[发明专利]基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取海床表面至少3个检波器单元按照指定间隔时长采集的海底噪声信号，所述检波器单元分布在同一圆周上；

将各检波器单元采集的海底噪声信号进行傅里叶变换得到频域数据；

在频域计算各检波器单元采集的海底噪声信号关于各频率的空间自相关系数，所述空间自相关系数等价于零阶贝塞尔函数和一阶贝塞尔函数比值的平方；所述空间自相关系数的计算式为：

其中，χ＝2πrf/c，S_CCA(r,ω)为空间自相关系数，χ为贝塞尔函数的宗量，r为所述圆周的半径，ω为角频率，ω＝2πf，f为频率，π为圆周率，c为面波相速度，t表示时间，i为虚数单位，θ为检波器与参考方位之间的夹角，J₀、J₁分别为零阶和一阶贝塞尔函数，Z(t,r,θ)是检波器测量的噪声数据，PSD代表噪声的功率谱密度；

根据所述空间自相关系数计算各频率对应的贝塞尔函数的宗量，并根据所述宗量计算各频率面波的相速度，得到面波频散数据；

根据所述面波频散数据，利用遗传反演算法计算得到各深度海床地层的剪切波速。

2.根据权利要求1所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法，其特征在于，所述检波器单元等距离分布在所述圆周上。

3.根据权利要求1所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

将各所述检波器单元采集的数据分割为多个时段的数据，并分别计算面波频散数据，并进行均值化处理；

根据均值化处理后的面波频散数据，利用遗传反演算法计算得到各深度海床地层的剪切波速。

4.根据权利要求1所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法，其特征在于，根据所述面波频散数据，利用遗传反演算法计算得到各深度海床地层的剪切波速，包括：

获取初始剪切波速模型，并基于面波传播方程计算参考面波频散数据，将所述参考面波频散数据与实测面波频散数据进行比对，并基于遗传反演算法的更新规则调整所述初始剪切波速模型，重复计算比对调整直至参考面波频散数据与实测面波频散数据吻合。

5.一种基于海底噪声的沉积物剪切波速测量装置，其特征在于，所述装置包括：

支撑架，所述支撑架底部设有圆环支撑件；

至少3个检波器单元，设置在所述圆环支撑件上，用于检测海底噪声信号；

数据采集单元，设置在所述支撑架上，用于采集所述检波器单元测得的海底噪声信号，并执行如权利要求1至4任意一项所述基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法的步骤；

供电单元，设置在所述支撑架上，并向所述数据采集单元供电。

6.根据权利要求5所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量装置，其特征在于，所述装置包括6个检波器单元，各检波器单元等距离设置在所述圆环支撑件上。

7.根据权利要求6所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量装置，其特征在于，所述检波器单元采用固有频率为1Hz的检波器。

8.根据权利要求7所述的基于海底噪声的沉积物剪切波速测量装置，其特征在于，各检波器单元分别密封于球形的压力舱内，各检波器的底面与所述圆环支撑件所在的平面平行，所述压力舱连接固定于所述圆环支撑件上。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。