[发明专利]基于伪随机信号的时间域叠加面波探测方法

说明书

本发明公开了一种基于伪随机信号的时间域叠加面波探测方法，步骤1、获取伪随机信号，获取的所述伪随机信号必须有方向性，伪随机信号为全频带分布或者频带范围在1Hz‑1000Hz内；获取伪随机信号的方式为汽车的振动噪音、流速为大于2m/s河流的振动噪音或人为加载的振动噪音；步骤2、将获取的伪随机信号进行t‑p变换，获得时间‑速度域的信号；步骤3、对获得的所述时间‑速度域信号在时间‑速度域进行叠加，即在时间域进行一次傅立叶变换，将时间域转换为频率域，获取频率‑速度域信号。本发明优点体现在探测精度高，一致性好，在同一点，不同时间测试获得的速度其误差均小于10%，精度十分高，可以作为检测用的有效测试手段。

技术领域

本发明涉及工程勘察与工程质量无损检，尤其是涉及基于伪随机信号的时间域叠加面波探测方法。

背景技术

工程勘察与工程质量无损检测中，波速是一个十分重要且十分稳定的参数，其对于地质构造的表征以及对于目标体特征的表征受外部干扰影响较小，获取的信号稳定，是一种重要的探测与检测手段。尤其在工程质量无损检测中，速度受外界气候、环境等因素变化不大，因此相关工程的速度在一定时期内不发生变化的话，其速度是稳定的，因此利用速度对工程的质量进行相关评价也是一种重要的检测技术，如利用速度等的提升来评价回填灌浆质量等。

面波则是一种无损的、通过地面获取地下一定深度内速度分布的重要手段，目前常用的主要为锤击瞬态面波探测和天然源面波探测，但二者均存在一定的问题，不足于满足目前对探测的相关要求。

瞬态面波方面，一般炸药不再应用于面波探测，而锤击的面波探测技术有效深度一般均小于30m，尤其在土层中有效深度一般小于20m，且相关频散谱较宽，导致深度速度拾取十分不稳定，在工程中的应用受到极大的限制。

天然源面波技术方面，虽然探测深度较大，但是观测系统排列复杂，一般要求三维排列，这种排列对坐标要求极高，且布置时间较慢，对观测时间要求高。一个点的天然源面波探测，一般用时均大于1h，且这种布置在多数场地是不满足的。如采用拟线性排列等方式，在理论与实际中其获取的速度均有一定的误差，这些都导致该项技术在实际工程勘察与质量检测应用过程中无法大规模推广。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于伪随机信号的时间域叠加面波探测方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于伪随机信号的时间域叠加面波探测方法，包括下述步骤：

步骤1、获取伪随机信号，获取的所述伪随机信号必须有方向性，伪随机信号为全频带分布或者频带范围在1Hz-1000Hz内；获取伪随机信号的方式为汽车的振动噪音、流速为大于2m/s河流的振动噪音或人为加载的振动噪音；

步骤2、将获取的伪随机信号进行t-p变换，获得时间-速度域的信号；

步骤3、对获得的所述时间-速度域信号在时间-速度域进行叠加，即在时间域进行一次傅立叶变换，将时间域转换为频率域，获取频率-速度域信号。

所述流速大于2m/s河流的振动噪音在0.5Hz-50Hz之间。

本发明优点体现在以下几方面：

（1）探测效率与探测深度的综合优势大：传统探测工作方面，探测深度和探测效率一般存在一定矛盾。如锤击瞬态面波技术，探测效率高但探测深度浅，天然源面波探测深度大但探测效率十分低，而本发明则较好的解决了这一矛盾。

相对于传统的锤击瞬态面波探测，如在近似横波波速约150m/s-300m/s的土层中，常规锤击瞬态面波的有效探测深度一般小于20m，而本发明有效探测深度约在60m至70m之间。而在相关的岩石地层中，根据排列大小，相关探测深度可超过上百米，但工作效率并未过多降低。