[0001] 本发明涉及渐变介质探测领域， 具体涉及一种渐变介质界面探测方法。

背景技术

[0002] 实际地层的上下界面常常是渐进界面， 其波阻抗也是渐变的， 形成的反射是“ 渐进反射”。 传统的地下介质探测技术， 关注点大多数放在目标地层的探测， 过 多的关注目标介质层的回波信号， 而忽略反射的回波信号频谱中的频率特性。 但是介质的分布千差万别， 尤其是渐进介质界面的分布， 这种界面分布对回波 的影响也表现出多样性。

[0003] 因地层介质密度大流动性差， 单频弹性波在不同介质中传播时的传播特性相 差 非常大； 因此表现出渐进介质分布界面对弹性波的反射 是渐进反射， 导致接收 机探测回波信号中会有“多普勒频率”的出现 ； 同时， 地层中弹性波传播时产生的 受激谐振信号会与载波产生交调， 也会产生与多普勒频率相似的频率成份； 鉴 别与提取渐进介质分布界面反射波有一定的难 度， 会对槽波分析的分析质量产 生影响； 正是由于渐进反射的反射波频率分布具有其特 有的特征， 原理上说渐 进介质分布界面的鉴别是可行的。 在实际地质探测中， 渐进介质的特性和界面 分布情况对于实际工作应用往往会节省很多人 力物力， 例如对水塘的探测中， 可以通过采用渐进介质探测方法分析部分地层 回波信号频谱， 确定水塘的位置 ， 从而采取更佳的探测工具和方法进行实际工作 。 因此渐进介质分布界面的回 波信号频谱分析对渐变介质界面的探测具有重 要的意义。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明的目的是提供了一种渐变介质界面探测 方法， 通过对回波信号分析， 更 好地反馈地下介质的分布情况， 为用户提供详细的地质信息。 [0005] 本发明采用以下的技术方案：

[0006] 一种渐变介质界面探测方法， 包括探测装置和上位机， 探测装置包括壳体， 壳 体上设置有发射机和接收机， 发射机和接收机均与上位机电连接；

[0007] 探测方法包括以下步骤：

[0008] 步骤 1 : 将壳体平行于待测的渐进介质界面的地表面上 ， 调制发射机， 使发射 机向渐变介质界面发射单频连续弹性波信号；

[0009] 步骤 2: 接收机持续接收渐变介质界面反射的回波信号 ， 并将接收到的回波信 号送至上位机；

[0010] 步骤 3: 回波信号频谱中频率成份与“多普勒频率”相 似， 在上位机中按照分析 多普勒频率的方法对回波信号的频谱信息进行 分析， 得出渐进介质界面的介质 特性和界面分布。

[0011] 优选地， 所述发射机和接收机均垂直的设置在壳体上， 发射机与接收机相互平 行。

[0012] 优选地， 所述分析多普勒频率的方法为： 发射机发射的单频信号

与该介质层反射的回波信号的频率

J

之间为发射源与接受体之间的相对运动， 其信号频率之间存在类似于多普勒频 移的频移

4/

， 则：

[0013]

[0014] 根据频移 ¥

的正负可判断出地质的渐变介质特性和该地质 层的界面分布。

发明的有益效果

有益效果

[0015] 本发明具有的有益效果是：

[0016] 本发明提供的渐变介质界面探测方法， 充分考虑到鉴别与提取渐进介质分布界 面反射波有一定的难度， 会对回波分析的分析质量产生影响， 因此要利用渐进 反射回波信号频谱进行分析。 与现有的界面探测技术相比， 本发明利用多普勒 频率分析模型， 将回波中信息分量的变化表现为多普勒频率信 号分量的幅值与 频率变化， 解决了渐进介质分布界面回波信号频谱的分析 问题， 识别效果简洁 明了， 提高了界面探测方法的效率。

对附图的简要说明

附图说明

[0017] 图 1为渐变介质界面探测方法的流程图。

[0018] 图 2为探测装置的结构示意图。

[0019] 图 3为实施例 1的示意图。

[0020] 图 4为实施例 2的示意图。

发明实施例

本发明的实施方式

[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实 施方式做进一步说明：

[0022] 结合图 1至图 4， 一种渐变介质界面探测方法， 包括探测装置和上位机， 探测装 置包括壳体 1， 壳体上设置有发射机 2和接收机 3 , 发射机和接收机均与上位机电 连接。

[0023] 发射机和接收机均垂直的设置在壳体上， 发射机与接收机相互平行。

[0024] 发射机用于发射单频连续弹性波信号， 接收机用于接收渐进介质界面反射的回 波信号。

[0025] 渐变介质界面形成的反射也是渐变的， 渐变介质界面对回波信号的影响表现为 多普勒频率信号分量的幅值和频率变化。

[0026] 探测方法包括以下步骤：

[0027] 步骤 1 : 将壳体平行于待测的渐进介质界面的地表面上 ， 调制发射机， 使发射 机向渐变介质界面发射单频连续弹性波信号；

[0028] 步骤 2: 接收机持续接收渐变介质界面反射的回波信号 ， 并将接收到的回波信 号送至上位机；

[0029] 步骤 3: 回波信号频谱中频率成份与“多普勒频率”相 似， 在上位机中按照分析 多普勒频率的方法对回波信号的频谱信息进行 分析， 得出渐进介质界面的介质 特性和界面分布。

[0030] 分析多普勒频率的方法为： 发射机发射的单频信号

与该介质层反射的回波信号的频率

之间为发射源与接受体之间的相对运动， 其信号频率之间存在类似于多普勒频 移的频移 ¥

， 则：

[0031]

[0032] 由发射机发现信号到接收机接收到回波信号， 回波信号的反射频率随渐变介质 界面密度的变化呈现不同的情况， 呈现在频移中为：

Af <; D 或者

Af > 0

[0033] 根据频移

Af

的正负可判断出地质的渐变介质特性和该地质 层的界面分布。

[0034] 实施例 1

[0035] 如图 3所示， 地质层 I包括第一介质层 x是土层、 第二介质层 y是泥层、 第三介质 层 z是水层， 利用本发明对该地质层进行探测。

[0036] 发射机持续发射连续单频弹性波信号， 发射信号的频率为 100Hz， 将接收机接 收到的回波信号传至上位机得到回波信号频谱 。

[0037] 这种情况下第一介质层 x的回波信号的频率

/l

为 100Hz， 第二介质层 y的回波信号的频率

为 120Hz， 第三介质层 z的回波信号的频率 fs

为 100Hz。 发射信号频率

保持不变， 而第一介质层 X与第三介质层 Z都不是渐变截止界面， 所以

和 fs

与发射信号频率相同。 在地质层 I中， 只有第二介质层 y为渐变介质界面， 可以得 出第二介质层 y的频移

， 且该介质界面的介质密度

P

由第一介质层 x到第三介质层 z层的逐渐减小。

[0038] 实施例 2

[0039] 如图 4所示， 利用本发明对地质层 II进行介质界面探测。 本发明壳体的发射机发 射信号频率为 ₁₀ 0Hz的连续单频信号， 在接收到的回波信号频谱信息， 得出 a层 回波信号的频率

/i

为 100Hz， b层回波信号的频率

为 80Hz， c层回波信号的频率 f 为 100Hz， 由此计算出该层频移

4/; <❹ 得出地质层 n中的渐变介质层为 b层， 且该层介质密度 p

应由 a到 c层逐渐增大。 [0040] 在实际探测中， 接收机得到的频谱信息是一渐进介质层综合作 用下的回波信号 频谱， 不同密度的介质层的回波频率

是由该层的密度特性和成份特征导致的， 本实施例将该介质层理想模型化， 用 以说明原理。

[0041] 当然， 上述说明并非是对本发明的限制， 本发明也并不仅限于上述举例， 本技 术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做 出的变化、 改型、 添加或替换， 也应属于本发明的保护范围。