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地震組合法原理.ppt

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§5.1 簡單線性組合 §5.2 非簡單線性組合第五章 地震組合法原理第1 道 第n 道組合1組合n儀器有效波組合檢波示意圖面波提高 信噪比提高垂直入射波能量最大壓制水平面波總相位同組合中間點相位面波記錄示例面波面波一、組合檢波法的提出: 在野外數據采集中,常常遇到各種干擾波的影響,尤其是表面波的影響更為嚴重,為了壓制干擾波突出有效波, 充分利用干擾波與有效波在傳播方向、視速度及頻率上的差異來達到這一目的的,其中組合接收法就是利用干擾波(主要是面波)與有效波在傳播方向的差異進行對面波進行壓制的。組合檢波一是壓制面波,二是加強有效波的能量. 組合有線性組合與非線行及其面積組合.二、線性組合的特性:設將n個檢波器沿一條直線等間距排列布置,并作為一個輸出道信號,則:n個檢波器(垂直檢波器)總輸出信號主要反映對n道垂直地面來的波的迭加,則對其他方向來的波獲得削弱(深層有效反射縱波)組合特性公式的建立: 設一平面波以?角入射到達地面S1、S2……Sn點,設到達S1點的時間為: t,到達 S2的時間為: t+ △t,到達 Sn時間為: t+(n-1) △t,當?=0(垂直入射)時, △ts1=△ts2 = △ts3 = △tsn 加強?t1t2t3s1s2s3snf(t1)f(t2)f(t3)f(tn)有效波(?=0) tn有效波同相相加?角入射的波(?=0)?角入射的波相加后會削弱等比級數等比級數1、組合的分析討論:組合可作為一線性系統,特性為K(j?)系統輸出(組合后)信號相當于單個信號通過該系統。即:組合系統檢波器組合系統在頻率域中主要為振幅特性和相位特性, 即,① K(j?)的振幅特性(即方向特性)為:② K(j?)的相位特性: 組合后輸出振動的相位與組合中心點相位相同2、組合方向特性(僅考慮方向特性):組合后的效果決定于頻率特性(?)和方向特性△?,當固定某一頻率?i時,即K(?i △?i)主要呈現方向特性,其特性主要由方向決定。設單個檢波器接收到的振動為振幅為A0, 初相位為0的簡諧波:則, n個檢波器組合輸出即為:3 組合的物理意義:由上式知, 1) 組合后的波: n個檢波器組合后的總輸出波和單個檢 波器的波同為相同頻率的簡諧波; 2) 組合總相位: 組合總相位同中心點處相位相同; 3) 組合輸出總振幅為: 4)對于深層的反射波(??0), A ∑ ≈n.A0 (有效波振幅增加n倍) ; 5)對于其他方向(??0)的干擾波,相對壓制。三、組合效果與入射方向討論:設組合后的效果用組合總振幅與組合前n倍單振幅之比(相對加強與壓制效果)來表示組合效果; 若組合的方向特性用?表示,則有:入射角周期視速度視波長五. 方向特性曲線分析:當組合數為:n=2,3,4時,其組合方向特性如下圖:n=2n=3n=4通放帶二次極植07070.707壓制帶組合次數越多通放帶越窄壓制帶越寬選擇性越好討論:(1)、n越大,一次極大曲線尖銳;(2)、當 △t/T=0,?=1,為一次極大;(3)、當 △t/T=1,?=1,為二次極大;(4)、 n越大,極位越高, ?極=n個,壓制帶次級個數 為n-2個,二極位越??; 當△t=0時,即?=0,由深層來的反射波獲得最大加強。六、海洋漂纜內檢波器組合特征:海洋地震檢波器的組合后有如下特點:1)、較單個檢波器有更強的振幅輸出;2)、具有較強的方向選擇性(即在?=0 方向上有最大的接收靈敏度);3)、有一定的頻率選擇性。組陣內線性組合輸出方向特性可用下式表示:?(? ,?)曲線(海洋漂纜內組合陣列組合壓制效果曲線)見下頁圖:?(? ,?)曲線(組合壓制效果曲線):-3000-20-20-10-100度(入射角度)90度90度100HZ50HZ10HZ30HZ組合陣列方向特性48 個水聽器組合后的方向選擇特性圖入射角度信號頻率當波垂直入射時,所有頻率的波均得到最大的加強,其它入射方向得到不同程度的壓制討論:(1)、當?=0,f=10、30、50、100Hz四種頻率信號獲得均等加強(無壓制);(2)、 ?=??/2,在有效波頻率范圍內受到最大壓制;即壓制水平方向來的與有效波頻率范圍相近的干擾波。七、組合頻率特性:見下圖當固定n,以△t為參數,繪 ?(f)隨f變化的曲線:n一定,1)當△t=0時,即垂直入射( ? =0)無濾波作用2) △t增大,,通帶越窄,壓制高頻; △t越大,高頻壓制,f低豐富; 3)合理選擇△t,使其盡可能小,以減小高頻波之畸變?!鱰=0?(f)1.00.80.60.40.20n=70.010.0020.005f: (HZ) 討論: 當n一定, (1)當△t=0時,即垂直入射( ? =0),無濾波作用;(2) △t增大,,通帶越窄,壓制高頻; △t越大,高頻壓制,f低豐富;(3)合理選擇△t,使其盡可能小,以減小高頻波之畸變。八、組合的統計效應(對不規則波) 通過統計規律,組合后檢波器接收的不規則 隨機干擾的總振幅為單個檢波器接收的 倍, 即:組合信噪比問題: 設隨機干擾振幅同有效振幅相等,§5.2 非簡單線性組合(一)、不等靈敏度組合1、等靈敏度組合:— 組內各檢波器靈敏度一樣,僅存在到達時差(檢波個數相同)。1:1:1:1:1等靈敏度2、不等靈敏度:組內每個檢波放置不同個數檢波器接收,使每點獲得不同振幅信號進行組合,如圖:1個 2個 3個 2個 1個1 : 2 : 3 : 2 :1通過帶壓制帶特點:(1)通過帶窄,有利于有效波通過;(2)壓制帶極值變小,有利于壓制干擾。(二)面積組合適合于存在不同方向的干擾情況。1、一般面積組合種類: 矩形面積組合(等靈敏度) ; 放射型面積組合; 圓形面積組合。2、矩形面積組合: 如:5*3 檢組合測線垂測線3、三角形面積組合(等效變換方法): 不等靈敏度1 2 3 2 11 3 5xyx— 1:2:3:2:1y— 1:3:5oX方向y
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