[发明专利]一种基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法

权利要求书

1.一种基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下步骤：

1)获取可控震源扫描激发时近地表受迫振动系统振动特性信息，所述振动特性信息用频率-能量数据进行表征；

2)根据近地表受迫振动系统振动特性信息确定共振频率及优势频带；

3)将优势频带作为加强扫描能量频带，并将可控震源最大瞬时出力值的1.5倍至2倍作为该频带能量设计值；

计算步骤2)确定的共振频率振幅值与所述加强扫描能量频带的能量设计值的比值，将步骤1)获得的频率-能量数据除以该比值获得初始目标频率-能量数据，再将优势频带即加强扫描频带的能量值统一修改为所述能量设计值，非加强扫描频带的低频部分，保持按比例转换后的能量值不变；非加强扫描频带的中高频部分，能量值修改为设计的可控震源瞬时出力最大值；最后对全频带内离散能量值进行拟合，拟合结果即为目标频率-能量值；

4)根据目标频率-能量值、可控震源振动系统性能参数计算非线性扫描信号频率变化速率、瞬时频率、瞬时相位和瞬时出力数据，完成基于受迫振动的可控震源非线性扫描信号设计。

2.根据权利要求1所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，所述的步骤1)中的振动特性信息采用单频扫描方式得到：统计各单频激发地震记录中距震源最近或偏移距最小接收道的直达波初至的振幅属性，建立单频扫描频率与统计振幅属性之间的拟合曲线，该拟合曲线就是所要得到频率-能量数据。

3.根据权利要求1所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，所述的步骤1)中的振动特性信息采用炮资料方式得到：利用初至拾取对单炮记录进行线性动校正，将初至波校正至同一时刻；分析不同单炮线性动校正地震记录中震源附近直达波初至信息分析的振幅谱，该结果为频率-能量数据；所述震源附近指接收排列中距震源一定偏移距范围内接收道，所述直达波初至信息是指覆盖初至波在内1个完整周期波形地震记录。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，所述频率-能量数据中的能量为均方根振幅。

5.根据权利要求1所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，整个频带范围内的离散能量值中非加强能量频带范围的能量值为振幅值转换得到能量值或理论能量值，所述理论能量值与设计的驱动幅度有关。

6.根据权利要求1所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，所述步骤3)中的拟合方法为平滑样条拟合或高斯拟合方法。

7.根据权利要求1所述的基于受迫振动的震源非线性扫描信号设计方法，其特征在于，所述非线性扫描信号频率变化速率的计算公式为：

SR(f)＝β·[F_constraint(f)/F_target(f)]²(F_e-F_s)/SL

F_constraint(f)为可控震源频率-出力上限；F_target(f)为目标频率-能量值；F_e为扫描截止频率；F_s为扫描起始频率；SL为扫描时长；β为比例因子；SR(f)为频率变化速率；f为瞬时频率。