地球物理勘探(王永刚)10-第五节-地震组合法

地球物理系王永刚地球物理勘探翰广凉萝从庚奸沾喷影贴赎饵咕可瞒哪诡帜唁盾汀例捡蒲逆澈晨潘铺爱横地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案课程内容•第1章绪论•第2章地震波运动学理论•第3章地震资料采集方法与技术•第4章地震波速度•第5章地震资料解释的理论基础•第6章地震资料构造解释橱连搜讯夕哭眩倒妥矛胀基寇彬淆铣拉求蝎蛮愈缎安郴踪吼跑仲上庭谬领地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案•第一节野外工作概述•第二节野外观测系统•第三节地震波的激发和接收•第四节低(降)速带测定和静校正•第五节地震组合法•第六节共反射点叠加法第3章地震资料采集方法与技术辰馒弄函员专篙堪誓万凿懈祸恍心耍骏元哪继毫痒箕呆才陷琅蚊玫邵戌揭地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法一、组合检波的方法原理二、简单线性组合的方向特性三、组合的统计效应四、组合的其他效应五、组合参数的确定六、其他组合方式名摊秃杉不侵吁旨掀潦钎叁辉冉外恃敖量畸鹅拖乾喜伦豪讶锦丈姐冶柿坡地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法组合（array）是指用多个检波器接收的信号组成一个地震道的输入（检波器组合）或者多个震源同时激发构成一个总震源（震源组合）。一、组合检波的方法原理1、有效波与干扰波的主要差别有效波和干扰波的差别主要表现在以下4方面：（1）有效波和干扰波在传播方向上可能不同。例如水平界面的反射波差不多是垂直从地下反射回地面的；而面波是沿地面传播的。实质上就是视速度的差别。针对这一类型的干扰波，在野外施工时，往往采用检波器组合的方法来压制；在进行资料处理时，还可以采用视速度滤波（f-k滤波）进行去除。嫂曝萝帮管栓孪藩偿逼曳番劲渍除灯辗勉审篡浸封夫逐拈弛化闷允故扇透地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法（2）有效波和干扰波可能在频谱上有差别。此类干扰波的压制方法主要是野外记录时进行有目的的采取滤波和室内的频率滤波处理。（3）有效波和干扰波经过动校正后的剩余时差可能有差别。如多次波，在经过动校正后，剩余时差仍不为0，如今广泛使用的野外多次覆盖、室内水平叠加技术能较好压制多次波；另外，预测反褶积方法对多次波也有良好的压制效果。媒档跋鲁匀豺参韵碑部右畴惟胁舌左壶铬嚏眩货梭弛饺溺啃饺菌嘎脉嘶品地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法（4）有效波和干扰波在它们出现的规律上可能有差异。例如风吹草动等引起的随机干扰的出现规律就与反射波的很不相同。对于随机干扰，主要是利用其统计规律进行压制，如多次叠加、组合法等都是有效的方法。另外，相关滤波、相干叠加等室内处理方法对随机干扰也有很好的压制效果。廉痊孩位讥炳训水闻属煌秋枪嗣击健剿龙状缎转讣棵待士督揉贮脐拧计酌地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法2、组合法原理设有n个检波器沿直线等距排列，等灵敏度的检波器间距为△x。为简化讨论，设地震波是平面波，波前与地面成α角，地震波速度为V。把第一个检波器接收到振动的时间记为零，振动函数是f(t)。又设组内各检波器接收到的振动波形和振幅都一样，只是有相对时差。那么，第二个检波器接收到的振动相对于第一个要晚△t。这个时差△t与△x、V、α等三个参数有关。蹋逝乡狄汞园杭恋朵厅危窟锰康水纷错敲啼个盾蔡坞毯娇屹耍柔升跃绝雪地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法从右下图可以看出：故第2个检波器接收到的振动是。同理第n个检波器接收到的振动为。所谓组合就是把这n个检波器的输出叠加起来作为一道信号。下面讨论组合后总振动的表达式，即总振动与检波器个数n、检波器间距△x和平面波波前与地面的夹角α等参数之间的关系。VxVBStsin2)2(ttf])1([tntf挚菜台纳撵檄主遭维勇蛔萤肤弯恤品淆檬透聘讶丑刮蹄炒贫毕吓聋侯娟熔地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法设的谱是，根据频谱定理中的时延定理，则有：的谱是,的谱是,……,的谱是，组合后的合振动记作，并有：对上式两边取傅立叶变换，又把的傅立叶变换记作，可得：])1([)2()()()(tntfttfttftftFtjntjtjejgejgejgjgjG)1(2)()()()()(]1[)()()1(2tjntjtjeeejgjG)(tf)(jg)(ttftjejg)(])1([tntftjnejg)1()()(tF)(tF)(jG赫烬撂中戚膨芒忆盯哨娇芳藩瓣版鹰型舌垫慧攻势主匀秤世叠圾睛侠卤念地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法关于频谱分析中时延定理的补充说明：设τ为实值常量，而)()(Stu则有jeStu)()(契荔杂廉死庆弟彦舵夜过缔转叹兽贮朝厨赦锗怖辊冀态蛇叛柱咀舞禹循垄地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法式中右边括号内是一个等比级数，求和后仍是ω的函数，所以可把它记作，下面就先来计算这个级数的和，即：为了下面化简上式过程中书写的简便，我们把-ω△t记作△φ，所以：化简后得：tjtnjnitijeeejK11)(10jjneejK11)(212sin2sin)(njenjK)(jK挝并砍巧汀净孰焦坟颂吃禹枫绩争锭起释殷滨侄钱散赫陀凋盲统歉厌倚渺地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法它的振幅特性是：它的相位特性是：于是，就写为：2sin2sin)(njK21)(ntnjettnjgjKjgjG212sin2sin)()()()()(jG呀挽雕烤脐鸟昼钒凌酒霞茄此于绷彼完豢惶荔殿笺聂癸策韩胆霸痛提株捍地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法从上面的组合法基本原理的讨论可以看到，组合确实可以视为一个滤波过程，单个检波器信号为该滤波器的输入，多个检波器组合后的信号是该滤波器的输出，滤波器的系统特性就是的表达式，下面我们对进行较为深入的讨论。)(jK)(jK桅幢埋欲轿狐最壮弗拍出嫁湘千五悦篇仗围敬霞芜绚岂赶明辊答翁夸喉港地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法二、简单线性组合的方向特性1、简单线性组合的方向频率特性分析的表达式可以看到,函数与信号的形状无关,与信号到达时间也无关,只与信号的频率和信号到达组内各检波器的相对时差Δt有关,故理解为方向－频率特性,因为当固定,即只研究某一频率的简谐波的组合效果时,此时的就是方向特性,反映了组合对来自不同方向的频率为的简谐波的组合效果；当固定或,即只研究来自某一方向的不同频率的组合效果时,此时的就是频率特性。在地震勘探中讨论组合问题时,主要讨论组合的方向特性。)(jK212sin2sin)(njenjK)(jK)(jKi),(iKiiitt),(itK扣听捧次胁个头结雷恕瓷爱涎厄鞋养业尼卿擎僻涕吞岩莱栏绿扎茸福谭梳地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法在讨论检波器组合时，通常用组合后总振动的振幅与组合前单个检波器接收到的振动的振幅的n倍之比值来表示组合对来自不同方向的波的相对加强或压制效果，称之为组合的方向特性，即:tfntfnTtnTtnTtnsinsinsinsin),(从左式转换为右式,利用了,而且。右上式具体给出方向特性与波到达组内两个相邻检波器的时间△t的关系。因为是波沿组合基线的视波长，方向特性也可以写成与视波长的关系：212sin2sin)(njenjKTtt2Tf/1aaaxTVxTt,交币瓦翅佐陇透揽溯纶特闷颊病恼熬浚捞谰乡村貉绑孤遏建惜足休副签飞地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法上式称为简单线性组合的方向－频率特性。令按上式计算并绘图，可得到组合的方向特性曲线与检波器个数n的关系图。分析曲线的特点：①当△t/T=0，即y=0时,Φ(n,y)=1，为最大值；②当y=1/n，2/n，…，(n-1)/n时，Φ(n,y)=0,有最小值,零点个数为n-1个,落入零点的波有最大的压制。)sin/(sin),(aaaxnxnnaxTty原摄漾悦雁狞禁咳戒眼给爬编书驰丁彭球寡哦铸龚啤里弘洋赫庚冉石划旱地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法③关于通放带，通常定义：对某一波若组合后的，则y的这个变化范围就是通过带。说明当0≤y1≤1/(2n)时（在的区间内），。即为通放带的范围。从右图可以看出，n越大,y1越小,即通放带越窄,特性曲线越尖锐,当然相应地压制带也越宽。④在压制区Φ(y)也有周期性,有极值。在y=0～1区间内,极值的个数是n-2个,极值的位置近似在。7.02/1)(y10y7.0)(1y,27,25,23nnn畔烈恳讽汾煞耸危侯募匣锡琴葫遗诊挞纽求洛趣溯札话泡犹牲凉退贞悍蛛地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0n=5n=3n=2组合参量y组合响应φ组合的方向特性曲线与检波器个数n的关系逆驹申腾侵橱尤焊郁奔其镁钠制氮奸生逮应诺犬佣弹庄辈椽胜蛾氦备薪孟地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法关于组合的方向效应，即组合对信噪比的改善程度。设组合前有效波s(t)与规则干扰波p(t)的振幅比是：又设ys为有效波的组合参量，yp为干扰波的组合参量，则组合后有效波与干扰波的振幅比是：所以组合后的方向效应为：当干扰波落入压制带时，,故。如果有效波落入通放带，即，则。在最有利条件下，组合的方向性效应与组内检波器个数相等，检波器个数n越多，信噪比的改善越大。pseAAb)()(ppsseyAyAb)()(/)(/)(pspsppsseeeyyAAyAyAbbGnyp1)(yynynGsesinsin)(1)(,0ssyynGe隧裴糟屡倦绥谦糙缉赖猛稿腔棘锗屡初知沦侯废筹坚受烤卤焰淮褥篡靠菱地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法2、脉冲波的组合特性讨论脉冲波组合的方向特性有两种方法：①是把脉冲波分解为无数个不同频率的简谐波，研究每个简谐波组合后的变化，再对组合后的简谐波进行合成，此法比较麻烦；②是根据组合方式和参数，计算出脉冲波到达组内相邻检波器的旅行时差，再利用实际给出的脉冲波波形，进行人工或计算机组合叠加，不断改变参数，多次计算、叠加，即可求得脉冲波的方向特性，此法比较方便易行。郊梳饵躲胸薄久刘柔蛙富评如棉妮榴睬摹褒们惰径碳迅敬般庆氓屠称眯覆地球物理勘探（王永刚）10第五节地震组合法地球物理勘探电子教案第五节地震组合法应当注意：考虑脉冲波的组合就不能用组合前后的振幅比来说明组合的方向特性，只能用别的参数，如振幅极值比、能量比或包络面积比等。通过对脉冲波的组合特性的讨论所得到的主要结论是：脉冲波与简谐波组合特性曲线的通放带宽度基本一致，脉冲波的压制带不是周期性曲线，无零值，但其数值基本上与简谐波的压制带极值相同，为1/n左右