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第4章 地震勘探组合法

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第四章地震勘探组合法
当单个检波器接收到的振动是振幅为 A0,初相位为0的简谐波 f t A0 sin w1t,则 n个检波器线性组合的输出 F t 可写成: n sin n -1 2 F t A0 sin wt 2 sin 2 上式的物理意义是: n 个检波器组合后的总输出也是同一频率 的简谐波,其相位与组的中心处的检波器接收到的振动的相位 n 2 相同,而总输出信号的振幅为: A = A0 sin 2 sin
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◙4.1 检波器简单线性组合 4.1.1 检波器简单线性组合的滤波方程 1、组合系统相当于一个滤波器,组合输出信号F(t)的频谱 G(jw)等于输入频谱乘以滤波因子K(jw) 。
G jw g jw • K jw

2、函数K(jw)与信号的形状无关,与信号到达时间也无关, 只与信号的频率有关,以及信号到达组内各检波器的相对 时差有关,即只与组内距和组合点数有关,所以 K(jw)表征 了组合的固有特征,称之为组合的方向频率特性或组合特 性。
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组合不但可以压制规则干扰波,还可以压制随机干扰。 组合法原理: 若反射界面很深,则反射波到地面时,与地面的夹角特 sin 别小(因为深层速度很高,浅层速度较小 1 V1 ,所以一 sin 2 V2 般认为有效波近似垂直出射)。 有效波近乎同时到达检波器,几个检波器的信号加在一 起做为一道输出则因同相迭加振幅显著加强。 而干扰波多出现在浅层,传到各个检波器的信号有先有 后,迭加时就不同相反而被削弱,若△t 干 正好是波的半个周 期时,则干扰波就认为相互抵消了。
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◙4.1 检波器简单线性组合 4.1.1 检波器简单线性组合的滤波方程

当我们只研究某一特定频率wi 的简谐波的组合效果,这时 K(jw)就是方向特性 ,反映了组合对来自不同方向的频率为 wi 的简谐波的叠加效果。当我们固定 △ti ,即只研究来自某 一方向的不同频率的组合效果,这时K(jw)就是频率特性。
t T
t T
物理意义:当波的时差为周期的整数倍时,波也得到最大加强。
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3、
t
1 2 n -1 , , , T n n n
0
n=3
零点
n=2
n=4
t T
t T
t T
n=9
n=10
n=20
t T
1 ~ n -1 n
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即 A 是与 和 n有关,其中 的振幅 A w x sin 。这就表明总振动 V 与波的入射角 有关。在反射波法中,从深层水平界面
来的反射波近垂直入射到地面( 0),这时 A nA0,即总振 幅增加了 n倍,有效波得到加强,而对其它 角较大的干扰波,则 相对地受到压制。 为了更清楚地了解组合的这种相对加强或压制作用同波的入射角
5、组合距的选择原则。
6、方向特性图形特点以及方向效应。 7、地震勘探中随机干扰的特点。 8、统计效应的定义及结论。
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为了设计出压制干扰波的方法,首先就在分析有效波和 干扰波的差别。 组合法是利用有效波与干扰波在传播方向上的差别而提 出的压制干扰波的方法。 1、野外检波器组合:将分布在一定范围内的多个检波器联结 起来,将其接收到的地震信号叠加在一起作为一道地震信号 记录下来。 2、野外震源组合:将分布在一定范围内的多个炮点同时激发, 或将同一记录道接收到的不同炮点激发的波叠加在一起,作 为一个震源来的波。 3、室内组合(混波):将若干相邻记录道的信号按一定权系 数叠加起来作为一道新的记录道。
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因为 可以用 w, x, , V 或 t, T 等参数来表示,所以 nw x sin sin 2V 方向特性也可表示成: n, w x sin n sin 2V t sin n 2 t t T 因为 w t , 则 n, T T n sin t T nw x sin 2Va V 因为 Va , 则 n, Va w x sin n sin 2Va
地震勘探原理
◙绪论 ◙第二章 几何地震学
◙第三章 地震数据采集
◙第四章 地震组合法原理 ◙第五章 多次覆盖方法 ◙第六章 地震波速度 ◙第七章 地震勘探资料解释 ◙第八章 几种专门的地震方法
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◙ 本章要点
1、组合法的分类及定义。 2、组合法压制干扰波的原理。 3、组合对反射波的作用(物理实质)。 4、各组合法的特点(优缺点)。
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1、
特性的图形示意
t T 0
1,
一次极值
n=2
n=3
n=4
t T
t T
t T
n=9
n=10
n=20
t T
t T
t T
物理意义:当波的时差为零时,波得到最大加强。
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2、
t T
1, 2,
1
n=3
二次极值
n=2
n=4
t T
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组合检波分为线性组合 、面积组合
1、线性组合:同一组内的检波器沿测线排列在一条直线上。 2、面积组合:同一组内的检波器在平面上按一定图形布置, 通常有矩形、星形。
线性组合
面积组合
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◙4.1 检波器简单线性组合 线性组合的基本假设: (1)检波器沿直线排列; (2)地震波是简谐平面波; (3)各检波器接收的信号的形状一样,只是时间延迟不同。 以f(t)为输入信号,以组合后的输出为总输出 输入f(t)→组合系统→F(t)(输出),在组合系统中,有几 个形状相同而相位不同的信号相迭加。 组合系统相当于一个滤波系统,对于干扰信号滤除,对有 效波加强。
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◙4.1 检波器简单线性组合 4.1.2 简单线性组合的方向特性 Direction Character
x nt sin w 1 sin n K jw 1 sin n f t 1 2 n n sin f t n n t x sin w sin 2
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◙4.1 检波器简单线性组合
由于时差很小,可以认为它们大致是同时接收到反射波,所 以组合后,两个反射波信号近似是同相叠加,叠加后,总振幅变 成2A。
注意:组合对于反射波来说,相当于不同位置,时 间几乎相同的波的近同相叠加,叠加(Stack)后,反射 波能量得到加强(Strengthen) 。
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t
x sin
,所以第二个检波器接收到的振动是 f (t t ),
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组合后的振动记作 F (t ),并有: F (t ) f (t ) f (t t ) f (t ( n 1) t ) 对上式两边求付立叶变换,把 F (t )的付立叶变换记作 G ( jw ), G ( jw ) g ( jw ) g ( jw )e jwt g ( jw )e ( n 1) jwt 即 G ( jw ) g ( jw )[1 e jwt e ( n 1) jwt ] 等式右边括号内是一个等比数列,记作 K ( jw ), n w t ( n 1) n -1 1 e njwt jwi t 2 e 2 jwt 则 K ( jw ) e jwt w t 1 e i0 sin 2 n w t sin ( n 1) 2 e 2 jwt 则有 G ( jw ) g ( jw ) K ( jw ) g ( jw ) w t sin 2 sin
、检波器数目 n、检波器间距 x等参数之间的关系,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 n A 2 之比: n, 来表示组合对来自不同方 nA0 n sin 2 向的波的相对加强或压制效果, n, 称为组合的方向特性。 sin
时,波得到最大压制。
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4、 0
t
T 2n 1 t 2n -1 , 2n T 2n

1

0.707 0.707
通放带 压制带
n=2
通放带 通放带 压制带 通放带
n=3
通放带 压制带 通放带
n=4
通放带 压制带
t T
t T
t T
物理意义:通放带边界为1/2n,组合个数越多,通放带越窄,压 制带越宽。这就是说,检波器个数越多,对干扰波压制范围越宽。
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◙4.1 检波器简单线性组合 4.1.1 检波器简单线性组合的滤波方程
第一个检波器接收到振动的时间记为零 , 振动函数数是 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,第二个检波器相对于第一个要晚 t,且 V 同理,第 n个检波器接收到的振动是 f (t ( n 1) t )。 设 f (t )的谱是 g ( jw ),根据时延定理,有: f (t t )的谱是 g ( jw )e jwt f (t 2 t )的谱是 g ( jw ) e 2 jwt f (t ( n 1) t )的谱是 g ( jw ) e ( n 1) jwt
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