土质场地化爆实验的声震数据,考虑地面反射和地介质耦合作用,对以经验和半经验声学模型为基础的地面爆炸当量预测方法进行了讨论。结合地震波模型,采用声震分析方法分析了地面爆炸当量的预测精度。结果表明:地介质耦合作用对声学方法的地面爆炸当量预测精度影响较大;若不考虑地介质耦合作用,土质场地的当量预测结果明显小于真实值。联合地震波数据增加额外约束进行反演,可以减小当量-爆高(埋深)折中关系,获得较高的当量估计精度。对比多种分析模型发现,采用IPM(improved parametric models)声学模型和近地面声学模型进行声震分析获得的当量预测精度最高。