[小学教育]地震波的频率和振幅

[小学教育]地震波的频率和振幅 地震波的频率和振幅 时间:2010-06-05 20:18来源:unknown 作者:wowglad 点击: 7次 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱:谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱:谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分为: 振幅谱:振幅随频率变化的关系称为振幅谱。 相位谱:初相位随频率的变化关系称为相位谱。 作用:频率分析,根据有效波和干扰波的频段差异 ?指导野外工作方法的选择 ?给数字滤波和资料等工作提供依据。 频谱分析的方法: 为了研究地震波的频谱特征,可用傅立叶变换把波形函数a(t)变换到频率域中,得到振幅随频率的变化函数A(f),这个变换过程称之为频谱分析方法。 假设波形函数a(t) ------------------(1.3.1)-- --傅氏正变换 --------------------(1.3.2)-- --傅氏反变换 这两式是等价的,即A(f)与a(t)是一一对应的。 ? δ脉冲函数Aδ(t) ? 函数: ? 函数: 可以看出:不同时间函数具有不同的频谱。 图1.3.52、地震波的频率特征 地震波是人工激发的振动,具有连续的频谱,如图1.3.6所示。 图1.3.6主频f0:振幅谱曲线极大值所对应的频率。 频带的宽度:若|A(f)|最大值为1，则可找|A(f)|=0.707的两个频率f1和f2,两者之差?f=f2-f1为频带宽度。 大量的实际观测和分析,各种不同类型的地震波的能量主要分布频带是不同的。如图1.3.7所示。 图1.3.7 3、地震波的振幅及其衰减规律 影响地震波激发和接收时振幅和波形的因素: ? 激发条件。 ? 地震波在传播过程中受到影响。 ? 接收条件的影响。 ? 其它如地下岩层界面的形态和平滑状态。 图1.3.8大地低通滤波器效应: 地震波在传播过程中随着距离(或深度)的增加，高频成分会很快地损失，而且波 的振幅按指数规律衰减。实际地层对波的这种改造，称之为大地低通滤器效应。 ?波前扩散 球面扩散:在均匀介质中，点震源的波前为球面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但总能量仍保持不变，而使单位面积上的能量减小，振动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散(或波前扩散)。 设某一时刻球面的波前面S，总能量为E，单位面积上的能量为e，则有 -----------------------(其中r为半径) 因为E ，故 ， 因而可得 ----------式中c为与E有关的常数 结论:均匀介质中，地震波的振幅与传播距离成反比，即按1/r的规律衰减。 ?吸收衰减 吸收衰减:介质对地震波的吸收衰减:实际岩层并非理想弹性介质，地震波传播过程中其质点间相互摩擦消耗了振动能量，造成地震波振幅的衰减，称之为吸收衰减。 理论上证明，地震波这类衰减与f有关外，还和r有关即: A为振幅， A0为初始振幅， R为传播距离 α(f)为与频率有关吸收系数，有时α(f)的单位可用分贝表示。分贝:每一波长距离振幅衰减分贝数dB/λ 介质吸收系数与介质性质有: ? 某一种介质，吸收系数可为常数。致密岩石，吸收系数较小，一般沉积岩的吸收系数为0.5dB/λ左右。 ? 与地震波频率密切相关。 ，频率越高，吸收越大。因此，地震波传播过程中高频成份损失较快，介质相当于低通滤波器。这样造成浅层频率高，深层的低。 地震波受波前扩散和吸收衰减可表示成: 另外还有波透射、反射以及波转换，不平整界面还产生波散射。