提高灰岩出露区地震信号检测能力的检波器耦合方法

摘要

本发明公开了一种提高灰岩出露区地震信号检测能力的检波器耦合方法。它是考虑到检波器尾锥的密度、底面积、表面粗糙度等物性参数，利用检波器耦合振动系统理论通过调整尾锥的几何参数来进行检波器耦合系统谐振频率的计算。然后，通过对比分析理论计算结果，设计出检波器尾锥的最佳接收参数。之后，根据计算设计的最佳接收参数进行检波器尾锥的制作。最后，利用特制的检波器尾锥和石膏进行检波器与灰岩地表的耦合，进行地震数据的接收。本发明使得所接收的地震信号无论在能量上还是在优势频带上都要优于常规耦合方式，提高了灰岩出露区地震数据的接收品质，解决了我国南方海相碳酸盐岩地区地震采集中检波器耦合效果不好的难题。

主权项

1.一种提高灰岩出露区地震信号检测能力的检波器耦合方法，其特征在于包括如下步骤：1)检波器圆盘尾锥的设计：利用石膏将检波器圆盘尾锥与灰岩耦合在一起，这种情况下检波器-灰岩耦合系统响应主要受到尾锥与石膏所构成的谐振系统的影响，尾锥与石膏谐振系统的固有频率f跟检波器尾锥的密度ρ_g、底半径R_g和高度h、系统刚度系数k有关，其关系式为，$f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{{\rho }_g\pi R_g^{2}h+0.01}}---\left(1\right)$刚度系数k主要与尾锥、石膏之间的接触刚度有关，是组合弹性模量E、检波器尾锥底面粗糙度D、底半径R_g、尾锥高度h、尾锥密度ρ_g的函数，表示为，检波器尾锥材料为铁质，因此其尾锥密度ρ_g等于7800Kg/m³，底面粗糙度等于10^-11，检波器尾锥的底半径给定为2cm，铁质圆盘尾锥与石膏的组合弹性模量等于2×10⁹，如果固有频率f≥500Hz，那么检波器-灰岩耦合效应对地震信号的影响就大大降低了，利用公式(1)、公式(2)计算出尾锥高度h≤1cm，考虑到机床的加工能力，检波器圆盘尾锥的高度取为1cm；2)检波器圆盘尾锥的制作：选择直径为4cm的圆柱状铁质材料，首先在铁柱表面中心加工出与检波器尾锥插孔尺寸吻合的中心螺丝，螺丝的高度为1.2cm，直径为0.5cm；然后截取一个1cm厚的圆盘，利用机床设备加工出检波器圆盘尾锥；3)检波器的耦合：首先把常规检波器铁质尖尾锥取下来，然后把检波器圆盘尾锥的中心螺丝紧紧的拧到检波器外壳上；野外施工时，将石膏粉用水进行稀释，并进行搅拌至糊状，然后将灰岩出露区灰岩地表的杂物清理干净，以便石膏与灰岩地表能够很好的粘连在一起，将稀释后的石膏均匀的放在灰岩上，最后将带有圆盘尾锥的检波器牢牢地垂直放在石膏上，并稍微压一下，让两者紧密地接触在一起；等石膏凝固后，即可进行地震数据的采集接收。