应用复小波定义探地雷达相位

Hilbert变换为基础的信号分析方法丰富了探地雷达的观测参数,为数据处理提供了更多依据。Hilbert变换针对的是“窄带”信号,对噪声非常敏感,而探地雷达信号不可避免存在噪声,且在频散介质中传播发生频散,其信号有一定的带宽。应用时一频性质较好的小波变换定义相位,较好的克服了这些问题,该方法采用连续复小波变换将探地雷达信号分解为实部和虚部,进而定义相位。     

理想频散关系在地质雷达剖面正演合成中的应用

通过分析时域有限差分（ＦＤＴＤ）法的特点和高频电磁脉冲在Ｙｅｅ网格中的传播规律,导出了适于地质雷达正演的理想频散关系。该频散关系即考虑了ＦＤＴＤ法的收敛性和稳定性,也考虑了高频电磁波在Ｙｅｅ氏网格中的传播特点。数值试验表明,这一关系能有效压制频散现象,真实反映地质雷达波在地下介质中的传播规律。将之用于实际计算,取得满意效果。     

三维频散介质中地质雷达信号的FDTD数值模拟

考虑频散介质的电磁波传播,引入随频率变化的电位移矢量D,并对电场强度E和电位移D进行标准化。开发出一种计算介电常数随频率变化满足Debye关系的频散介质中麦克斯韦方程的时间域有限差分（FDTD）解法,并编写了相应的计算原代码。在边界部分引入假象的介电常数和磁导率,实现了边界的无反射吸收,避免了Berenger完全匹配层中场分裂过程,提高了计算效率。计算实例可以看出频散介质中波的传播情况。     

地质条件复杂地区瑞雷波勘探正演模拟

为研究复杂地质条件对瑞雷面波频散曲线的影响,采用有限差分地震数值模拟方法,对3种模型进行正演模拟,得出了某一时刻的波场快照与单炮记录。对模拟记录进行频散分析的结果表明:单层均匀介质没有频散现象;起伏地表两层均匀介质的频散曲线相速度只和介质本身的参数有关,不受地形的影响;水平地表含软夹层介质中,瑞雷波频散现象非常明显。      

频散介质中的瞬变电磁响应特征和反演特性分析

真实大地固有频散特性,较强的频散效应叠加到瞬变电磁响应之中,会给传统的数据处理手段带来困难.目前考虑频散效应的瞬变电磁数据多参数联合反演解释方法,具有显著的多解性和初始模型依赖.为分析这种现象产生的原因,并探究可能的解决途径,这里首先引入Cole-Cole模型,结合数字滤波方法实现了频散介质中瞬变电磁响应的正演,通过与...     

非均匀饱和土中Love波的传播特性

基于Biot的横观各向同性饱和孔隙介质模型,考虑孔隙介质的非均匀性,导出了均匀饱和土半空间上非均匀饱和土层中Love波的复频散方程,并提出了复方程的迭代解法.以均匀弹性半空间上非均匀饱和土覆层为例,进行了数值计算,讨论了Love波的频散和衰减特性.     

Matlab环境下瑞利波有限差分正演与曲线绘制

以瑞利波频散方程为出发点的Abo-Zena传递矩阵等方法,只能研究层状介质中瑞利波的传播特性,对于非层状介质,传递矩阵无能为力。因此,不得不考虑有限元、有限差分等方法。根据弹性动力学方程,采用交错网格有限差分方法对均匀弹性半空间介质进行全波场模拟,并在Matlab环境下实现编程计算,再现了瑞利波在近地表的传播状态,实现了地震剖面曲线的正振幅充填问题,从而获得了类似野外地震勘探的剖面记录。模拟结果表明,采用一阶差分格式所得到的地震记录存在较严重的数值频散,在采用有限差分法研究瑞利波"之"字形成因时,须尽量压制数值频散现象,才能获得更接近实际情况的频散曲线。      

矿井地质雷达正演中的两个理论问题

从麦克斯韦方程组出发,建立了矿井地质雷达的时域有限差分法(FDTD)数学模型,导出了理想频散关系和超吸收边界条件.理想频散关系能真实地反映雷达波在地下介质中的传播规律,压制数值频散现象超吸收边界条件能有效减小截断边界的伪反射,提高正演精度.将之应用于实际计算,取得满意效果.     

粘弹介质勒夫波频散曲线研究及应用

研究表明,与瑞利波方法相比,勒夫波具有频散曲线求解更加简单、数据信噪比更高、频散曲线反演对初始模型的依赖程度更低等优点,已开始在众多领域得到应用和推广。但还存在一些亟待解决的问题,比如在实际的地球模型中,地层介质是具有粘弹性的,尤其是近地表第四系软土对地震波的吸收衰减作用更为显著。因此,开展粘弹介质勒夫波理论频散曲线研究具有重要的现实意义。本文通过求解频散方程获得勒夫波理论相速度频散曲线,采用高阶有限差分模拟得到粘弹介质情况下的勒夫波单炮记录,并从中提取对应的频散曲线。通过理论模型提取得到频散曲线与理论频散曲线相对比,证明了本文频散曲线计算的正确性,并讨论了粘弹性介质对勒夫波频散曲线的影响,介质的粘弹性会导致勒夫波相速度的高频极限要比完全弹性介质的相速度略高。然后,通过最小二乘法反演,验证了算法程序的稳定性和可行性,结果表明采用粘弹介质频散曲线反演所得横波速度精度更高,最后通过野外实际数据反演结果进一步验证了本文方法的有效性和实际应用效果。     

油气界面上的法向反射系数频散特征研究

地震波在地下介质传播时流体对波的传播有很大影响,利用孔隙介质中的平面波反射系数可以较好的进行描述。本次研究采用基于渐近分析理论的法向反射系数渐近方程,通过建立上层饱和含油、下层饱和含气和上层饱和含气、下层饱和含油的砂岩可渗透孔隙介质模型,开展反射系数频散特征研究,对比分析基于等效介质、孔隙介质和渐近分析三种理论在饱含油气可渗透分界面上法向反射系数频散特征,并对比分析基于孔隙介质和渐近分析理论的反射系数频散对渗透率的敏感性。研究表明:在地震频带(0～100 Hz)内,该反射系数渐近方程在上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面上反射系数增加15%,变化明显;当渗透率从低渗透率到高渗透率时,其反射系数增加12%,也有明显变化。从而可以用来识别上层饱和含气、下层饱和含油可渗透界面。因此,基于孔隙介质渐近分析的反射系数方法可用于研究饱含油气可渗透界面上反射系数频散特征,从而为油气识别提供了很好的理论和依据。     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

探地雷达有限元数值模拟及衰减特性探讨

从Maxwell方程组出发,推导了带衰减项与不带衰减项的探地雷达(GPR)有限元波动方程。利用matlab平台编译了二维GPR有限元正演模拟程序。通过对典型模型例子的模拟分析,给出了GPR电磁波衰减比的概念及其计算公式,加深理解了GPR电磁波在不同介质中的传播特性。在GPR正演模拟中,必须考虑衰减项的吸收作用,得到的模拟结果更符合GPR电磁波在地下介质中的传播规律,更有助于理解和掌握地下介质中探地雷达波的传播规律,对探地雷达资料的地质解释具有更好地指导意义。     

三维介质中探地雷达(GPR)波传播逐段迭代射线追踪方法研究和应用

基于F erm at原理和Sne ll定理对三维任意界面情况下的两点间GPR波传播射线追踪问题进行了研究,采用了一个适用于任意界面情况下计算反(折)射点的一阶近似公式,从任意给定的初始路径出发进行逐段迭代计算,给出了三维逐段迭代射线追踪算法的计算格式,并进行了三维介质下射线追踪计算。结果表明计算速度相当快,且其计算精度可以根据需要达到任意要求。在此基础上,根据雷达波传播规律,考虑每一段的能量损失。根据地质雷达的发射子波,最终获得三维介质中雷达波传播和接收记录。并将结果应用于实际剖面拟合中,提高了解释的精度。     

基于传输线法模拟探地雷达在多层介质模型中的传播

数值模拟是研究探地雷达电磁波在多层介质中传播规律的有效手段,传输线算法是一种基于Huygens原理的时域分析电磁场方法。这里阐述了TLM方法的基本原理及基本关系式,用TLM方法对多层介质进行了正演模拟,将模拟结果与FDTD方法合成结果进行了对比,结果表明了TLM用于GPR正演计算的正确性及有效性。应用该算法对已有模型进行了定性分析,验证了随着介电常数和电导率增大,雷达电磁波衰减加快的结论。     

DISECA – A Matlab code for dispersive waveform calculations

The propagation velocity of certain elastic waves (so-called surface waves) in vertically inhomogeneous materials is dispersive. The dispersion determination is however frequently ambiguous. To verify the signal analysis reliability and to estimate the dispersive character of the waves an algorithm for dispersive waveform calculation was designed. It is based on the summation of frequency components, with shifts corresponding to the velocity dispersion and distance. The knowledge of physical parameters of the medium is not required. The resulting waveform only contains an individual dispersive wave of the selected mode, thus being particularly suitable for testing of methodologies for dispersive wave analysis.     

离散介质中地震波传播的本构问题

实际地球介质是相当复杂的.基于均匀的、连续介质模型建立的弹性波动理论可能导致对地球结构地震响应的不当解释, 有时可能是错误解释.由于没有更接近实际地球介质模型的波动理论, 许多有用的地震信息因得不到合理解释, 被作为噪音处理了.从等效介质角度来看, 储层介质可以划分为弹性区、粘性区、空白区(空白区是由孔隙、裂隙、结构面产生的介质性质弱化区) 组成的离散介质.在局部平均思想的指导下, 利用区间内聚定理建立起离散(储层) 介质的本构关系, 为建立更接近实际地球介质模型的波动理论提供了力学基础.