同度物探可视化解析可控冲击震源原理

近年来，在场地与隧道勘查中对可控冲击震源的需求开始增多，研制选用一种能在浅层地震勘探中胜任的可控震源是重要且必要的。

可控震源技术是一种相关叠加技术，它通过震源信号的相关叠加实现增强能量的目的，并能保持信号的高频特性，达到探测距离大、分辨率高的特点。单次撞击的震源信号为s(t)，是一个具有高频特性的理想子波，每次冲击重复发射。可控震源设计一个时间编码序列p(t)，用以控制震源s(t)使之重复作用，产生地震波输出。编码信号具有伪随机特点，是时间离散的单位脉冲序列：编码时间序列满足两个条件，自相关为δ函数，与干扰噪音的互相关为零。一个线性的编码序列可以满足上述两个条件。且一个成熟的完备的冲击震源必须遵循一下三点：

（1）双线性编码序列的自相关函数基本上接近于δ函数的特征，可以用于可控震源的扫频编码；

（2）震源冲击子波的波形接近于胡克子波，则冲击震源是可用的；

（3）近道地面记录的自相关函数与δ函数有一定差异，需要将近道记录做最小相位化处理，或转化为码序列再做互相关。

可控冲击震源激发地震波，地震仪与检波器接收地震波。震源按时间序列产生一系列冲击，地震仪将这些冲击过程产生的所有地震波都记录下来，经过时间序列与地震记录的相关处理，合成高信噪比的单炮记录，如图1、2所示。

图1 震源工作原理示意

图2 震源连接示意

有两个技术环节保证两者协调工作。第一个环节是时间序列的掌控。地震仪要早于震源开始记录，并晚于震源结束；第二个环节是将震源每次激震的时间序列记录到地震记录中。这可以使用震源自带的编码线，将震源冲击时间信号连接到地震电缆上，同步记录到地震记录中，占用一个通道；也可以在震源附近地面插一个检波器，用以记录震源子波，代替编码信号做相关。目前北京同度生产的TDIS系列可控冲击震源，可以与国内外各种地震仪匹配，其中TDIS1800用于隧道超前预报，TDIS2800/3800用于工程地震勘探。TDIS2800的技术参数如下：1.重复频率：1-6次/秒，扫描参数可调；2.冲击次数：不限,可调;3.单次冲击能量：150焦耳；4.地震子波频带：10-1000HZ（与表面地质刚性有关）；5.重量：76kg；6.体积：高75cm，直径25cm-30cm；7.电源：220V AC。

（a）

（b）

图3同度物探TDIS系列震源:(a)TDIS1800型隧道震源;(b)TDIS2800/3800型地面震源