[发明专利]一种层状介质介电常数和厚度同时反演算法

摘要

本发明一种层状介质介电常数和厚度同时反演算法，利用菲涅尔定律及射线跟踪原理，考虑到电磁波在不同介质中的折射性质，精准计算出不同天线收发偏移距下信号旅行时的值；对于多层层状介质的探测，将计算得到的上一层的电磁参数作为已知，迭代反演出以下多层层状介质的介电常数和厚度，解决了传统的速度谱反演算法对于多层层状介质反演的精度不够的问题。

主权项

1.一种层状介质介电常数和厚度同时反演算法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、计算电磁波从发射源S至接收点G传输信号各路径的旅行时t_k：电磁波从发射源S到接收点G在层状介质中传播，由菲涅尔定律及射线跟踪原理，计算得到电磁波的发射源S与接收点G的偏移距Δ为：其中，是射线参数，θ_k、v_k、h_k分别是传输信号在第k层介质的入射角、传输速度、第k层介质的层厚，层状介质共分M层，对于给定发射源S与接收点G的偏移距Δ₀，式(1)写成关于射线参数p的非线性方程：通过牛顿迭代法解此方程得到p，从而计算出传输信号各路径的旅行时t_k：步骤2、将传输信号各路径的旅行时t_k应用于速度谱反演算法,得到电磁波在各层状介质中的真实速度：在速度谱反演算法中，采用时域信号互相关公式叠加各接收信号：其中，t_i和t_j分别代表第i，j个信号接收点时域信号f(t)的时间，f(t)是表示接收信号，N是信号接收点总数，τ代表天线相位中心时延，v代表速度谱反演得到的电磁波速度；当计算的该层的信号旅行时对应上接收信号幅值最大点时，此时速度谱的能量最强，因此，把此点近似为电磁波在此层状介质中对应的真实速度；步骤3、改进传统的速度谱反演算法，分别获得每层层状介质的介电常数和厚度：步骤3.1、判断分层结构是否为单层层状介质，若是，则利用单层速度谱反演出该层介质的介电常数与厚度，计算结束；若否，对于多层层状介质，需要借助空气层，利用空气层的单层速度谱反演出发射源S离地面的高度；步骤3.2、将发射源S离地面的高度作为已知参数输入多层速度谱中，计算出下一层介质的介电常数和厚度；步骤3.3、判断是否存在下一层介质，若是，则返回步骤3.2，将当前层介质的厚度作为已知参数输入多层速度谱中，计算出下一层介质的介电常数和厚度；若不存在下一层介质，则计算结束。