一种基于时变偏振矢量旋转的纵波与横波分离方法.pdf

《一种基于时变偏振矢量旋转的纵波与横波分离方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·8·工业仪表与自动化装置2014年第5期一种基于时变偏振矢量旋转的纵波与横波分离方法刘保童(天水师范学院物理与信息科学学院，甘肃天水741001)摘要：给出了一种通过偏振旋转分离qP波与qSV波的方法，由计算机自适应地确定滑动时窗的长度。计算结果表明，3"-窗的长度为记录波形视周期的1．5倍时，可得到满意的分离结果。关键词：偏振分析；协方差；纵波；横波中图分类号：TP391．7文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)05—0008—02AnapproachofseparatingqPandqSVwavesviatimevariantpolarizationrota

2、tionLIUBaotong(CollegeofPhysicsandInformationScience，TianshuiNormalUniversity，GansuTianshui741001，China)Abstract：AnapproachofseparatingqPandqSVwavesviapolarizationrotationwaspresented．Thewidthofslidingwindowwascomputedbycomputerautomatically．Anumericalexperimentshowsthatthewindowwidthof1．5app

3、arentperiodsisthebestselection．Keywords：polarizationanalysis；covariance；qPwave；qSVwaveP0引言在多分量地震测量中，在每一个检波器分量上S记录了P波和sV波，从测量的数据中分离P波和SV波是多分量地震数据处理中的主要步骤之_1j一。分离方法有视速度法、截距时间法、偏振分Pd17，7析法等。为了成功实现分离，基于偏振分析的分离aF行波b行波方法应该是时变的，而时窗的确定是时变偏振分析图1P波和sV波的偏振方向中的一个关键问题J。该文给出了一种通过偏振由偏振方位的分析可得旋转分离纵波(qP波)与横波(

4、qSV波)的方法，采用自适应滑动时窗，而时窗的宽度是由计算机自动JP(zc。s卢+Hdsin)／Q(1)求取的。数值试验表明，将这种方法应用于井间地tsd=(一sinOLd+HdCOSOLd)／Q震数据，当滑动窗的宽度为记录波形视周期的1．5Pu=(一Zucos卢u+Husin卢u)／Quf2、倍时，能够得到满意的分离结果。ts=(一ZsinOt一HuCOSOL)／QfQdsinOLdsin+COSdCOS，¨1基于偏振旋转的P波和SV波的分离LQ=si’nsi‘n卢+COSCOS卢P波和SV波的偏振方向如图1所示。z轴表和z分别是下行z分量和上行z分量，和日示垂直分量，日表示水

5、平分量。PSP和s分别是下行日分量和上行日分量。显然，偏振旋转之前是下行P波、下行SV波、上行P波和上行SV波。应先分离上下行波。和是P波和z轴之间的锐角，和卢是sV波2利用滑动时窗计算偏振角和轴之间的锐角。首先，要确定时窗。采用过零点法确定时窗的收稿日期：2014一O1—13范围(，)，在程序中只需要指定过零点数NCZ，基金项目：国家自然科学基金项目(41264002)窗的宽度则由程序自动求取，从初至开始(的初作者简介：刘保童(1965)，男，博士，教授，主要从事数字信号处理与地震波场分离的教学与研究工作。值取小于初至的最大过零点出现的时刻)。如图22014年第5期工业仪表与自

6、动化装置·9·所示，选择NCZ=3，对应的窗宽为1．5倍的视周期。一求出偏振角后，令T．=+，进而确定下一个时窗。，)一夕—_=f＼一／i，2时面范b∞然后，根据时窗内的测量值计算偏振角。设图3合成记录TraseNo．280Z=(z)表示地震数据的垂直分量，X=()表示地震数据的水平分量，在时窗(T，)内，每一分量的均值为：N2N211n，Mxn(4)』’1Tn1N，N式中：Nl=T1／At，N2=／At，N=N1+Ⅳ2—1，At=采样问隔。令Z=(=一Mz)Ⅳ，X=(—Mx)，数aP波bSv波据矩阵M：f＼1／，构造协方差矩阵C如下：图4分离后的纵波与横波2TraseNo．28

7、01TraseNo．280C=E[MMT](5)根据矩阵理论CV=Vdiag(Al，A2)，V=[1，1，l，(6)式中：A，A为特征值(A≥A>10)，，l，是相应的特征向量，称为沿主轴方向的主特征向量。特征值(A，A)代表地震数据在偏振方向上的平均能量，线性偏振只有一个非零特征值，椭圆偏振有2个非零特征值。aP波bSV波矢端曲线的轨迹是椭圆，椭圆偏振信号的能量图5分离的下行反射波主要在主轴上，所以4结束语=arccos(1)(7)P波和SV波的偏振方向近似正交，取=由于多道测