宽频地震仪测试与应用方法研究

【摘要】：地震探测方法一直是探测方法中探测地下结构最有效的方法之一，随着我国对科研项目的投入，近年来在地球探测方面加快了脚步。继欧美、加拿大等地陆续发起了地壳和岩石圈探测计划，中国在2009年开展了地球深部探测专项。深部探测计划的目的是从地球内部入手，揭秘矿产资源的形成与分布及地质灾害的形成规律。地球深部探测专项中需要更多的高精度宽频带地震仪布设于研究区域，而我国宽频地震仪一直以来依赖于进口仪器，自制的产品较少，在全球地震台网中布设的宽频地震仪器大多采用美国的REFTEK—130作为地震数据采集系统。为了改变我国地震仪器长期进口的局面，提高自制仪器水平，将自制仪器尽快应用到深部探测方法中，本文研究了宽频地震仪性能指标的测试方法，完成了自制宽频地震仪性能分析、性能指标测试实验、与国外宽频地震仪性能比对实验，除此之外研究了宽频地震仪应用方法，完成了利用地下背景噪声提取面波频散曲线的算法，为将自制宽频地震仪应用于深部探测方法中做了仪器和方法的铺垫。 首先，研究了地震采集仪器关键性能测试的原理和方法，分别针对仪器的谐波失真、共模抑制比、噪声水平、道间串扰等性能指标设计了测试电路，运用MATLAB设计了测试数据处理软件，然后对宽频地震仪进行了长时间稳定可靠的测试，完成基本性能指标测试的同时进行了与国外经典仪器对比测试实验，测试结果表明自制仪器性能指标基本达到国外仪器标准。 其次，进行了宽频地震仪应用方法研究，在宽频地震仪的众多应用方法中，本文主要研究了利用宽频地震仪器记录背景噪声，通过计算两台站间记录的背景噪声所得的互相关结果，求出面波的频散曲线。本文对频散提取的三种时频分析法分别进行研究，通过所得结果的一致性来约束频散曲线的质量。本文整体研究为将自制宽频地震仪应用于深部探测方法中做仪器分析与算法铺垫。