RSS
پنجمین همایش سالیانه بانوان در فیزیک ایران نهمین کنفرانس فیزیک ریاضی ایران
وبینار ماهانه شاخه فیزیک محاسباتی انجمن کنفرانس فیزیک ایران ۱۴۰۴ گردهمایی سراسری فیزیک ایران ۱۴۰۴ شانزدهمین کنفرانس فیزیک ذرات و میدان‌ها
انجمن @ شبکه‌های اجتماعی
شرح خبر
اخبار علمی و پژوهشی
مشاهده‌ی بهتر ذخایر نفتی در زیرِ زمین (۱۳۹۱/۱۲/۱۱)
تکنیک جدیدی ارائه شده که تصویربرداریِ صوتی از ذخایر نفتی و دیگر ساختارهای زیرزمینی را بهبود بخشیده و می‌تواند حتی در تصویربرداری پزشکی نیز بکار رود.
با استفاده از الگوریتم جدیدی که به تازگی ارائه شده٬ تصویر واضح‌تری از ساختارهای زیرزمینی با استفاده از امواجِ صوتی را خواهیم داشت. تیمی که پیش‌تر یک تکنیکِ تصویربرداری از ترکیب‌بندیِ ایده‌آلی از لایههای زمین‌شناختی را پیشنهاد کرده بودند٬ اکنون نظریه‌ی تعمیم‌یافته‌ای را به اثبات رسانده‌اند که می‌تواند تقریباً برای تمامیِ شرایط عملی باشد. این تکنیک می‌تواند به بهبود تصویربرداری از منابع آب زیرزمینی٬ تل‌های موجود در جبه‌ی زمین و حتی سیستم‌های غیر زمین‌شناختی همانند اجزای داخلی بالِ هواپیما یا حتی بدن انسان بیانجامد.
ژئوفیزیک‌دانان برای تصویربرداری از یک ساختارِ زیرزمینی٬ همانندِ ذخایر گازی یا نفتی٬ از امواج آکوستیکی استفاده می‌کنند که توسط یک یا چند کامیون٬ که وظیفه‌ی تولید لرزه را بر عهده دارند٬ تولید می‌شوند. این کامیون‌ها نوسانات قوی را ایجاد می‌کنند که کیلومترها در داخل زمین منتشر می‌شوند. ابزارهایی که در زیر زمین و یا سطح زمین قرار دارند بازتاب‌هایی از این امواج را آشکارسازی می‌کنند و به این روش محققان را قادر می‌سازند تا تصویری از یک صوت‌نگار زیرزمینی را تشکیل دهند.
یک منبع صوتیِ ایده‌آل٬ برای این‌که تصویری واضح بدست دهد٬ بایستی بسیار به ساختارِ زیرزمینیِ مورد نظر نزدیک باشد، درست مانند چراغ قوه که وقتی نزدیک به یک جسم است آن را بهتر نشان می‌دهد تا این‌که از آن دور باشد. به این منظور محققان منابع مجازی را توسعه دادند؛ تکنیکی که برای تشخیص داده‌های بازتابی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گویی‌که یک منبع آکوستیکی قوی٬ کیلومترها زیرزمین و نزدیک به ساختار موردمطالعه قرار دارد. این منبع مجازی می‌تواند به راحتی به نقاط مختلف برده شود- همچون درخششِ نور یک چراغ‌قوه بر روی تمامیِ لایههای زمین که باعث ایجاد تصویری نزدیک حتی از جاهای پرت و شکاف‌ها خواهد شد. توصیف ریاضی منابع مجازی از مفهوم بازگشت زمانی نشات می‌گیرد؛ امواجی که به سوی مکانی در زمین جاری می‌شوند را می‌توان چنان دانست که گویی از آن نقطه گسیل شده‌اند.
این تکنیک نیازمند وجود آشکارسازهایی است که در اعماق زمین و در نزدیکیِ منبع مجازی قرار می‌گیرند. چنان آشکارسازهایی می‌توانند روی سطح زمین باشند اما تحلیل داده‌هایی که از آن آشکارسازها می‌رسند٬ نیازمند فرضیاتی-همانند سرعت صوت- حول ناحیه‌ی بین این سطح و جسم مورد بررسی است. به هرحال٬ چالش اصلی تعیین بازتاب‌های چندگانه است. این بازتاب‌ها زمانی اتفاق می‌افتندکه امواج بین لایههای زمین‌شناختی٬ قبل از آن‌که به آشکارساز برسد رفت‌وبرگشت می‌کنند (به جای‌اینکه تنها یک‌بار از ساختارهای مورد‌نظر بازتاب یابند). به گفته‌ی کییز ویپنار (Kees Wapenaar) از دانشگاه فناوری دلف در هلند٬ زمانی‌که محققان فرضیاتی را در مورد ویژگی‌های آکوستیکی زیرزمینی درنظر می‌گیرند٬ «دقت این فرضیات وقتی منبعِ مجازی عمیق‌تر و عمیق‌تر قرار بگیرد٬ سریعاً افت پیدا می‌کند.» و تحت این شرایط حفاریِ شکاف برای آشکارسازها اغلب دشوار و غیرواقعی است.
در مقاله‌ای که پیش‌تر به چاپ رسیده٬ ویپنار و همکارانش نظریه‌ای را در مورد تکنیکِ منابع مجازی توسعه داده‌اند که نیازمند هیچ فرضی در مورد زمین‌شناسی نبوده و همچنین به هیچ آشکارساز زیرزمینی نیاز ندارد [1]. در مقابل٬ تکنیکِ آنها می‌تواند اطلاعات کافی را مستقیماً از داده‌های بازتابی آکوستیکی برای محاسبه‌ی بازتاب‌های چندگانه بدست آورد. اما چون این نظریه دقیقاً سه لایه‌ی زمین‌شناختی را هرکدام با ضخامت و شکل ثابت فرض می‌کرد٬ عملی نبود. همچنین براساس فرض این نظریه٬ پارامترهای مختلف همچون سرعت صوت٬ در همه جای داخل لایه‌ی خاص٬ مشابه بودند.
اکنون این تیم استنتاجِ عمومی روش‌ِ خود را نشان داده‌اند که بر تعداد دلخواهی از لایه‌ها متکی است و از هر ماده‌ای و با فصل‌مشترکی از اشکال مختلف ساخته شده است. بعنوان یک آزمون٬ محققان شبیه‌سازی کامپیوتری را برای مورد دوبعدی ویژه‌ای انجام داده‌اند که از هشت لایه‌ی زمین‌شناختی تشکیل شده و از سرعت‌های صوت گوناگون و تپه و دره‌های مختلفی در فصل مشترک‌شان برخوردارند. این تیم از منبع مجازی که پالسِ صوتی را از میان لایه‌ی سوم تولید می‌کند استفاده کرده و یک سیگنالِ آکوستیکی ایجاد کرده‌اند که با خطی متشکل از ۲۳ آشکارساز که روی سطح زمین قرار دارد٬ قابل مشاهده است. آنان دریافتند که سیگنا‌ل‌های شبیه‌سازی شده با دقت بالایی٬ با آن‌چه توسط نظریه پیش‌بینی شده بود٬ توافق دارد و به این سیگنال‌ها اجازه دادند تا به شکل صحیح٬ پالس تاخیری که از بازتاب‌های اضافی نتیجه شده را کنار بگذارند.
کاسپر وان ویج (Kasper van Wijk) از دانشگاه اوکلند در نیوزیلند٬ به این مقاله بعنوان نشانه‌ای برای روندی مهم در تصویربرداری با منابع مجازی می‌نگرد. به نظر او این مقاله می‌تواند به تصویر کامل‌تری از سطوح زیرینِ زمین و تصاویر فراصوت واضح‌تری از بدن انسان بیانجامد. «بعضی مواقع اندام‌ها و استخوان‌هایِ دیگر مانعی در مقابل مشاهده از یک طرف یا طرف دیگر می‌شوند.» بنابراین تکنیکِ منبع مجازی می‌تواند مفید باشد.
درباره‌ی نویسنده:
شانون پالوس (Shannon Palus) نویسنده‌ی مستقل و دانشجوی دانشگاه مک‌گیل (McGill) در مونترال است.
مرجع:
منبع:
با استفاده از الگوریتم جدیدی که به تازگی ارائه شده٬ تصویر واضح‌تری از ساختارهای زیرزمینی با استفاده از امواجِ صوتی را خواهیم داشت. تیمی که پیش‌تر یک تکنیکِ تصویربرداری از ترکیب‌بندیِ ایده‌آلی از لایههای زمین‌شناختی را پیشنهاد کرده بودند٬ اکنون نظریه‌ی تعمیم‌یافته‌ای را به اثبات رسانده‌اند که می‌تواند تقریباً برای تمامیِ شرایط عملی باشد. این تکنیک می‌تواند به بهبود تصویربرداری از منابع آب زیرزمینی٬ تل‌های موجود در جبه‌ی زمین و حتی سیستم‌های غیر زمین‌شناختی همانند اجزای داخلی بالِ هواپیما یا حتی بدن انسان بیانجامد.
ژئوفیزیک‌دانان برای تصویربرداری از یک ساختارِ زیرزمینی٬ همانندِ ذخایر گازی یا نفتی٬ از امواج آکوستیکی استفاده می‌کنند که توسط یک یا چند کامیون٬ که وظیفه‌ی تولید لرزه را بر عهده دارند٬ تولید می‌شوند. این کامیون‌ها نوسانات قوی را ایجاد می‌کنند که کیلومترها در داخل زمین منتشر می‌شوند. ابزارهایی که در زیر زمین و یا سطح زمین قرار دارند بازتاب‌هایی از این امواج را آشکارسازی می‌کنند و به این روش محققان را قادر می‌سازند تا تصویری از یک صوت‌نگار زیرزمینی را تشکیل دهند.
یک منبع صوتیِ ایده‌آل٬ برای این‌که تصویری واضح بدست دهد٬ بایستی بسیار به ساختارِ زیرزمینیِ مورد نظر نزدیک باشد، درست مانند چراغ قوه که وقتی نزدیک به یک جسم است آن را بهتر نشان می‌دهد تا این‌که از آن دور باشد. به این منظور محققان منابع مجازی را توسعه دادند؛ تکنیکی که برای تشخیص داده‌های بازتابی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گویی‌که یک منبع آکوستیکی قوی٬ کیلومترها زیرزمین و نزدیک به ساختار موردمطالعه قرار دارد. این منبع مجازی می‌تواند به راحتی به نقاط مختلف برده شود- همچون درخششِ نور یک چراغ‌قوه بر روی تمامیِ لایههای زمین که باعث ایجاد تصویری نزدیک حتی از جاهای پرت و شکاف‌ها خواهد شد. توصیف ریاضی منابع مجازی از مفهوم بازگشت زمانی نشات می‌گیرد؛ امواجی که به سوی مکانی در زمین جاری می‌شوند را می‌توان چنان دانست که گویی از آن نقطه گسیل شده‌اند.
این تکنیک نیازمند وجود آشکارسازهایی است که در اعماق زمین و در نزدیکیِ منبع مجازی قرار می‌گیرند. چنان آشکارسازهایی می‌توانند روی سطح زمین باشند اما تحلیل داده‌هایی که از آن آشکارسازها می‌رسند٬ نیازمند فرضیاتی-همانند سرعت صوت- حول ناحیه‌ی بین این سطح و جسم مورد بررسی است. به هرحال٬ چالش اصلی تعیین بازتاب‌های چندگانه است. این بازتاب‌ها زمانی اتفاق می‌افتندکه امواج بین لایههای زمین‌شناختی٬ قبل از آن‌که به آشکارساز برسد رفت‌وبرگشت می‌کنند (به جای‌اینکه تنها یک‌بار از ساختارهای مورد‌نظر بازتاب یابند). به گفته‌ی کییز ویپنار (Kees Wapenaar) از دانشگاه فناوری دلف در هلند٬ زمانی‌که محققان فرضیاتی را در مورد ویژگی‌های آکوستیکی زیرزمینی درنظر می‌گیرند٬ «دقت این فرضیات وقتی منبعِ مجازی عمیق‌تر و عمیق‌تر قرار بگیرد٬ سریعاً افت پیدا می‌کند.» و تحت این شرایط حفاریِ شکاف برای آشکارسازها اغلب دشوار و غیرواقعی است.
در مقاله‌ای که پیش‌تر به چاپ رسیده٬ ویپنار و همکارانش نظریه‌ای را در مورد تکنیکِ منابع مجازی توسعه داده‌اند که نیازمند هیچ فرضی در مورد زمین‌شناسی نبوده و همچنین به هیچ آشکارساز زیرزمینی نیاز ندارد [1]. در مقابل٬ تکنیکِ آنها می‌تواند اطلاعات کافی را مستقیماً از داده‌های بازتابی آکوستیکی برای محاسبه‌ی بازتاب‌های چندگانه بدست آورد. اما چون این نظریه دقیقاً سه لایه‌ی زمین‌شناختی را هرکدام با ضخامت و شکل ثابت فرض می‌کرد٬ عملی نبود. همچنین براساس فرض این نظریه٬ پارامترهای مختلف همچون سرعت صوت٬ در همه جای داخل لایه‌ی خاص٬ مشابه بودند.
اکنون این تیم استنتاجِ عمومی روش‌ِ خود را نشان داده‌اند که بر تعداد دلخواهی از لایه‌ها متکی است و از هر ماده‌ای و با فصل‌مشترکی از اشکال مختلف ساخته شده است. بعنوان یک آزمون٬ محققان شبیه‌سازی کامپیوتری را برای مورد دوبعدی ویژه‌ای انجام داده‌اند که از هشت لایه‌ی زمین‌شناختی تشکیل شده و از سرعت‌های صوت گوناگون و تپه و دره‌های مختلفی در فصل مشترک‌شان برخوردارند. این تیم از منبع مجازی که پالسِ صوتی را از میان لایه‌ی سوم تولید می‌کند استفاده کرده و یک سیگنالِ آکوستیکی ایجاد کرده‌اند که با خطی متشکل از ۲۳ آشکارساز که روی سطح زمین قرار دارد٬ قابل مشاهده است. آنان دریافتند که سیگنا‌ل‌های شبیه‌سازی شده با دقت بالایی٬ با آن‌چه توسط نظریه پیش‌بینی شده بود٬ توافق دارد و به این سیگنال‌ها اجازه دادند تا به شکل صحیح٬ پالس تاخیری که از بازتاب‌های اضافی نتیجه شده را کنار بگذارند.
کاسپر وان ویج (Kasper van Wijk) از دانشگاه اوکلند در نیوزیلند٬ به این مقاله بعنوان نشانه‌ای برای روندی مهم در تصویربرداری با منابع مجازی می‌نگرد. به نظر او این مقاله می‌تواند به تصویر کامل‌تری از سطوح زیرینِ زمین و تصاویر فراصوت واضح‌تری از بدن انسان بیانجامد. «بعضی مواقع اندام‌ها و استخوان‌هایِ دیگر مانعی در مقابل مشاهده از یک طرف یا طرف دیگر می‌شوند.» بنابراین تکنیکِ منبع مجازی می‌تواند مفید باشد.
درباره‌ی نویسنده:
شانون پالوس (Shannon Palus) نویسنده‌ی مستقل و دانشجوی دانشگاه مک‌گیل (McGill) در مونترال است.
مرجع:
K. Wapenaar, F. Broggini, and R. Snieder, “Creating a Virtual Source inside a Medium from Reflection Data: Heuristic Derivation and Stationary-Phase Analysis,” Geophys. J. Int. 190, 1020 (2012).
منبع:
نویسنده خبر: بهنام زینال‌وند فرزین
کد خبر : 919
آمار بازدید: ۳۴۳
آمار بازدید: ۳۴۳
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»
حامیان انجمن فیزیک ایران (به حامیان انجمن بپیوندید)
Server:
Iran (45.82.138.40)
