[发明专利]基于微动三分量谱比VHSR的无损探测方法及应用

权利要求书

1.一种基于微动三分量谱比VHSR的无损探测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：采用二维小间距的方式布置三分量检波器，并采集地表微震动信号，采集记录时间不少于5min；

步骤2：分别计算各台三分量检波器所采集数据的VHSR曲线；它包括以下流程：

流程(1).对采集的原始数据进行基线漂移校正预处理；流程(1)对原始数据进行基线漂移校正顺序如下：顺序1.将原始数据按每2000个采样点分为一段；顺序2.分别对每段数据进行polyfit多项式拟合，得到拟合结果；顺序3.将每一段的原始数据减去该段的拟合结果，得到基线漂移校正后的结果数据；

流程(2).去除短时强干扰信号，获取相对平稳的微动信号；

流程(3).对信号进行分窗处理；分窗的时间长度T，设置为周期的整数倍，其中周期为频率的倒数；

式中，n为整数，f为频率，其中n取值为10～30；

流程(4).利用快速傅里叶变换得到分窗的傅里叶振幅谱数据；

流程(5).对分窗处理的傅里叶振幅谱数据，使用统计的方式分别得到各三分量检波器的垂直分量和N-S向与E-W向两个水平分量的傅里叶振幅谱数据；

流程(6).对N-S向与E-W向两个水平分量的傅里叶振幅谱数据进行计算得到合并的水平分量傅里叶振幅谱数据；流程(6)中对N-S向与E-W向两个水平分量的傅里叶振幅谱数据进行计算得到合并的水平分量傅里叶振幅谱数据，采用以下公式：

式中，H为合并的水平分量，NS为南北向的水平分量，EW为东西向的水平分量，f为频率；

流程(7).对垂直分量和合并的水平分量的傅里叶振幅谱数据进行直接比值计算，获得VHSR曲线；

步骤3：用MATLAB程序将各测点的VHSR曲线形成二维VHSR曲线等值线图和三维切片图：选择对VHSR量值进行取对数计算，VHSR量值取对数后成图突出异常范围，使异常的轮廓边界更清楚，有助于准确分析障碍物的位置；

VH_log(f)＝log₁₀(VH(f))

式中，VH_log为取对数后的VHSR的量值，VH为取对数之前的VHSR的量值，f为频率；

步骤4：根据二维VHSR曲线等值线图和三维切片图的异常特征推断解释异常目标体。

2.根据权利要求1所述的基于微动三分量谱比VHSR的无损探测方法，其特征在于：步骤1中二维小间距的方式是指根据探测目标体的尺寸采用50公分到5米的三分量检波器间距，确保三分量检波器覆盖到地下目标体，并按方便记录各三分量检波器安放位置的二维平面布置三分量检波器，采集时间在5-15min。

3.根据权利要求1所述的基于微动三分量谱比VHSR的无损探测方法，其特征在于：所述三分量检波器采用三分量高精度一体化数字地震仪。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述基于微动三分量谱比VHSR的无损探测方法的应用，其特征在于：用于在城市工程建设中浅地表或覆盖层深度范围内对工程建设有影响的地下障碍物或不良地质的探测。