多波型波场分离方法及反射和透射系数获取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111999766A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010877277.8(22)申请日2020.08.27(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518055广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人栗学磊魏彦杰冯圣中(74)专利代理机构深圳市铭粤知识产权代理有限公司44304代理人孙伟峰阳志全(51)Int.Cl.G01V1/28(2006.01)G01V1/30(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称多波型波场分离方法及反射和透射系数获取方法(57)摘要本发明公开了一种多波型波场分离方法，包括：将3D空间波场表示为偏振方向两两垂直的三个线性偏振波场：P、S1、S2，分别提取各波型线性偏振波场的慢度矢量在波场传播方向上的z分量、偏振方向矢量，根据各波型线性偏振波场的慢度矢量z分量、偏振方向矢量得到各波型波场对应的面上/面下、上行/下行波场。本发明还公开了一种反射和透射系数获取方法。本发明通过将3D空间的S波分解为S1和S2两种线性偏振波型，使整个波场分离过程中各种波型均采用线性表述，完全保留了信息的真实性，通过以位移边界条件和应力边界条件作为输入，保证了边界条件的完整性，因此适用于3D空间地表、海底、地下边界等各种场景的面上/面下、上下行多波型波场的分离。CN111999766ACN111999766A权利要求书1/3页1.一种多波型波场分离方法，其特征在于，包括：将3D空间波场表示为偏振方向两两垂直的三个线性偏振波场：偏振方向平行于波场传播方向的P波型线性偏振波场以及偏振方向垂直于波场传播方向的S波型的S1线性偏振波场、S波型的S2线性偏振波场；分别提取各波型线性偏振波场的慢度矢量在波场传播方向上的z分量、偏振方向矢量；根据各波型线性偏振波场在波场传播方向上的慢度矢量z分量、偏振方向矢量得到各波型线性偏振波场的面上/面下、上行/下行波场。2.根据权利要求1所述的多波型波场分离方法，其特征在于，所述分别提取各波型线性偏振波场的慢度矢量在波场传播方向上的z分量、偏振方向矢量的步骤包括：对3D空间波场进行二维傅里叶变换，得到3D空间波场的平面波信息；根据边界面的面上、面下介质的物性参数分别从所述平面波信息中提取出各波型线性偏振波场的慢度矢量在波场传播方向上的z分量、偏振方向矢量。3.根据权利要求2所述的多波型波场分离方法，其特征在于，所述物性参数包括波速υ和密度ρ，波速υ满足：当波场是P波型线性偏振波场时，波速υ＝α；当波场是S波型的S1线性偏振波场或S波型的S2线性偏振波场时，波速υ＝β；根据边界面的面上、面下介质的物性参数从所述平面波信息中提取出各波型线性偏振波场的慢度矢量在波场传播方向上的z分量的步骤包括：当波场是上行波时，当波场是下行波时，px和py分别为各波型线性偏振波场对应的慢度矢量的x分量和y分量。4.根据权利要求3所述的多波型波场分离方法，其特征在于，根据边界面的面上、面下介质的物性参数从所述平面波信息中提取出各波型线性偏振波场的偏振方向矢量的步骤中，各波型线性偏振波场的偏振方向矢量满足：其中，i＝x，y，z，分别代表P波型线性偏振波场、S波型的S1线性偏振波场、S波型的S2线性偏振波场的偏振方向矢量的i分量，分别代表P波型线性偏振波场在两两垂直的三个线性偏振波场所在的局部坐标系的坐标基单位矢量p的i分量、S波型的S1线性偏振波场在局部坐标系的坐标基单位矢量e1的i分量、S波型的S2线性偏振波场在局部坐标系的坐标基单位矢量e2的i分量，其中，x、y、z分别代表空间坐标系的x轴、y轴、z轴方向。5.根据权利要求4所述的多波型波场分离方法，其特征在于，所述平面波信息包括频率波数域的位移边界条件和应力边界条件，所述对3D空间波场进行二维傅里叶变换，得到3D空间波场的平面波信息的步骤为：2CN111999766A权利要求书2/3页其中，Ui(px,py,ω)代表频率波数域的位移矢量的i分量；Ti(px,py,ω)代表频率波数域的应力边界条件的i分量；ω为弧度频率；为ν波型线性偏振波场的慢度矢量的m分量，νr＝P，S1，S2，rm为边界点的m坐标分量，m＝x，y，z，dS为边界点r在边界∑上的微元面；ui(r,ω)为边界∑上的位移矢量第i分量，τiz(r,ω)为边界∑上的应力边界条件的i分量。6.根据权利要求5所述的多波型波场分离方法，其特征在于，根据各波型线性偏振波场在波场传播方向上的慢度矢量z分量、偏振方向矢量得到的各波型线性偏振波场的面上/面下、上行/下行波场满足多波型分离统一公式：其中，弹性模量λ、μ满足：λ＝ρ(α2-2β2)，μ＝ρβ2。7.根据权利要求6