微動勘探波束形成與臺陣響應特征

作者：殷勇,張紅梅

摘要：目前應用于微動勘探的波束形成算法主要有常規波束形成(CBF)和自適應波束形成(MVDR/Capon).常規波束形成算法簡單清晰,魯棒性強,分辨率僅取決于臺陣結構;自適應波束形成算法分辨率高,波束形成器的權重函數依賴于輸入數據,分辨率是數據相關的.采用波束形成器對單色平面波的波慢度及來波方向進行估算的準確性是判斷算法是否優異的關鍵.首先,本文針對不同的臺陣結構,求取兩種波束形成器臺陣響應函數(ARF),得出同一臺陣結構,自適應波束形成器均優于常規波束形成器,并給出選擇優越且經濟臺陣結構的建議.其次,采用自適應波束形成算法,模擬不同波長單色平面波通過圓形或嵌套圓形臺陣,得出波長大于臺陣孔徑時,波束效果極好;小于臺陣孔徑時,波束形態中旁瓣能量有所增強,波束效果變差.隨后模擬兩列單色平面波從不同方位通過臺陣,波束形成功率譜形態變得復雜,對波慢度及來波方向估算誤差增大,甚至失效.最后,我們通過3個比較典型的實例,來說明自適應波束形成(MVDR/Capon)具有大測深,高分辨的優異性能.

發文機構：福建省建筑設計研究院有限公司

關鍵詞：微動勘探常規波束形成(CBF)自適應波束形成(MVDR)臺陣響應函數(ARF)頻散曲線MicrotremorConventional Beamforming(CBF)Adaptive Beamforming(MVDR)Array Response Functions(ARF)Dispersion curve

分類號： P631[天文地球—地質礦產勘探]