[发明专利]一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法

权利要求书

1.一种可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，该预测方法包括以下步骤：

1)获取任意近地表下可控震源施工过程中的参考信号、力信号、重锤加速度信号和平板加速度信号；

2)根据平板加速度与重锤加速度信号确定振幅比曲线和相位差曲线；

3)对得到的振幅比曲线和相位差曲线分别进行拟合，求解振幅比函数和相位差函数，计算该近地表的介质属性参数，并以此得到近地表的共振频率和阻尼比；

4)基于平板和耦合介质之间的动力学平衡关系建立耦合介质下方力的传递函数，得到耦合介质下方力的振幅谱与近地表介质属性参数之间的关系，并根据步骤3)的近地表介质属性参数计算该近地表对应的可控震源耦合介质下方力子波的频谱响应；

5)重复步骤1)-4)得到不同近表的可控震源耦合介质下方力子波的频谱响应以及对应的共振频率和阻尼比，将不同近地表可控震源耦合介质下方力子波的幅频响应分别按照其共振频率和阻尼比对应的空间位置进行绘制，进而得到不同近地表耦合介质下方力子波分布，实现可控震源耦合介质下方力子波响应的预测。

2.根据权利要求1所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述步骤4)中建立的耦合介质下方力的传递函数为：

其中K_g是近地表耦合介质的弹性系数，D_g是近地表耦合介质的粘性系数，M_g是捕获体质量，F_dg(jω)是耦合介质下方力的频谱函数，F_g(jω)是近地表捕获体受力的频谱函数，ω是振动角频率。

3.根据权利要求1或2所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述近地表的介质属性参数包括近地表耦合介质的弹性系数K_g、近地表耦合介质的粘性系数D_g和捕获体质量M_g。

4.根据权利要求1或2所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述步骤3)中近地表的共振频率和阻尼比的计算公式分别为：

ω_n²＝K_g/(M_b+M_g)

2ξω_n＝D_g/(M_b+M_g)

其中ω_n是共振频率，ξ是阻尼比，K_g是近地表耦合介质的弹性系数，D_g是近地表耦合介质的粘性系数，M_g是捕获体质量。

5.根据权利要求1或2所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述步骤2)中振幅比曲线的获取过程为：

将平板加速度与重锤加速度信息分别通过傅里叶变换转换到频率域；

在频率域内计算平板振幅与重锤振幅的比值，并从中选取目标频率段的振幅比值数据；

对选取的目标频率段的振幅比值数据进行平滑处理，并转换成对数分贝值。

6.根据权利要求1或2所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述步骤2)中相位差曲线的获取过程为：

将平板加速度与重锤加速度信息通过傅里叶变换转换到频率域，并计算对应的相频响应；

在频率域内计算平板相位与重锤相位的差值，并从中选取目标频率段的相位差数据；

对选取的目标频率段的相位差数据进行平滑处理，并转换成对数分贝值。

7.根据权利要求1或2所述的可控震源耦合介质下方力子波响应的预测方法，其特征在于，所述步骤3)求解的振幅比函数和相位差函数分别为：

其中K_g是近地表耦合介质的弹性系数，D_g是近地表耦合介质的粘性系数，M_g是捕获体质量，A(ω)是拟合得到的振幅比函数，是拟合得到的相位差函数，ω是振动角频率，M_r是重锤质量，M_b是平板质量。