非定向模式反射彈性波界面定位的理論與應(yīng)用.pdf

1、方位探測技術(shù)以提供目標的空間位置為主要任務(wù)，是進行目標搜索、定位和跟蹤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當探測范圍是全空間區(qū)域時，目前僅有以雷達為代表的定向方位探測技術(shù)才能提供準確的目標方位；非定向方位探測技術(shù)面臨的主要問題是無法唯一地確定目標的空間位置。有鑒于此，本文以非定向反射彈性波方位探測技術(shù)為對象，針對其中的方位非唯一性問題展開研究工作，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　論文從波場特征的角度解釋了非定向探測技術(shù)需要考慮方位非唯一性的原因：非定向探

2、測系統(tǒng)的輻射波場具有對稱性；從實際操作的角度回答了反射波方位探測時傾角的測量不會出現(xiàn)方位非唯一性的原因：利用接收器與激勵源的位置關(guān)系可以對反射波進行分類，進而判斷出界面的走向。此外，因為與目標方位一一對應(yīng)的波矢方向無法通過單個接收器測量，所以體波波矢方向與偏振方向（或位移矢量方向）之間的非一一對應(yīng)關(guān)系決定了非定向探測技術(shù)中方位非唯一性存在的必然性。對波矢方向與偏振方向的分析表明：即使是三維空間中的目標定位，依靠信號處理技術(shù)就可以將目標方

3、位角限定為兩個相差180°的角度。然而，這也是信號處理技術(shù)所能得到的最好結(jié)果；唯一地確定目標方位角還需要借助一定的輔助信息來實現(xiàn)。在反射波探測技術(shù)中，激勵源的信息屬于已知信息、是作為輔助信息的首選，但是如何利用這一信息，還需要深入研究波的反射行為。
　　論文推導、分析了彈性波位移反射系數(shù)與法應(yīng)力反射系數(shù)的形式表達式，得到了上述反射系數(shù)間的符號關(guān)系：在與源和接收器連線垂直的方向上，法應(yīng)力反射系數(shù)與位移反射系數(shù)具有相反的符號。由于反射

4、系數(shù)符號的正或負分別對應(yīng)著反射波與入射波間保持形狀一致或波形反轉(zhuǎn)，所以這一波動規(guī)律實際上體現(xiàn)的是反射行為對同一道反射波不同觀測量的波形改變效果。
　　針對井外界面遠探測問題，論文研究了彈性波傳播過程中的波形變化。結(jié)果表明：在井下聲反射遠探測時，即使是耗散介質(zhì)且存在一定程度的速度頻散，導致波形反轉(zhuǎn)的主要原因仍然是波的反射。這說明在實際應(yīng)用中，利用波形是否反轉(zhuǎn)分析波的反射行為是可行的。
　　其后，本文給出了反射波方位探測中唯一確

5、定界面方位角的方法，分析了這種方法的應(yīng)用前景。盡管增加了一個觀測量，但是該技術(shù)充分利用了激勵源的信息，可以獨立實現(xiàn)目標定位。與傳統(tǒng)的非定向探測技術(shù)相比，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在目標定位上，即唯一地確定了方位角；與定向探測技術(shù)相比，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在對的目標時時監(jiān)控上，即不需要探測儀器轉(zhuǎn)動。
　　最后，本文利用時域有限差分技術(shù)進行了數(shù)值實驗，測試了文中提出的方位角確定技術(shù)。數(shù)值實驗所采用的模型有兩種：單一界面模型和單井成像模型。利用數(shù)值模