[发明专利]一种海底地震仪垂直方向振幅分析方法

说明书

本发明公开一种海底地震仪垂直方向振幅分析方法。步骤1：基于海底地震仪，建立垂直方向上的质量‑弹簧‑阻尼耦合模型；步骤2：对步骤1的模型进行求解得到传递函数和垂直方向上的振幅；步骤3：基于步骤2的振幅，再根据实际情况建立振幅响应模型；步骤4：基于步骤3建立的振幅响应模型，分析提高系统响应的方法。本发明针对地震仪给出了设计原则，并没有深入探究具体的布设环境对于系统响应的影响以及在建模时忽视了背景噪声对于地震仪的影响，得到的结果只能表示海底地震仪在地震波作用下的响应的问题。

技术领域

本发明属于海底地震观测领域；具体涉及一种海底地震仪垂直方向振幅分析方法。

背景技术

通过在海底布设海底地震仪来探测远距离震源产生的地震波是一种良好的获取海洋信息的方法。在近海，海底地震仪除了想要探测的地震波，也会受到复杂背景噪声的作用。传统的海底地震仪设计成球状或半球状，通过耦合架布设于海底固-液分界面处，地震仪的大部分壳体都是处在海水中。由于海底界面多为松软的泥沙，水流的冲击或者地震仪本身的倾斜都会使得信号探测效果不明显，近海环境的复杂背景噪声更是制约了海底地震仪的探测距离。为了提高对远距离震源的信息获取能力，需要提高海底地震仪信号探测能力。目前对于海底地震仪信号获取能力的分析大多是以试探的方式通过实际的测试效果来判断，这种方式虽然可靠性高，但是成本太高，没有从理论上分析，形成不了具体的指导方针。通过建立模型从理论上分析影响海底地震波信号探测的因素，用来指导海底地震仪的设计和布设，对现如今海底地震观测有重要意义。

现有的方法或是针对地震仪给出了设计原则，并没有深入探究具体的布设环境对于系统响应的影响的问题；或是针对在建模时忽视了背景噪声对于地震仪的影响，得到的结果只能表示海底地震仪在地震波作用下的响应的问题。

发明内容

本发明提供一种海底地震仪垂直方向振幅分析方法，用以解决上述问题，建立固-液分界面处的海底地震仪耦合模型，考虑到各种复杂情况，具有普适性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种海底地震仪垂直方向振幅分析方法，所述分析方法包括以下步骤：

步骤1：基于海底地震仪，建立垂直方向上的质量-弹簧-阻尼耦合模型；

步骤2：对步骤1的模型进行求解得到传递函数和垂直方向上的振幅；

步骤3：基于步骤2的振幅，再根据实际情况建立振幅响应模型；

步骤4：基于步骤3建立的振幅响应模型，分析提高系统响应的方法。

进一步的，所述步骤1具体为，基于地震仪所受重力、地震仪所受浮力、地震仪所受地震波作用力、海水流动会产生附加质量、沉积层以及背景噪声作为六个因素的影响，建立了质量-弹簧-阻尼模型，所述附加质量表现为地震仪会带着周围的海水和沉积物一起运动。

进一步的，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：基于六个因素的影响建立固-液分界面处带入海底地震仪后的动态平衡方程；

步骤2.2：通过步骤2.1的动态平衡方程推导传递函数G(s)；

步骤2.3：通过步骤2.2的传递函数G(s)推导振幅。

进一步的，所述步骤2.1具体为，将六个因素的影响建立固-液分界面处放入海底地震仪后的动态平衡方程；