基于空间自相关法的微动数据处理方法研究

摘要

微动探测技术与钻孔探测、瞬变电磁探测和三维地震探测等方法相比，具有布置方便、观测容易、分辨率高等特点，成为一种预测地层构造的重要手段。其原理是通过提取瑞雷波的频散曲线，以获取地层构造信息。由于实际测得的微动信号属于原始数据，往往包含有周围的干扰噪声，为了从原始数据中获得微动信号的频散曲线，必须对采集到的原始数据进行数据处理。因此，本文主要针对微动信号的正演模拟和数据处理展开研究，具体的研究工作和成果如下：
　　一、通过研究微动探测原理，以及不同的探测方法，确定研究方向为基于空间自相关法的天然源微动探测技术。
　　二、研究基于弹性波动方程的正演模拟算法，给出二维交错网格有限差分法的数学方程。建立均匀半空间和层状半空间地层模型，对不同模型地层中微动信号的频散特性进行模拟分析，结果与实际地层吻合。通过对微动信号的正演模拟，可以在数据处理的时候，准确的剔除其它类型波的影响，更加有效地提取微动信号的频散曲线，提高实际微动探测的精度。
　　三、针对微动信号数据的特点，研究数据预处理方法，并根据空间自相关法中数据处理方法提出基于导数外推的微动信号谱估计算法，通过实验证明该方法在提高精度方面确实有效。对实测信号的数据处理，提取出不同位置下微动信号的频散曲线，并运用半波法进行地层结构的粗略反演，结果与实际地层分布基本吻合，验证其在陷落柱探测方面的工程价值。
　　四、在LabVIEW虚拟仪器平台上设计了微动信号数据处理的软件，实现微动信号数据处理过程的可视化、便捷化，并通过实例验证软件的可行性。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究背景和意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 论文研究内容与结构安排

第二章 微动探测技术

§2.1 微动探测原理

§2.2 微动探测方法

§2.3 空间自相关法原理

§2.4 本章小结

第三章 微动信号的正演模拟

§3.1 微动信号的波动方程

§3.2 交错网格有限差分法正演模拟

§3.3 微动信号模拟结果

§3.4 本章小结

第四章 微动信号的数据处理

§4.1 空间自相关法数据处理

§4.2 数据采集

§4.3 微动信号预处理

§4.4 导数外推谱估计算法

§4.5 微动信号频散曲线提取

§4.6 实测数据分析

§4.7 本章小结

第五章 微动信号数据处理的软件实现

§5.1软件实现技术

§5.2 软件界面及功能

§5.3 实测数据的软件实现

§5.4 本章小节

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间取得的成果