[发明专利]一种土壤弹性波色散曲线的测量方法

权利要求书

1.一种土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

依据测量需求设计声源调频信号；

依据所测弹性波为水平横波或表面波，选择合适的地表声源与两个传感器的布置方式；

通过所述声源激励，两个所述传感器同步采集地面振动信号，计算两所述振动信号的短时互相关系数；

判断所述短时互相关系数的主瓣，确定互相关时延曲线；

计算并绘制土壤中弹性波的色散曲线；

当所述弹性波为表面波时，使用竖直点声源激励；

以所述声源为原点，垂直于地面的方向为轴向构建一柱坐标系，两所述传感器沿所述柱坐标系径向设置，且二者与所述声源的声程不同，信号采集方向与所述柱坐标系径向方向一致；

所述短时互相关系数定义如下：

其中，x₁(t)代表近端传感器信号，x₂(t)代表远端传感器信号，为x₂(t)的共复共轭，h(t)为选用的窗函数，τ为互相关时间，∈为窗时间；

求取两个所述传感器之间的预估时延，将所述预估时延标注于短时互相关系数图中形成直线，与所述直线最为接近的曲线即为所述短时互相关系数的主瓣，主瓣峰值所对应的曲线即为所述互相关时延曲线；

通过互相关或频谱相位的方法求取两个所述传感器之间的所述预估时延。

2.一种土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

依据测量需求设计声源调频信号；

依据所测弹性波为水平横波或表面波，选择合适的地表声源与两个传感器的布置方式；

通过所述声源激励，两个所述传感器同步采集地面振动信号，计算两所述振动信号的短时互相关系数；

判断所述短时互相关系数的主瓣，确定互相关时延曲线；

计算并绘制土壤中弹性波的色散曲线；

当所测弹性波为水平横波时，使用水平点声源激励，声源激励方向平行于地表；

以所述声源为原点，沿所述声源激励方向构成一直角坐标系，两所述传感器沿垂直于所述声源激励方向的地表布放，且二者与所述声源的声程不同，信号采集方向与所述声源激励方向一致；

所述短时互相关系数定义如下：

/

其中，x₁(t)代表近端传感器信号，x₂(t)代表远端传感器信号，为x₂(t)的共复共轭，h(t)为选用的窗函数，τ为互相关时间，∈为窗时间；

求取两个所述传感器之间的预估时延，将所述预估时延标注于短时互相关系数图中形成直线，与所述直线最为接近的曲线即为所述短时互相关系数的主瓣，主瓣峰值所对应的曲线即为所述互相关时延曲线；

通过互相关或频谱相位的方法求取两个所述传感器之间的所述预估时延。

3.根据权利要求1或2所述的土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，所述声源调频信号的调频频率为时间的函数。

4.根据权利要求1或2所述的土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，所述声源调频信号调频频率的变化率根据所述土壤弹性波色散的剧烈程度进行调节。

5.根据权利要求1或2所述的土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，激励信号通过功率放大器放大，且放大后反馈给激振器，所述激振器通过金属底座安装于地表，其中，激励时长根据所述激振器辐射效率进行调节。

6.根据权利要求1或2所述的土壤弹性波色散曲线的测量方法，其特征在于，所述互相关时延曲线与土壤弹性波色散曲线的关系如下：

其中，r为两个传感器之间的声程差，F^-1(f)代表声源的调频频率为f时所对应的时间，τ(t)为互相关时延曲线。