道面脫空檢測中Rayleigh波頻散曲線的提取

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(南京航空航天大學 自動化學院， 南京 211106)

瑞利波于1885年由英國物理學家Rayleigh首先發現并證明[1]，其是在以真空或氣體為界的自由固體表面上傳播的彈性表面波[2]。瑞利波具有低頻、低速、強振幅的特點，振幅隨著波的傳播深度的增大呈指數迅速衰減[3]，在層狀介質中具有頻散特性，即波速隨波長的變化而變化[4]。瑞利波檢測正是利用這些特性，在地質勘探、無損檢測等領域被廣泛應用。目前國內外有三種主要的瑞利波地質勘探法，分別是微動法、穩態法和瞬態法[5]。

地質勘探中，攜帶了地下不同深度處介質信息的瑞利波的頻散特性可以幫助人們探測地下介質結構。因此，如何準確可靠地提取頻散曲線是瑞利波勘探技術的關鍵問題之一。為此，前人做了大量研究，其中TATHAM[6]等人提出利用τ-p變換進行波場分離的思想；陳淑珍，劉懷林[7]證實了τ-p變換法求瞬態瑞利波的頻散曲線具有失真小等特點；劉云禎[8]等通過多道分析選擇最佳觀測時窗，利用f-k變換法提取瑞利波頻散曲線，具有運算簡便、易于實現的特點。

筆者首先通過理論研究，對τ-p變換法和f-k變換法在瑞利波數據處理中的應用做了分析；然后針對道面脫空檢測設計了試驗，分別使用τ-p變換法和f-k變換法對試驗數據進行處理，提取出頻散曲線，并對兩種變換法的處理效果進行對比。

1 瑞利波頻散曲線及其提取

1.1 頻散曲線及其提取方法

頻散曲線指的是頻散波的頻率與波速間的對應關系曲線。瑞利波在不均勻的介質中傳播時會發生頻散現象，即傳播速度與傳播介質的物理性質相關。……