ボアホールを囲む物質を調査するための方法であって、前記ボアホールの内部において、前記ボアホールの半径方向に対して実質的に垂直である前記物質の1又は複数の特性による線形及び非線形応答を引き起こす第1の低周波音波を生成する工程と、前記第1の音波と同時に前記ボアホールの縦軸に対して直角方向となるように第1の高周波パルスシーケンスを前記物質に向けて発する工程と、前記ボアホールを囲む前記物質を調査するために、前記第1の高周波パルスシーケンスと、前記第1の低周波音波に起因する線形及び非線形の弾性歪みを生じている前記1又は複数の特性との間の相互作用によって生成される1又は複数の第2の高周波パルスを前記ボアホール内に配置可能な1又は複数の受信器において受信する工程と、を含む、方法。前記第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが前記ボアホールに対するエネルギーの反射又は後方散乱をもたらす音響インピーダンスコントラストを有する前記物質の内部の前記1又は複数の特性に到達する場合に、前記1又は複数の受信器において受信される請求項1に記載の方法。前記第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが、前記低周波音波のサイクルの間に前記音響インピーダンスコントラストを変更するような前記歪みが前記第1の低周波音波に起因して生じている間に前記ボアホールに向けてエネルギーを戻すような方向に位置する前記1又は複数の特性に到達する場合に、前記1又は複数の受信器において受信される請求項2に記載の方法。前記第1の低周波音波及び前記第1の高周波パルスシーケンスは、圧縮波源、横波波源、又はこれらの両方によって生成される請求項1に記載の方法。前記第1の音波の波源は、前記物質内に線形及び非線形の弾性歪みを引き起こすように構成された振動部を含む請求項4に記載の方法。前記1又は複数の受信器は、前記ボアホール内でアレイとして構成されている請求項1に記載の方法。前記1又は複数の受信器は、前記1又は複数の第2の高周波パルスの1又は複数の方向成分を記録するように構成されている請求項1に記載の方法。前記ボアホールを囲む前記物質の線形及び非線形の弾性特性の3次元画像を生成するために、前記ボアホール内部の異なる方位及び異なる深さにおいて、前記第1の音波を生成する工程と、前記第1の高周波パルスシーケンスを発する工程とを繰り返す工程を更に備える請求項1に記載の方法。前記ボアホールを囲む前記物質は、セメント、ケーシング、岩石層、ボアホールの中又はボアホールを囲む流体、及びこれらの組合せによって構成される群から選択される請求項1に記載の方法。前記受信された第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが前記物質によって反射される場所及び時間における前記低周波のパルスに応じた特徴を有する請求項1に記載の方法。前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスに基づいて前記物質が線形の反射物質を含むか非線形の反射物質を含むかを決定する工程を更に備える請求項1に記載の方法。前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスをフィルタリングする工程を更に備える請求項11に記載の方法。前記フィルタリングは、前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスから高周波成分を分離するように構成されたハイパスフィルターを含む請求項12に記載の方法。前記フィルタリングされた1又は複数の第2の高周波パルスの時間に対する振幅変化を決定する工程を更に備える請求項11に記載の方法。前記第1の高周波パルスシーケンスは、チャープ若しくは符号化、又は、チャープかつ符号化する請求項1に記載の方法。前記第1の高周波パルスシーケンスは、振幅、位相、周期、及びこれらの組合せによって構成される群から選択された変調がされている請求項1に記載の方法。前記低周波のサイクル毎に5から100の第1の周波数のパルスが発せられ、前記第1の高周波パルスは、前記低周波の周波数の少なくとも10倍の周波数を有する請求項1に記載の方法。前記第1の高周波パルスシーケンスを送信した第1の時点、前記第2の高周波パルスを受信した第2の時点、及び、前記第1の高周波パルスシーケンスの経路に沿った及び前記第2の高周波パルスの経路に沿った推測音速に基づいて前記1又は複数の特性に対するラジアル距離を決定する工程を更に備える請求項1に記載の方法。前記決定する工程は、前記第1の高周波パルスシーケンスと前記第2の高周波パルスの相互相関を計算する工程を含む請求項18に記載の方法。前記第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが、クラックせん断を生じている間に特性がエネルギーを戻すような方向に位置する前記物質内の非線形弾性特性に到達する場合に、前記1又は複数の受信器において受信される請求項1に記載の方法。ボアホールを囲む物質を調査するための装置であって、前記ボアホール内に配置可能であって、低周波であって前記ボアホールの縦軸に対して実質的に平行な前記物質内の1又は複数の特性による線形及び非線形応答を引き起こす第1の音波を生成するように構成された第1の音波源と、前記ボアホール内に配置可能であって、前記第1の音波と同時に第1の高周波パルスシーケンスを前記ボアホールの縦軸に対して直角方向に向けて発するように構成された波源と、前記ボアホール内に配置可能であって、前記第1の高周波パルスシーケンスと前記第1の音波に起因する線形及び非線形の弾性歪みを生じている前記1又は複数の特性との相互作用によって生成される1又は複数の第2の高周波パルスを受信するように構成された1又は複数の受信器と、を備える装置。前記第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが前記ボアホールに対するエネルギーの反射又は後方散乱をもたらす音響インピーダンスコントラストを有する前記物質の内部の前記1又は複数の特性に到達する場合に、前記1又は複数の受信器において受信される請求項21に記載の装置。前記第2の高周波パルスは、前記第1の高周波パルスシーケンスが、前記低周波音波のサイクルの間に前記音響インピーダンスコントラストを変更するような前記歪みが前記第1の低周波音波に起因して生じている間に前記ボアホールに向けてエネルギーを戻すような方向に位置する前記1又は複数の特性に到達する場合に、前記1又は複数の受信器において受信される請求項22に記載の装置。前記第1の音波源及び前記第1の高周波パルスシーケンスの波源は、圧縮波、横波、又はこれらの両方を生成するように構成されている請求項21に記載の装置。前記第1の音波源は、前記物質内に前記弾性及び非線形の弾性歪みを引き起こすように構成された振動部を含む請求項24に記載の装置。前記1又は複数の受信器は、前記ボアホール内にアレイとして構成されている請求項21に記載の装置。前記1又は複数の受信器は、前記1又は複数の第2の高周波パルスの1又は複数の方向成分を記録するように構成されている請求項21に記載の装置。実行されたときに前記第1の高周波パルスシーケンスの経路に沿った及び前記第2の高周波パルスの経路に沿った音速に基づいて前記ボアホールから前記1又は複数の特性へのラジカル距離を決定するように構成され記憶された実行命令を有するメモリーと通信可能なプロセッサーを更に備える請求項21に記載の装置。実行されたときに前記ボアホール内部の異なる方位及び異なる深さにおいて繰り返される前記物質への音波の侵入に基づいて、前記物質の1又は複数の3次元画像を形成するように構成され記憶された実行命令を有するメモリーと通信可能なプロセッサーを更に備える請求項21に記載の装置。前記ボアホールを囲む前記物質は、セメント、ケーシング、岩石層、ボアホールの中又はボアホールを囲む流体、及びこれらの組合せによって構成される群から選択される請求項21に記載の方法。機械によって実行可能な実行命令を記憶するメモリーと通信可能であって、前記実行命令が実行されたときに前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスに基づいて前記物質が線形の反射物質又は非線形の反射物質を含むかどうかを決定するプロセッサーを更に備える請求項21に記載の装置。前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスをフィルタリングするように構成されたフィルターを更に備える請求項31に記載の装置。前記フィルターは、前記受信した1又は複数の第2の高周波パルスから高周波成分を分離するように構成されたハイパスフィルターを含む請求項32に記載の装置。前記プロセッサーは、前記フィルタリングされた1又は複数の第2の高周波パルスの時間に対する振幅変化を決定するように構成されている請求項32に記載の装置。チャープ又は周波数掃引を含む時間変化コンポーネントを導入することによって前記第1の高周波パルスシーケンスを時間変化シグネチャと共に符号化するように構成されたエンコーダを更に備える請求項31に記載の装置。前記プロセッサーは、前記第1の高周波パルスシーケンスと前記受信した第2の高周波パルスとの間の飛行時間を計測するために前記符号化された第1の高周波パルスシーケンスを用いる請求項35に記載の装置。前記時間変化シグネチャは、振幅、位相、周期、及びこれらの組合せによって構成される群から選択される請求項35に記載の装置。前記低周波のサイクル毎に5から100の第1の周波数のパルスが発せられ、前記第1の高周波パルスは、前記低周波の周波数の少なくとも10倍の周波数を有する請求項21に記載の方法。前記第1及び前記第2の高周波パルスシーケンスの時間領域における相互相関を計算することによってラジアル距離が決定される請求項31に記載の装置。前記プロセッサーは、前記第1の高周波パルスシーケンスを送信した第1の時点、前記第2の高周波パルスシーケンスを受信した第2の時点、及び、前記物質の推定音速に基づいて前記物質に対するラジアル距離を決定するように構成されている請求項39に記載の装置。ボアホールを囲む物質を調査するための方法であって、前記ボアホールに対して縦方向のチューブウェイブとして伝播し、前記ボアホールの縦軸に対して実質的に直角である前記物質内の1又は複数の特性に対して非線形応答を引き起こす間欠性の低周波振動をボアホール内部で生成する工程と、ボアホールを囲む前記物質内部で前記ボアホールに対して縦方向に進むような方向で高周波パルスシーケンスを前記ボアホール内部で生成する工程と、前記ボアホール内に配置可能な1又は複数の受信器において、前記ボアホールを囲む前記物質を調査するために、前記低周波振動の間欠的な生成の間の前記低周波振動及び前記高周波パルスシーケンスからの成分を含む信号を受信する工程と、を備える方法。前記高周波パルスシーケンスは、前記物質内を、屈折波、散乱波、又は直接波として伝播するように構成されている請求項41に記載の方法。前記低周波振動、前記高周波パルスシーケンス、又はこの両方は、圧縮波源、横波源、又はこの両方によって生成される請求項41に記載の方法。前記圧縮波源、前記横波源、又はこの両方は、前記物質内に弾性非線形性を引き起こすように構成された振動部を含む請求項43に記載の方法。前記1又は複数の受信器は、前記ボアホール内にアレイとして構成されている請求項41に記載の方法。前記1又は複数の受信器は、前記高周波パルスシーケンスの1又は複数の方向成分を記録するように構成されている請求項41に記載の方法。線形速度、線形モジュラス、非線形速度、非線形モジュラス、及びこれらの組合せによって構成される群から選択される前記物質の1又は複数の画像を生成するために、前記ボアホール内部の異なる方位及び異なる深さにおいて、前記低周波振動及び前記高周波パルスシーケンスを生成する工程を繰り返す工程を更に備える請求項41に記載の方法。前記物質内において対応する局所的な速度の循環的な変化をもたらす弾性歪みサイクルを前記低周波振動によって生じる請求項41に記載の方法。前記物質の弾性非線形応答を決定するために、前記物質から前記1又は複数の受信器へと戻された高周波パルスシーケンスを処理する工程を更に備える請求項41に記載の方法。ボアホールを囲む物質を調査するための装置であって、前記ボアホールに対して縦方向のチューブウェイブとして伝播し、前記ボアホールの縦軸に対して実質的に直角である前記物質内の1又は複数の特性に対して非線形応答を引き起こす間欠性の低周波振動をボアホール内部で生成するように構成された第1の音波源と、継続的な高周波パルスシーケンスを前記ボアホールに対して縦方向に進むような方向で前記物質内に発するように構成された第2の音波源と、前記ボアホール内に配置可能であって、前記ボアホールを囲む前記物質を調査するために、前記低周波振動の間欠的な生成の間の前記低周波振動及び前記高周波パルスシーケンスからの成分を含む信号を受信するように構成された1又は複数の受信器と、を備える装置。前記高周波パルスシーケンスは、前記物質内を、屈折波、散乱波、又は直接波として伝播するように構成されている請求項50に記載の装置。前記第1の音波源、第2の音波源、又はこれらの両方は、圧縮波源、横波源、又はこの両方を含む請求項50に記載の装置。前記圧縮波源、前記横波源、又はこの両方は、前記物質内に弾性非線形性を引き起こすように構成された振動部を含む請求項52に記載の装置。前記1又は複数の受信器は、前記ボアホール内にアレイとして構成されている請求項50に記載の装置。前記1又は複数の受信器は、前記高周波パルスシーケンスの1又は複数の方向成分を記録するように構成されている請求項50に記載の装置。線形速度、線形モジュラス、非線形速度、非線形モジュラス、及びこれらの組合せによって構成される群から選択される前記物質の1又は複数の画像を生成するために、前記ボアホール内部の異なる方位及び異なる深さにおいて、前記低周波振動及び前記高周波パルスシーケンスの生成を繰り返すように構成されたコントローラを更に備える請求項50に記載の装置。前記第1の音波源によって生成された前記低周波振動の弾性歪みサイクルは、前記物質内において対応する局所的な速度の循環的な変化をもたらす請求項50に記載の装置。機械によって実行可能な実行命令を記憶するメモリーと通信可能であって、前記実行命令が実行されたときに前記物質から前記1又は複数の受信器に対して戻された高周波パルスシーケンスに基づいて前記物質の弾性非線形応答を決定するプロセッサーを更に備える請求項50に記載の装置。図1は、ボアホールに対して平行又は略平行に走るボアホールを囲む物質内のクラック及びその他の損傷を調査する構成の一例を示す。ボアホールは、垂直、斜め又は水平等の様々な傾きで掘削され、岩石層内に形成することができる。ここで用いられるように、用語略平行は、ほとんど平行であるが、少し離れ又は近づくことを意味する。ボアホールを囲む物質は、セメント、ケーシング、岩石層、及び/又は、掘削泥、仕上げ流体、地層水、又は、炭化水素等の様々な種類の流体を含むことができる。1又は複数の低周波トランスデューサ105は、ボアホール110を囲む物質115内に低周波音波又はポンプ波を生成するためにボアホール110の内部に構成されている。低周波音波は、非線形挙動の特性を有する物質115にこの非線形挙動を引き起こすために十分なエネルギーを持つ。例えば、低周波又はポンプ波は1Hzから100kHzとすることができる。1又は複数の高周波トランスデューサ120は、高周波パルスシーケンス又はプローブ波を物質115内に同時に生成するためにボアホール110の内部に構成されている。この非線形挙動は、歪みを生じている物質の瞬間の歪み状態への弾性特性の非線形な依存を指す。この非線形応答の結果として、例えば、パルス振幅及び/又はパルス速度の変化によって高周波パルスの挙動が変更され得る。トランスデューサ120は、高い繰返し率でパルスを生成するように構成することができる。例えば、トランスデューサ120は、各ポンプ波のサイクルにおいて5から100回の繰返し率とし、ポンプ波の10-100倍の高周波のバースト波を発するように構成することができる。一部の態様において、トランスデューサ105、120、又はこれらの両方は、振動源を含むことができ、ボアホール110内に固定された状態又は固定されていない状態とすることもできる。一部の態様において、トランスデューサ105及び120の両方は、物質115内をボアホール110の縦軸に対して放射状にそれぞれ伝播する低周波音波及び高周波パルスシーケンスを生成するように構成されている。一部の態様において、トランスデューサ105によって生成された低周波音波はより外側に広がる傾向があるため、トランスデューサ120のみが高周波パルスシーケンスを物質115内に放射状に生成するような方向となっている。一部の態様において、1又は複数の圧電トランスデューサを用いることができる。複数のトランスデューサを用いる場合には、それらをアレイ構成として構成することができる。限定を意図しない例として、アレイ構成は、線形、円形、塗りつぶし円形filledcircle、又は、正方形のアレイとすることができる。アレイ内のトランスデューサは、グループ分けすることができ、例えば、第1のグループのトランスデューサは、ある波源で低周波数で駆動され、第2のグループのトランスデューサは、同じ波源又は異なる波源で高周波数で駆動されるようにすることができる。一部の実施形態において、トランスデューサ105及び/又は120を駆動するための信号を生成する1又は複数の波源図示しないを用いることができる。限定を意図しない例として、2チャネル型の信号生成器によって信号を生成することができる。同様の信号又は関数発生器を用いても良い。低周波源105及び高周波源120は、対応する音波又はパルスを同時に物質115に発するためにコントローラ図示しないによって制御することができる。一部の態様において、低周波及び/又は高周波パルスは、中心周波数から広がる周波数レンジを有する広帯域とすることができる。1又は複数の受信器125は、ボアホール110内で、低周波源105、高周波源120、又はこれらの両方に対して上側、下側、又はこれらの両方に配置可能とすることができる。1又は複数の低周波源105、高周波源120、及び/又は受信器125は、ボアホール110の内部でアレイ構成として構成することができる。1又は複数の低周波源105、高周波源120、及び/又は受信器125は、ボアホール110内で上昇又は下降することが可能な一般的なツール本体130上に構成することができる。一部の態様において、1又は複数の受信器125は、ボアホールの側面に対して固定することができ、非線形特性の方向を推測できるように波動粒子運動waveparticlemotionの3成分を記録するようにしても良い。この構成において、低周波ポンプ波及び高周波パルスプローブ波は共にボアホール110に対して直角に、ボアホール110を囲む物質115へと外側に進む。ポンプ波が十分な振幅一般に10-6より大きい歪み振幅を有する場合には、前述したように、ボアホール110の経に対して略直角の方向である物質115内のクラックによって発現する非線形挙動を引き起こす。トランスデューサ120は、ポンプ波によって引き起こされる非線形性を調査するために高周波パルス又はバーストのシーケンスを発するように構成されている。クラックが存在する場合には、低周波又はポンプ波は、ポンプ波の位相に応じてクラックを閉じたり開いたりさせる。圧縮位相の間、クラックは閉じ、閉じたクラックは顕著な音響インピーダンスコントラストを示さないため、高周波はクラックを通過しボアホール110には戻らない。膨張位相の間、クラックは一時的に開いた状態で支持され、プローブパルスがボアホール110へと反射して戻り、ボアホール110内の受信器125によって検出される。クラックが開いている間、音響インピーダンスコントラストが生じる。クラックのみがポンプ波の位相に応じた非線形効果を生じるから、構造的な境界や空所のような他の反射面からクラックを区別することができる。境界や空所は、ポンプ波の位相から独立するプローブパルスを反射する。このように、クラックは、境界、空所、セメントとケーシング又は層との完全なつなぎ目等から区別することができる。セメントとボアホール内のケーシングとのはがれdisbonding、並びにセメントと周囲の層とのはがれ等の他の非線形特性もまた検査することができる。図2a及び2bは、低周波音波又は圧縮波源によって生成されたポンプ波、及び、高周波パルスシーケンス又はプローブ波若しくはパルスとボアホールを囲む物質との相互作用の一例を示す。図2a及び2bにおいて、時間任意単位に対する岩石層の応力振幅任意単位が示されている。低周波振動は、層内のクラック又はひと続きのクラックを振動させ、波の膨張伸張位相の間はクラックが開き、波の圧縮位相の間はクラックが閉じる。高周波パルスは、各低周波振動サイクルの間、多くのパルスとなるように発せられる。低周波振動が空所又は層境界等の線形弾性特性に到達した場合には、高周波パルス及び低周波の両方が、図2aにおいて示されるように、この特性で反射してボアホールへと戻る。クラック、ひと続きのクラック又は機械的にひどく損傷した領域に到達した場合には、その固有の非線形性によって特性が発現する。クラックが振動の結果として圧縮されている場合、高周波信号及び低周波信号はクラックを通過し、クラックを検知しない。クラックが振動の膨張部分によって伸張している場合、高周波信号及び低周波信号は、図2bによって示されるように、クラックで反射しボアホールへと戻る。図3a-3cは、線形の飛散物と非線形の飛散物とを区別するために用いられる検出プロセスの一例を示す。図3aは、図1と似た構成であり、クラック非線形特性が位置Aに存在し、空所線形特性が位置Bに存在する。図3b及び3cは、飛散物がクラックであるか否かを決定するための検出プロセスの使用方法を示す。低周波信号がハイパスフィルターの適用によって取り除かれている場合において、位置Aに存在するクラックから戻る信号について、図3bの上段のプロットは、時間任意単位に対する応力任意単位のプロットを示し、図3bの下段のプロットは、時間任意単位に対する振幅任意単位のプロットを示す。位置Bに存在する空所から戻る信号について、図3cの上段は、時間任意単位に対する応力任意単位のプロットを示し、図3cの下段は、時間任意単位に対する振幅任意単位のプロットを示す。図3bの上段のプロットは、その頂上に位置するsitting高周波パルスを伴う反射され検出された低周波振動を示す。図3bの下段のプロットは、低周波を除去するために信号がハイパスフィルタリングされた後の図3bの上段のプロットと同じ信号を示す。時間振幅変調された戻り信号は、非線形特性が検出されたことを示す。位置Bにおける空所等の線形特性にとっては、もし同じ手順が適用されても、線形特性によって反射したパルスにおいて振幅の変調は見られない。一部の態様において、反射物質からの2方向の時間遅延は、線形であろうと非線形であろうと、波源パルスの反射したパルスとの標準的な相互相関によって取得することができる。この態様において、第1の高周波パルスシーケンスに対して、チャープ、符号化、又はこれらの両方を行うことができる。さらにまた、第1の高周波パルスシーケンスは変調することができ、この変調には、パルスの振幅、位相、又は周期の変調を含むことができる。他のボアホールの計測技術から媒体の線形速度が分かっている場合には、非線形特性までの距離を取得することができる。一部の態様において、高周波パルスは実質的に無指向性であり、反射物質の方位は、3成分受信器によって記録された信号を分解することによって取得することができる。所定の深さにおける異なるストリンガーの方位で、及び、異なる深さにおいて、上のステップを繰り返すことによって、散乱物構造の3D画像が提供され、散乱物が線形なのか線形でないのかが区別される。図4は、ボアホールに対して直角又は実質的に直角の方向を向くクラック及び他の損傷を調査するための構成の一例を示す。この態様において、検査し画像化する非線形特性、例えば、ボアホールに対して直角の方向を向くクラックは、ボアホールに対して平行に進む屈折波によって検知することができる。図1の構成のように、ボアホールは、垂直、斜め、又は水平等の様々な傾きで掘削され、岩石層内に形成することができる。ボアホール410を囲む物質415は、ボアホール410に対して直角又は実質的に直角に走る損傷430を含むことができる。ここで用いられるように、用語実質的に直角は、ほとんど直角であるが、少し離れ又は近づくことを意味する。1又は複数のトランスデューサ405は、低周波又はポンプ波を生成するように構成されており、これらがボアホール410の縦軸に沿って伝播するような方向とされている。低周波又は低周波振動は、チューブウェイブ又は屈折波として、ボアホール410の縦軸に沿って、上方向/下方向に伝播することができる。図1の構成のように、低周波はボアホールを沿って伝播するから、ボアホールの軸に対して平行な周囲の物質における粒子運動の結果、低周波がボアホール410の近辺で物質415内において小さな弾性非線形性を引き起こす限りにおいて、ボアホール410内部でのトランスデューサ405の柔軟な配置が可能となっている。一部の態様において、トランスデューサ405は、間欠的に低周波を生成するように構成され、能動的に低周波を生成する期間と能動的には低周波を生成しない期間とを有する。トランスデューサ405のサイクルタイムは、この構成の動作を最適化するために制御することができる。1又は複数のトランスデューサ420は、低周波と同時に高周波パルスシーケンス又はプローブパルスを生成するようにボアホール410の内部に縦方向に構成することができる。一部の態様において、トランスデューサ420は、この構成が動作している間、継続的に動作することができる。一部の態様において、高周波パルスシーケンスは、圧縮波源、及び/又は、横波源であり得る。トランスデューサ420は、各ポンプ波のサイクルにおいて少なくとも10回の繰返し率で動作し、ポンプ波の10-1000倍の高周波のバースト波を発するように構成することができる。これらの高周波パルスは、ボアホール410に対して平行又は縦方向に、屈折波及び直接波の両方、並びに散乱波として物質415内を伝播する。ボアホールに対して平行に物質415の内部を進む屈折プローブパルスは、この態様において特に着目すべき点である。ポンプ波がクラックに非線形性を引き起こすのに十分な振幅一般に10-6より大きい歪み振幅であるが、有効な圧力の増加は、より大きなダイナミックウェイブの歪み振幅を必要とするを有する場合には、ポンプ波は、物質415内に存在しボアホール410に対して略直角方向を向くクラック又は亀裂に、物質自体の固有の非線形性に加えて非線形挙動を強く発現させる。トランスデューサ420は、トランスデューサ405によって生成される低周波によって引き起こされる非線形性を検査するためにバースト又はパルスシーケンスを発するように構成することができる。クラックが存在する場合には、クラックは、軟化非線形性softeningnonlinearityとして知られるものを生じる。軟化非線形性は、高調波waveharmonicsとして発現するが、より重要なことに、トランスデューサ420から受信器425までの、低周波サイクルの膨張部分の間における、層内の局所的な速度変化として発現する。速度の変化は、クラックの存在を推測するために用いられる。通常は、圧縮位相の間にプローブパルスによって検知される波速は、低周波の振幅及び位相に対して比例的に減少する。ほとんどの場合、クラック及び/又は岩石は、非線形挙動を発現し得る特性とポンプ波との相互作用によって引き起こされる軟化非線形性を生じ得る。このことは、ポンプ波の最小振幅0位相、0に等しい振幅にとっては、速度変化がないことを意味する。速度の減少は、ポンプ波が圧縮最大振幅に近づくに従って次第に大きくなる。膨張位相の間、波速は、ポンプ波が最大膨張振幅に近づくに従って次第に増加する。クラックが存在する場合、膨張サイクルの間の速度変化はより明確となり、クラックが存在するかどうかを決定するために用いることができる。他の場合には、クラック及び/又は岩石は硬化非直線性hardeningnonlinearityを生じ、プローブパルスは、低周波の圧縮位相によって非線形応答を生じている特性を通過するときに速度が増加する。低周波ポンプ波源の静止状態silentを用いて計測されるパルスの伝播速度と関連付けて、速度変化が計測される。この計測によって、波源から受信器までの層内の直線波速が得られる。1又は複数の受信器425は、振動信号を超音波パルスと共に記録するようにボアホール410の内部に構成することができる。4つの受信器が示されているRx1、Rx2、Rx3、Rx4が、これは単に例示を目的としており、4つより多く又は少ない受信器を用いても良い。受信器425は、ボアホールの側面に固定することができ、又は、固定しないようにすることもでき、そして、アレイの各構成要素は、方向を推測できるように3つの成分を記録することができる。より多くの受信器を用いる場合には、多数の受信器を用いてボアホール410のより長い部分を検査することができる。1つより多くの受信器を用いる場合において、波速の変化、及びこれによる非線形性は、連続する受信器のペアによって決定することができる。これは、ポンプ波サイクルの間に一の受信器を他の受信器と相互に関係付けることによって実行することができ、先行する各受信器は、その受信器と次の受信器との間で非線形性を取得するための参照先として用いることができる。この構成において、存在するクラック間の相対的な速度変化を決定することができ、クラックのみがポンプ波の振幅に応じた速度に対する強い非線形効果を生じるため、層境界等の他の反射する境界からクラックを区別するために用いることができる。非線形の減衰もまた、クラックの存在を推測するための冗長な情報として用いることができる。ポンプ波の高調波は、クラックの存在及び層の非線形性の決定のために、速度変化及び減衰変化に加えて用いることができる。受信器425によって記録された高周波屈折到達パルス信号のシーケンスを処理することによって、ボアホール近辺の層の所定の波の経路での完全な弾性非線形応答を得ることができる。信号処理は、振動源なしで取得されたパルス信号の計測を必要とする。波源と受信器との距離が分かっているから、この信号によって直線上の時間遅延及び媒体速度が得られる。この信号は、振動が層内であるときに発せられるパルス信号のシーケンスの各信号と相互相関する。相関の出力によって、振動圧と共に速度変化が得られる。波の経路の長さはパルス源から受信器までの長さとして分かっており、他のボアホール検層手順によって取得される媒体密度を仮定することにより、圧力の関数としてのモジュラスを取得することができる。この圧力の導関数から、例えば、この技術分野において知られているように、PreisachMayergoyzPM空間の弾性理論のようなモデルを用いることによって、媒体の総合的な非線形性を取得することができる。他の適当なモデルを用いても良い。ボアホール410内部の所定の深さにおける異なる方位及び周波数で、及び、異なる深さにおいて、上のステップを繰り返すことによって、層の速度及びモジュラス、並びに、層の非線形速度及びモジュラスの3Dの環状の画像を得ることができる。特に、ボアホールに対して直角方向を向くクラックによって大きな非線形のシグネチャーが得られる。この構成は、非線形の伸張モジュラス及び圧縮モジュラスを含む全ての非線形のモジュラスを同時に決定することができる。この構成の動作は、各負荷の間隔において、サンプルを横切って、又は、サンプルに沿って飛行時間が計測される間に、準静的な次第に増加する負荷を適用することに似ている。このことは、動的歪み10-9から10-5を調査することを可能とし、伸長及び圧縮の両方を調査することができ、物質全体の非線形性が一度に計測される。より高いオーダーの非線形性は、本質的にヒステリシスであり、流体及び機械的な損傷の効果に対して非常に敏感である。図5aから5eは、図4の構成の動作を図解したグラフの一例である。この例において、超音波速度及び振動歪み変調が示されている。図5aは、個別のパルスを示し、図5bは、トランスデューサ420から発することができる通常の圧縮高周波パルスシーケンスを示す。ポンプ波源が静止している場合には、同様の通常のパルスシーケンスが、受信器アレイ425のいずれかの要素において記録され得る。図5cは、圧縮波源405によって生成することができる低周波振動の2つの周期を示す。この例では、図上で正の振幅を有する振動の部分は、振動の圧縮位相であり、負の振幅を有する振動の部分は、振動の膨張位相である。図5b及び5cの2つの信号の合計が、図5dとして描かれており、受信器425において記録される。屈折波435の速度はポンプ波サイクルを通して変化し、屈折パルスの速度は圧縮及び膨張の歪みによって変化するため、受信した屈折パルスは規則正しく到達しない。波速は、伸張と圧縮の両方の振動サイクルの間中このように計測することができる。受信器アレイ425の各要素において同様の記録がなされる。記録された図5dの波列を、図5cの低周波を取り除くためにフィルタリングしても良く、図5e上で黒色に着色された変則的なパルスシーケンスが残る。図5cの通常のパルスシーケンスが参考に示されており、受信器のパルスシーケンスの変調を強調するために、灰色で影が付けられている。圧縮の間、超音波は、ポンプ圧縮のピークにおいて最小速度に減少する。最大速度は、ピーク膨張の間に計測される。上の議論は軟化非線形性に関係するものであるが、上述したように、特定の物質は硬化非線形性を生じ、ポンプ圧縮がプローブパルスの速度を増加させる。この硬化の場合において、プロットは、逆の意味での速度変化を示し得る。波の歪みサイクルを通した波速変化から、非線形の係数の全てを定義し得る。多数の振動サイクルは、歪みを伴う波速の変化、及び、これによる非線形の係数の決定について、非常に良好な正確さ及び緻密さをもたらす。総合的な時間遅延は、TDtotali=TDi-TD1で示される。ここで、TDtotaliは、ポンプ波サイクルを通して取得した超音波パルスシーケンスである。それぞれの遅延は、基準信号TD1を用いた相互相関を適用することによって得ることができる。波速cは、で示される。ここでM=K4/3μ、Lは伝播距離であり、TDは経過時間、M、K及びμは、圧縮、バルク及びせん断係数であり、ρは媒体の充填密度bulkdensityである。小さな振幅/速度の変化の場合には、である。ここで、であり、である。ここで、αはヒステリシスの非線形パラメータであり、εLFはポンプ波の瞬間歪みであり、ドットεLFは瞬間歪みの時間に関する微分であり、ΔεLFはサイクル内の最大歪み可動範囲であり、β及びδはそれぞれ第3及び第4の順序の非線形係数であり、signドットεLFは、歪み微分のsignである。これらの詳細は、RenaudGSCalleandMDefontaineRemotedynamicacoustoelastictestingElasticanddissipativenonlinearitiesmeasuredunderhydrostatoctensionandcompressionandVanDenAbeeleKEAASutinJCarmelietandPJohnsonMicrodamagediagnosticsusingnonlinearelasticwavespectroscopyNDTEInternational34239248、に記載されており、これらの両方の内容全体が参照によってここに組み込まれる。ボアホール410の各深さ及び方位においてこの構成を適用することによってボアホール近辺の完全な非線形性を取得し、波形マイグレーションの屈折に基づく標準的な画像処理方法によって、ボアホール近辺の領域の非線形の画像を取得し得る。図6aから6cは、軟化非線形性の場合の図4の構成によって受信される信号の一例を示す。ボアホールの周辺の物質は、受信器アレイ425の垂直方向の範囲において一定の特性を有し、非常に薄く開口するフラクチャー430がボアホールを横切っている。図6aは、トランスデューサ405が静止状態であるときに受信器425によって受信した信号の対時間振幅プロットを示す。図6bは、最大の低周波圧縮の間の受信器425によって受信された信号の対時間振幅プロットを示す。図6cは、最大の低周波膨張の間の受信器425によって受信された信号の対時間振幅プロットを示す。この3つのプロットにおいて、時間軸は受信器Rx1に関するものである。後続の議論を単純化するために、減衰に起因する振幅損失は無視することとする。基準状態においては、図6aに示されるように、トランスデューサ405は静止状態であり、同質の岩石であって、フラクチャーが岩石の剛性に影響を与えないことが推測される場合には、全ての戻り信号は、岩石の速度と受信器の間隔に関する量によって相互に関連してずれる。ポンプ波のサイクルの圧縮部分の間に、図6bに示されるように、物質の軟化軟化非線形性の発現に応じて物質を通る波速の減少が現れ、後続の信号とのタイムラグが増加する。サイクルの膨張部分の間、図6cに示されるように、物質を通る波速の増加が現れ、後続の受信器との時間遅延がわずかに減少する。サイクルの圧縮部分の間、物質を通る波速の減少が現れ、後続の受信器との時間遅延がわずかに増加する。以上詳述した様々な構成は、ボアホール周辺の画像処理から派生する多くの適用分野において用いることができる。例えば、上述した音響ビーム光源は、自然のフラクチャー、晶洞の配置、団塊nodules、その他の異質な部分の様々な評価、1又は複数のケーシングストリングスの間のセメントシースcementsheath、ケーシングされた井戸の周辺の層、ボアホールから侵入する流体の配置の存在と特性の評価、ウェルボアwellboreの周辺の層の機械的な完全性の評価に用いることができ、特に、ウェルボアの近辺での応力の集中によって生じるあらゆる変化若しくは局所的な機械的な損傷の評価に用いることができる。現時点において有用と考えられている様々な態様に基づいて、例示のために本発明を詳細に説明したが、このような詳細な説明は例示のみを目的としたものであって、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ添付された特許請求の範囲の趣旨及び範囲に入る変形や均等な配置も本発明に含められることが意図されている。例えば、本明細書においてコンピュータに関する言及がなされる場合には、このコンピュータには、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な命令を含み当該方法を実行するようプログラムされたASIC、コンピュータアレイ又はコンピュータネットワーク、又は、他の適当な計算機を含むことがある。例えば、受信器によって収集されたデータは、処理され、メモリ又は装置に記憶されるか、又は、さらに処理を行い及び保存するために送信される。更なる例として、本発明においては、あらゆる実施形態の一又は複数の特徴を他の実施形態の一又は複数の特徴と可能な限り結合することができる。