[发明专利]一种时频斜率可控的非线性扫描信号的方法及系统

说明书

本发明提供了一种时频斜率可控的非线性扫描信号的方法及系统，属于地球物理勘探领域。该方法首先获得时频斜率可控的非线性扫描信号，然后在初始频率、终止频率、扫描时长相同的情况下，通过控制可控震源车的重锤下落频率生成扫描信号的频率，通过控制可控震源车的重锤与地表撞击产生的能量生成扫描信号的振幅，进而生成时频斜率可控的非线性扫描信号。本发明解决了非线性扫描信号因受到起止频率、扫描信号持续时长等因素的限制，时频曲线的斜率的变化趋势不能自由控制的问题，能够根据不同的地质条件，生成不同时频斜率的扫描信号，从而比常规非线性扫描信号更加灵活的突出地层优势频段或者补偿高频信息，达到了对常规非线性扫描信号优化的效果。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种时频斜率可控的非线性扫描信号的方法及系统，可应用于可控震源地震勘探中扫描信号的子波设计。

背景技术

可控震源不仅是一种安全环保的人工激发震源，它同时具有良好的可控性，其子波频率和振幅可以经过人工设计，从而达到提高地震数据采集质量的目的。随着交替扫描(Flip-Flop Sweep)、滑动扫描(Slip-Sweep)、独立扫描(ISS,Independent SimultaneousSweeping)，高保真扫描(HFVS,High Fidelity Vibratory Seismic)等采集技术的发展，可控震源地震勘探的采集效率也变的更高。

与炸药，气枪等其他人工激发震源所发出的持续时间很短的窄脉冲信号不同，可控震源所发出的信号为频率随时间连续变化的扫描信号。扫描信号持续时间很长，通常大于20s，从而保证深层信号能量强度可以满足勘探的要求；后续将接收到初始震动记录与震源激发出扫描信号进行互相关，可以将长的初始震动记录压缩成与炸药震源相似的短地震记录，该压缩过程等同于扫描信号的自相关生产的klauder子波与地层反射系数的褶积，所以对扫描信号分辨率进行评价，可以通过其自相关klauder子波分析，自相关子波的主旁瓣比越大，可以说明相应扫描信号的分辨率也越高。

扫描信号通过不同的时频曲线的设计，可以分为线性扫描信号，和非线性扫描信号，其中非线性扫描信号又可以分为伪随机扫描、反线性扫描、平方扫描、平方根扫描、指数扫描等(Baeten G,Ziolkowski A.The vibroseis source[M].Elsevier Science Limted,1990)。线性扫描信号瞬时频率随时间呈线性增长，每个频段的出现时间都形同，其设计简单，操作难度不高，易于实现。

目前，国内可控震源地震勘探项目大多采用线性扫描信号(王洪体，庄灿涛，薛兵等。精密主动地震监测[J].物探装备，2001，11(1)：9-15；刘希庚，崔仁胜，王洪体。用Wigner-Hough变换检测精密可控震源信号[J].地震，2013)，33(3)：33-42)。然而线性扫描信号由于频率变化单一，所有频段的能量都相同，导致其频率成分不能自由的适应复杂的地质环境，尤其是难以满足实际勘探中对于低频能量的要求，从而影响勘探深度和自相关Kluader的分辨率。因此需要引入非线性扫描信号，突出满足地震地质情况的某一优势频段能量，提高地层的分辨能力；对于高频衰减严重，对信噪比影响很大的特殊工区，可以通过增强高频成分达到高频补偿的作用。

然而常规的非线性扫描信号，一旦初始频率，终止频率，扫描时长，等参数确定后，随之其不同时刻的时频曲线斜率也确定了，其不同频率成分的能量分配强度也随之确定，目前还没有技术可以解决非线性扫描信号时频曲线斜率不变的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种时频斜率可控的非线性扫描信号的方法及系统，解决非线性扫描信号时频曲线斜率不变的问题，能够控制时频斜率的变化，自由地分配扫描信号不同频段的能量，从而可以灵活地适应不同地质条件对地震波场频率成分的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：