地震组合法原理.ppt

§5.1 简单线性组合简单线性组合 §5.2 非非简单线性组合线性组合第第1 道道 第第n 道道组合组合1组合组合n仪器仪器组合组合检波检波示意示意图图面面波波•提高提高 信噪比信噪比•提高垂直入射提高垂直入射波能量波能量•最大压制水平最大压制水平面波面波•总相位同组合总相位同组合中间点相位中间点相位1 1面波记录示例面波记录示例面波面波面波面波2 2一一、组合检波法的提出、组合检波法的提出：： 在野外数据采集中在野外数据采集中,常常遇到各种干扰波的影响常常遇到各种干扰波的影响,尤尤其是表面波的影响更为严重其是表面波的影响更为严重,为了压制干扰波突出有效为了压制干扰波突出有效波波, 充分利用干扰波与有效波在传播方向、视速度及频充分利用干扰波与有效波在传播方向、视速度及频率上的差异来达到这一目的的，其中率上的差异来达到这一目的的，其中组合接收法就是利组合接收法就是利用干扰波（主要是面波）与有效波在传播方向的差异进用干扰波（主要是面波）与有效波在传播方向的差异进行对面波进行压制的行对面波进行压制的组合检波一是压制面波组合检波一是压制面波,二是加二是加强有效波的能量强有效波的能量. 组合有线性组合与非线行及其面积组合有线性组合与非线行及其面积组合组合.二、线性组合的特性：二、线性组合的特性：设将设将n个检波器个检波器沿一条直线等间距排列布置，并沿一条直线等间距排列布置，并作为一作为一个输出道信号个输出道信号，则：，则：n个检波器（个检波器（垂直检波器垂直检波器））总输出信号主要反映对总输出信号主要反映对n道垂直地面来的波的迭加，则对其他方向来的波获得削道垂直地面来的波的迭加，则对其他方向来的波获得削弱弱(深层有效反射纵波深层有效反射纵波））3 3组合特性公式的建立组合特性公式的建立: 设一平面波以设一平面波以 角入射到达角入射到达地面地面S1、、S2……Sn点，点，设到达设到达S1点的时间为点的时间为: t，到达，到达 S2的时间为的时间为: t+ △△t，，到达到达 Sn时时间为间为: t+(n-1) △△t,当当 =0（垂直入射）时（垂直入射）时, △△ts1=△△ts2 = △△ts3 = △△tsn 加强加强 t1t2t3s1s2s3snf(t1)f(t2)f(t3)f(tn)有效波有效波( =0) tn有有效效波波同相相加同相相加 角入射的波角入射的波( =0) 角入射的波相加后会削弱角入射的波相加后会削弱4 4等比级数等比级数等比级数5 51、组合的分析讨论：、组合的分析讨论：组合可作为一线性系统，特性为组合可作为一线性系统，特性为K(j )系统输出（组合后）系统输出（组合后）信号相当于单个信号通过该系统。

即信号相当于单个信号通过该系统即:组合系统组合系统检波器组合系统在频率域中主要为振幅特性和相位特性检波器组合系统在频率域中主要为振幅特性和相位特性, 即即,①① K(j )的的振幅振幅特性（即方向特性）为：特性（即方向特性）为：②② K(j )的的相位相位特性：特性： 组合后组合后输出振动的输出振动的相位相位与与组合中心点组合中心点相位相位相同相同6 62、组合方向特性（仅考虑方向特性）：、组合方向特性（仅考虑方向特性）：组合后的效果决定于频率特性（组合后的效果决定于频率特性（ ）和方向特性）和方向特性△△ ，当固定某一频率，当固定某一频率 i时，即时，即K( i △△ i)主要呈主要呈现方向特性现方向特性,其特性主要由方向决定设单个检波其特性主要由方向决定设单个检波器接收到的振动为振幅为器接收到的振动为振幅为A0, 初相位为初相位为0的简谐波：的简谐波：则则, n个检波器组合输出即为：个检波器组合输出即为：7 73 组合的物理意义：组合的物理意义：由上式知由上式知, 1) 组合后的波组合后的波: n个检波器组合后的总个检波器组合后的总输出波输出波和和单个检单个检 波器的波波器的波同为同为相同频率的简谐波相同频率的简谐波；； 2) 组合总相位组合总相位: 组合组合总相位同中心点处相位相同总相位同中心点处相位相同；； 3) 组合输出总振幅为：组合输出总振幅为： 4）对于深层的反射波（）对于深层的反射波（0），）， A ∑ ≈n.A0 (有效波振幅增加有效波振幅增加n倍倍) ；； 5）对于其他方向（）对于其他方向（0）的干扰波，相对压制。

的干扰波，相对压制8 8三、组合效果与入射方向讨论：三、组合效果与入射方向讨论：设组合后的效果用组合总振幅与组合前设组合后的效果用组合总振幅与组合前n倍单振幅之比倍单振幅之比（相对加强与压制效果）来表示组合效果（相对加强与压制效果）来表示组合效果; 若组合的若组合的方向特性用方向特性用 表示表示,则有则有:9 9入射角周期视速度1010视波长1111五五. 方向特性曲线分析：方向特性曲线分析：当组合数为当组合数为:n=2，，3，，4时，其组合方向特性如下图：时，其组合方向特性如下图：n=2n=3n=4通放带通放带二二次次极极植植07070.707压制带压制带组合次数越多通放带越窄压制带越宽选择性越好组合次数越多通放带越窄压制带越宽选择性越好1212讨论：讨论：（（1）、）、n越大，一次极大曲线尖锐；越大，一次极大曲线尖锐；（（2）、当）、当 △△t/T=0，， =1，为一次极大；，为一次极大；（（3）、）、当当 △△t/T=1，， =1，为二次极大；，为二次极大；（（4）、）、 n越大，极位越高，越大，极位越高，  极=n个，压制带次级个数个，压制带次级个数 为为n-2个，二极位越小；个，二极位越小； 当当△△t=0时，即时，即 =0，由深层来的反射波获得最大加强。

由深层来的反射波获得最大加强1313六、海洋漂缆内检波器组合特征：六、海洋漂缆内检波器组合特征：海洋地震检波器的组合后有如下特点：海洋地震检波器的组合后有如下特点：1）、较单个检波器有更强的振幅输出；）、较单个检波器有更强的振幅输出；2）、具有较强的方向选择性（即在）、具有较强的方向选择性（即在 =0 方向上有最大的接收方向上有最大的接收灵敏度）；灵敏度）；3）、有一定的频率选择性有一定的频率选择性组阵内线性组合输出方向特性可用下式表示：组阵内线性组合输出方向特性可用下式表示：1414 (  , )曲线（海洋漂缆内组合阵曲线（海洋漂缆内组合阵列组合压制效果曲线）见下页图：列组合压制效果曲线）见下页图：1515 (  , )曲线（组合压制效果曲线）：曲线（组合压制效果曲线）：-3000-20-20-10-100度度(入射角度入射角度)90度度90度度100HZ50HZ10HZ30HZ组合阵列方向特性组合阵列方向特性48 个水听器组合后的方向选择特性图个水听器组合后的方向选择特性图入射角度入射角度信号频率信号频率当波垂直入当波垂直入射时射时,所有频所有频率的波均得率的波均得到最大的加到最大的加强强,其它入射其它入射方向得到不方向得到不同程度的压同程度的压制制1616讨论：讨论：（（1）、当）、当 =0，，f=10、、30、、50、、100Hz四种频率四种频率信号获得均等加强（无压制）；信号获得均等加强（无压制）；（（2）、）、  = /2，在有效波频率范围内受到，在有效波频率范围内受到最大压制；即压制水平方向来的与有效波频率最大压制；即压制水平方向来的与有效波频率范围相近的干扰波。

范围相近的干扰波七、组合频率特性：见下图七、组合频率特性：见下图1717当固定当固定n，以，以△△t为参数，绘为参数，绘  (f)随随f变化的曲线变化的曲线:n一定，一定，1）当）当△△t=0时，即垂直入射（时，即垂直入射（   =0）无滤波作用）无滤波作用2）） △△t增大，，通带越窄，压制高频；增大，，通带越窄，压制高频； △△t越大，高频压制，越大，高频压制，f低丰富；低丰富； 3）合理选择）合理选择△△t，使其尽可能小，以减小高频波，使其尽可能小，以减小高频波之畸变△△t=0 (f)1.00.80.60.40.20n=70.010.0020.005f: (HZ)1818 讨论讨论: 当当n一定，一定， （（1）当）当△△t=0时，即垂直入射（时，即垂直入射（   =0），无滤），无滤波作用；波作用；（（2）） △△t增大，，通带越窄，压制高频；增大，，通带越窄，压制高频； △△t越大，高频压制，越大，高频压制，f低丰富；低丰富；（（3）合理选择）合理选择△△t，使其尽可能小，以减小高，使其尽可能小，以减小高频波之畸变。

频波之畸变1919八、组合的统计效应（八、组合的统计效应（对不规则波）对不规则波） 通过统计规律，通过统计规律，组合后检波器接收的不规则组合后检波器接收的不规则 随机干扰的总振幅为单个检波器接收的随机干扰的总振幅为单个检波器接收的 倍倍，， 即：即：2020组合信噪比问题：组合信噪比问题： 设随机干扰振幅同有效振幅相等，设随机干扰振幅同有效振幅相等，2121§5.2 非简单线性组合非简单线性组合（一）、不等灵敏度组合（一）、不等灵敏度组合1、等灵敏度组合：、等灵敏度组合：— 组内各检波器灵敏度一样，仅存在到达时组内各检波器灵敏度一样，仅存在到达时差（检波个数相同）差（检波个数相同）1:1:1:1:1等灵敏度等灵敏度22222、不等灵敏度：、不等灵敏度：组内每个检波放置不同个数检波器接收，使每点获得不同振幅组内每个检波放置不同个数检波器接收，使每点获得不同振幅信号进行组合，如图信号进行组合，如图:1个个 2个个 3个个 2个个 1个个1 ：： 2 ：： 3 ：： 2 ：：1通通过过带带压制带压制带特点：特点：（（1）通过带窄，有利于有效波通过；）通过带窄，有利于有效波通过；（（2）压制带极值变小，有利于压制干扰。

压制带极值变小，有利于压制干扰2323（二）面积组合（二）面积组合适合于存在不同方向的干扰情况适合于存在不同方向的干扰情况1、一般面积组合种类：、一般面积组合种类： 矩形面积组合（等灵敏度）矩形面积组合（等灵敏度） ；； 放射型面积组合；放射型面积组合； 圆形面积组合圆形面积组合2、矩形面积组合：、矩形面积组合： 如：如：5*3 检组合检组合测线测线垂测线垂测线24243、三角形面积组合、三角形面积组合（等效变换方法）：（等效变换方法）： 不等灵敏度不等灵敏度1 2 3 2 11 3 5xyx— 1:2:3:2:1y— 1:3:5oX方向方向y2525。