一种可模态分离的高分辨率频率-波数法及其工程应用

高分辨率频率-波数法是通过计算F-K谱从能量角度获取主导表面波频散信息的一种常用方法。然而,由于高模态瑞利波的能量通常低于基阶波的能量,因此难以分离多模态频散信息。本文通过建立多模态瑞利波模型,并讨论其相速度、波数和能量特性,提出一种可模态分离的高分辨率频率-波数法。通过增强F-K谱上的高模态能量,提取其多模态能量的局部极值,进而得到相速度点,对所有相速度点进行概率分布并拟合,得到多模态频散曲线。工程应用表明,改进的高分辨率频率-波数法能够较好地还原多模态瑞利波信息,通过对提取的多模态频散曲线进行联合反演,可以得到与工程钻孔结果匹配较好的剪切波速度结构。

利用微动高分辨率频率—波数谱法探测技术勘探地热资源

微动探测技术通过提取微动信号中面波频散曲线求取地下介质的横波速度结构,根据横波在不同深度地层中的速度变化,进行介质分层和构造识别。近年来,该技术凭借其绿色环保、抗干扰、勘探深度范围大的优势在资源勘探和工程勘探中崭露头角,而对于微动中频率-波数法的研究由于早前数据采集质量和数据处理能力的限制而受到制约,导致该方法良好的实际应用能力被低估。本文结合微动勘探实例介绍微动高分辨率频率-波数谱法的勘探方法,说明该方法的有效性和先进性。该实例中,使用微动探测技术在一处传统电法无明显异常、无法确定热储位置的区域使用三重圆形台阵布设一条7点测线,准确定位热储,采用高分辨率频率-波数谱法处理数据,微动剖面上视S波低速异常明显,边界清晰,以此为依据定位的热储成功打出热水,证实了该方法的有效性和可靠性;显示了此方法对异常敏感、分辨率高的优势。该方法可针对不同勘探条件灵活设计相应的观测台阵系统,操作简便,非常适合生产单位在城镇等干扰大、不可破坏的环境中开展工程、资源和环境勘探。

回转壳体中波传播特性研究的频率-波数谱法

基于快速傅里叶变换和最大熵谱法提出了一种频率 -波数谱法 ,并对某水下航行器尾部壳体的受激响应进行了分析 .运用这一有效方法 ,得到了振动波在该壳体中传播的波数、波速、波型和波的传播方向等重要信息 .针对壳体尾部模型的受激响应控制进行了试验研究 ,讨论了加强筋对振动传播的影响 .进一步用波动理论解释了加强筋的减振机理 .结果表明 ,采用当前的加筋方案对壳体结构的振动噪声控制。

航空金属薄板分层缺陷的频率-波数域超声相控阵全聚焦法成像检测

将超声相控阵频率-波数域全聚焦算法应用于304不锈钢金属薄板分层缺陷的检测中,采用两种型号的相控阵探头分别对厚度为1 mm和3 mm金属薄板的分层缺陷进行检测,比较了时域全聚焦和频率-波数域全聚焦两种算法的成像质量。结果表明:基于时域和频率-波数域的全聚焦算法均能够检测出金属薄板的分层缺陷,相对于传统时域全聚焦成像方法,频率-波数域全聚焦法成像检测具有分辨率高、伪像区域小等优点。

上海地震台阵的F-K分析

频率 -波数 (F- K)谱分析是地震台阵数据处理基本方法之一。采用该分析方法 ,可以从地脉动背景中提取有用的地震信号 ,提高地震的定位精度。本文列举了 F- K功率谱的不同计算方法 ,并将该方法应用于上海地震台阵所记录的地震事件。对地震和地脉动的 F- K分析结果得出 ,地震的方位角和慢度值分别对记录长度的分布呈线性特征 。

TI介质相移法偏移的求解垂向波数迭代法

横向各向同性模型是一种在沉积岩中很常见的模型,基于这种模型来讨论相移法偏移在其中的应用。在此之前,Kitchenside和王勇等都对此问题进行过类似探讨;他们分别用相位角采样和直接求解垂向波数来达到偏移的目的。对于相移法中相速度和相位角需要通过彼此来求取的问题,作者提出了一种新的逼近真实相速度的方法——迭代法。该方法既避免了相位角采样的计算量大的问题,又避免了直接求解垂向波数时公式复杂的问题。基于此,给出了TI介质相移法偏移的程序流程。理论试算表明,笔者所述的TI介质相移法偏移可以较好地对TI介质进行成像。

微动勘查方法及其研究进展

本文简要回顾了微动的发展历史,并着重介绍了微动勘查方法的原理、方法及其最新进展.当今,城市物探中传统的地球物理勘探方法越来越受到限制,微动勘查方法以施工简单、成本低、费时短、对环境没有任何影响等优点,越发显现出其优势.由于横波速度对煤层陷落柱、采空区等速度异常区反映敏感,微动方法对探测陷落柱及解决村庄覆盖区的煤层构造问题,具有得天独厚的技术优势和应用前景.

基于空间-频率-波数法的梁中分层缺陷定量检测

为了描述梁中Lamb波的传播特性并对梁中的分层缺陷进行定量检测,以铝梁为研究对象,分别从有限元仿真和试验两方面进行研究。采用基于Matlab和ABAQUS相结合的方法,构建含分层缺陷的铝梁三维有限元仿真模型。通过提取覆盖缺陷的矩形区域接收点的时域信号,对铝梁中Lamb波与分层缺陷的作用规律进行分析。讨论对称边界和自由边界两种条件下,波场幅值分布的一致性与差异性,并得到了入射波幅值在梁宽度方向上的变化规律。同时,搭建EMAT/激光检测系统对有限元仿真结果进行验证,发现二者具有良好的一致性。针对接收波形中复杂的时域信息,采用空间-频率-波数法对铝梁中的分层缺陷进行定位和定量评估。研究结果表明,从仿真和试验分析,采用空间-频率-波数法对铝梁中分层缺陷的测量误差均在6%左右。

十字交叉排列面波压制方法及应用

考虑面波特征和古龙断陷区地震资料面波强的特点,提出面波压制的十字交叉排列法.该方法将地震资料中的炮点线和检波点线重排后,进行三维Fourier变换;在频率—波数域滤波后,进行Fourier反变换,实现面波压制处理.古龙断陷区地震资料面波压制结果表明,十字交叉排列面波压制方法具有很好的保幅性和实用性,能够为地震资料保幅处理提供较好的叠前预处理方法,可以在深层地震资料处理中推广应用.

微动勘探方法技术研究及其应用

微动探测技术以其无需人工源、抗干扰能力强、便捷环保等优点,在城镇附近干扰较强、不可破坏的物探环境中优势突出。我们对微动理论及野外工作方法进行了系统的研究,自主编制了高分辨率频率-波数法处理软件,本文介绍了微动勘探技术应用的案例,通过提取频散曲线及视S波速度分层,刻画了地层的速度结构和地热异常特征,证实了微动勘探在地热资源勘查上有着较好的勘探效果,具有一定的方法优势和广泛的应用前景。

基于FK能量聚束的传感器阵列优化布设方法

针对地下浅层震源远场震动信号拾取的需求,开展了震动传感器阵列分布式优化布设方法研究;首先提出了一种基于频率-波数(F-K)分析的能量聚束算法,拾取了远场微弱的震动信号;其次,分析了能量聚束效果的评价指标;最后,利用MATLAB进行了仿真验证,得出了不同步站方式下模拟震源对应的功率谱,并对比分析了它们的聚束效果;经仿真结果表明,在远程震动信号拾取过程中,正六边形阵列这种布站方式聚束效果最好。

天然源面波勘探在市政工程中的分析与应用

文章简单介绍了面波与天然源面波的发展历程,通过对面波产生机理的分析、运算模型的推导,引导出天然源的勘探原理。通过结合市政工程实例介绍了天然源面波的采集方法,并分析了采集的影响因素。通过对空间自相关法（SPAC法）、频率-波数法（F-K法）的函数模型的推导,展现了面波速度的解析原理;并通过结合具体的工程实例,展示了天然源面波中两种主要的频散曲线解析方法的优劣。在此基础上,分析了天然源面波勘探的优势、展望了天然源面波勘探的应用前景。

基于二维等效声速的频域全聚焦超声成像研究

为了提高对碳纤维增强复合材料分层缺陷定位定量的精度,提出了一种基于二维等效声速映射的精准频域全聚焦方法三维成像技术。该技术首先将子矩阵的划分标准从激励点位置变为激励-接收间距,获得了一个新的全矩阵数据;然后将变换后的二维子矩阵变换至频域,根据深度和空间频率的变化推导出精准的二维等效声速映射,来匹配子矩阵数据中的收发分离信号,并结合角谱运算得到子矩阵频域重构图;运用快速傅里叶逆变换得到子矩阵聚焦图并将其融合得到全聚焦图像;最后运用多平面三维重构技术得到最终三维图像。结果表明,与传统F-TFM和F-SAFT算法相比,所提算法有效抑制了旁瓣效应的产生,双缺陷间距的定量误差缩减了20.31%,缺陷宽度定量误差分别缩减了5.43%和6.3%;当缺陷深度和双缺陷间距发生变化时仍可保证较高的检测灵敏度。

微动技术在堤坝渗漏探测中的应用

堤坝是重要的水利工程,其安全性至关重要。坝体渗漏是常见的安全隐患之一,对坝体渗漏位置、程度以及坝体结构变化的探测一直是重要的物探课题。微动勘探作为一种新兴的物探手段,应用范围正逐步拓展,通过某水库大坝渗漏检测实例,展示频率-波数法微动线性点阵剖面测量进行大坝渗漏检测的效果,该技术通过提取频散曲线及视S波速度成像,刻画地层速度结构并圈定异常,可实现对大坝渗漏快速精确的无损探测,具有一定的方法优势和广泛的应用前景。

天然源面波勘探技术在工程中的应用研究

介绍了天然源面波勘探发展的历史,技术特点以及几种数据处理方法,讨论了2.5Hz检波器在天然源面波勘探中各个阵型(采用三角型、L型两种)以及不同排列边长(三角型不同边长、L型不同边长)与勘探深度之间关系,并通过分析各种阵型在同等条件下所采集的信号,对比各个信号的分析结果,得出在天然源面波勘探中使用2.5Hz检波器的最佳阵型。

由地方台网记录确定远震信号的方位角和慢度

介绍一种新的适合于地方遥测台网数据处理的方法,估算远震信号到达台站的方位角和慢度.该方法是根据信号在各台站上的到时与台站位置矢量在信号传播方向上的投影之间的相关性的原理.实际分析结果表明,应用该方法对地方台网的记录进行处理时可以准确地计算出信号的方位角和慢度,并能准确快捷地对地方台网记录的远震信号进行解释.

微动在城区岩溶勘探中的效果研究

怀宁县月山镇附近为岩溶发育区,岩溶塌陷产生塌坑百余个,严重影响城市安全,因此探明该区地下地质情况尤为重要。以往在该区开展了高密度电法、瞬变电磁法和钻探工作,初步掌握了岩溶发育位置及特征。本次研究在前期工作基础上开展微动勘探剖面,通过频率-波数法从微动信号中提取面波,反演绘制速度-深度剖面图,分析剖面图并推测岩溶发育区范围及形态,研究微动方法在城区岩溶勘探中的应用效果。结果表明:微动勘探对地下岩溶有很好的反映,对已填充的溶洞也有明显异常表现;从微动速度-深度剖面上能够快速提取高、低速异常体的特征信息,对地质体进行分层及构造识别方面也有很好的效果。

微动技术在中深部地质勘探中的应用研究

微动勘探技术采集天然源信号,是一种通过计算地下介质中的S波速度结构,探查地质构造的物探新技术。该技术不受电磁干扰、绿色环保,分辨率高、探测范围大、经济高效,在城镇等人口密集区有着传统物探手段不可比拟的优势。目前该技术被广泛应用于地热资源勘探[1,2]、工程地质勘探等,但是研究地下深度不大,基本在300m以浅。我单位在高分辨率频率-波数法理论基础上,对处理方法进行了改进,将其应用于中深部地质勘探,最大探测深度接近2km,取得了良好的勘探效果。