检波器-大地耦合系统特性的振动力学解释、模态参数识别及其对地震资料的影响与消除

检波器-大地耦合系统处于地震数据采集的最前端,是地震采集中的基本问题."耦合是指两个系统之间的相互作用.检波器和大地的耦合是影响能量转换的重要因素之一,取决于两者之间接触的牢固程度,以及检波器的重量和接触面积等;该耦合系统中存在着自然谐振并有滤波效应"(R.E.Sheriff).多年来,对耦合响应的研究主要集中在理论研究以及检波器耦合效果对比两个方面,并以感性描述、现象罗列居多.笔者在研究过程中设计了检波器-大地耦合响应的测定方法,并实际测量了检波器-大地耦合响应.结果表明,检波器-大地耦合响应可以用"单自由度有阻尼的自由振动系统"来描述,涉及到"固有频率"以及"阻尼比"两个参数,并可用参数扫描法对其振动模态进行参数识别.当检波器埋置效果差时,耦合响应使得地震子波相位增加,分辨率降低;高频成分增加,信噪比降低(主要在高频端).根据测得的耦合响应对检波器接收到的数据进行"耦合反褶积",将地震数据"还原为"地表下数十厘米处的介质振动,从而消除耦合响应,可以增强地震信号的"保真度",提高信噪比与分辨率.由于地表介质的多变性,每一个检波器对应的耦合响应均不同,同一检波器组合中多个检波器的耦合响应存在一定差异;其中只要有一个检波器埋置差,其整体的耦合效果就会显著变差;因为耦合响应对地震数据的影响非常深刻并难以忽略,所以合成地震记录时也应该考虑耦合响应的影响.

检波器—大地耦合响应的野外规模测量与衰减方法

检波器—大地耦合响应是地震检波系统中非常重要的环节。如果不考虑自身滤波响应,检波器接收到的信号仅是"检波器外壳的振动",并不是"地表的振动"。而勘探的目的则希望接收到后者,二者之间的差异就是"检波器—大地耦合响应"。受技术条件的限制,尽管人们确知二者之间存在差异,也在实验室或者野外小规模地进行了一些试验性测试,但是野外大规模的"检波器—大地耦合响应测量"一直没有实现。在论证了测试方法的理论合理性后,发展了一项专利技术——"测耦检波器",实现了检波器—大地耦合响应的大规模、高效率野外测量及相应耦合参数的记录。同时,根据野外记录的响应参数,通过室内计算(解耦反褶积),可以有效衰减甚至消除耦合响应对地震数据的影响,提高高频信号的道间一致性,为提高地震数据的信噪比、分辨率,特别是高频微弱反射信号的识别能力提供保真度更高的基础数据。

检波器-大地耦合响应对地震数据的影响

检波器-大地耦合响应是地震检波系统中非常重要的一个环节.包含反射波等在内的地面振动必须经由检波器的机电转换,才能成为地震仪可以识别的电信号,然后进入数据记录系统.但是,严格地来讲,经过检波器机电转换之前的信号—如果刨除检波器自身滤波响应影响的话—是"检波器外壳的振动",不是"地表的振动";而我们希望接收到的是后者,不是前者,二者之间的差异就是"检波器-大地耦合响应".作者通过一项专利技术(测耦检波器),实现了野外施工中单点检波器耦合响应参数的规模测量与记录,并通过试验展示了挖坑埋置以及检波器外形、尺寸、质量等检波器性能参数因素对耦合响应乃至地震数据的影响.