一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，包括：获取目标地震计待求解的传递函数；基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数；对初步求解的传递函数进行傅里叶反变换，得到目标地震计的理论脉冲响应函数；在目标地震计输入端加载脉冲信号得到目标地震计的实际脉冲响应波形；根据理论脉冲响应函数和实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数；对区域最优化目标函数进行求解得到标定完成的传递函数。本发明专利技术通过利用理论脉冲响应函数和实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数，并对其进行求解，不仅可以极大的降低传递函数标定工作的运算量，而且还可在此基础上提高传递函数的标定精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法


[0001]本专利技术涉及地震探测
，特别是涉及一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法。

技术介绍

[0002]地震计作为地震探测的核心元件，其传递函数的求取直接影响地震探测数据的精度。目前广泛使用的传递函数标定方法是阶跃响应标定法和正弦波标定法。
[0003]阶跃响应法主要基于响应曲线拟合，该方法一方面使用的收敛算法运算量大；另一方面由于无法剔除环境噪声的影响，计算精度较低。正弦波标定法标定精度较高，但为保证其精度，必须加大频率点的密度，且频率越低周期越长。长时间测试可能导致两方面问题，一是出现环境噪声的变化，引起测试精度的降低；二是对于甚宽频带和超宽频带地震计的测试，标定工作量极其巨大。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法以解决地震计传递函数标定精度低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，包括：
[0007]获取目标地震计待求解的传递函数；
[0008]基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数；
[0009]对所述初步求解的传递函数进行傅里叶反变换，得到目标地震计的理论脉冲响应函数；
[0010]在所述目标地震计输入端加载脉冲信号得到目标地震计的实际脉冲响应波形；
[0011]根据所述理论脉冲响应函数和所述实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数；
[0012]对所述区域最优化目标函数进行求解得到标定完成的传递函数。
[0013]优选地，所述待求解的传递函数为：
[0014][0015]其中，H(s)为待求解的传递函数，ξ为阻尼系数，ω
n
为固有频率，A为常系数，A＝KI0/m，K为地震计灵敏度，I0为施加给地震计的直流电流，m为地震计动圈质量。
[0016]优选地，基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数，包括：
[0017]对所述待求解的传递函数进行拉氏逆变换得到地震计阶跃响应曲线；
[0018]利用所述地震计阶跃响应曲线上的极值点和拐点构建传递函数初步求解公式；
[0019]根据所述传递函数初步求解公式得到初步求解的传递函数。
[0020]优选地，所述地震计阶跃响应曲线为：
[0021][0022]其中，e(t)为地震计阶跃响应曲线。
[0023]优选地，所述传递函数初步求解公式为：
[0024][0025]其中，T1为地震计阶跃响应曲线的拐点，T0为地震计阶跃响应曲线的极值点。
[0026]优选地，所述根据所述理论脉冲响应函数和所述实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数，包括：
[0027]采用公式：
[0028][0029]构建区域最优化目标函数；其中，Δ为区域最优化目标函数，B
i
(t)为实际脉冲响应波形，b
i
(t)为理论脉冲响应函数，N为B
i
(t)的长度。
[0030]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0031]本专利技术提供了一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，与现有技术相比，本专利技术通过利用理论脉冲响应函数和实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数，并对其进行求解，不仅可以极大的降低传递函数标定工作的运算量，而且还可在此基础上提高传递函数的标定精度。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术提供的实施例中的一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法流程图；
[0034]图2为本专利技术提供的实施例中的一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法原理图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同
的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0037]本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。
[0038]本专利技术的目的是提供一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法以解决地震计传递函数标定精度低的问题。
[0039]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0040]请一并参阅图1
‑
2，一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，包括：
[0041]步骤1：获取目标地震计待求解的传递函数；
[0042]在实际应用中，地震计在低频段的传递函数可用二阶系统来描述：
[0043][0044]其中，ξ为阻尼系数，ω
n
为固有频率，A为常系数，
[0045]A＝KI0/m
[0046]K为地震计灵敏度，I0为施加给地震计的直流电流，m为地震计动圈质量。
[0047]步骤2：基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数；
[0048]进一步的，步骤2包括：
[0049]对所述待求解的传递函数进行拉氏逆变换得到地震计阶跃响应曲线；
[0050]利用所述地震计阶跃响应曲线上的极值点和拐点构建传递函数初步求解公式；
[0051]根据所述传递函数初步求解公式得到初步求解的传递函数。
[0052]下面结合具体的实施例对本专利技术上述的初步求解做进一步的说明：
[0053]对(1)式取拉氏逆变换，根据地震计运动方程，可得：
[0054][0055]式(2)即为地震计阶跃响应的曲线。
[0056]对e(t)求导，令e'(t)＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，其特征在于，包括：获取目标地震计待求解的传递函数；基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数；对所述初步求解的传递函数进行傅里叶反变换，得到目标地震计的理论脉冲响应函数；在所述目标地震计输入端加载脉冲信号得到目标地震计的实际脉冲响应波形；根据所述理论脉冲响应函数和所述实际脉冲响应波形构建区域最优化目标函数；对所述区域最优化目标函数进行求解得到标定完成的传递函数。2.根据权利要求1所述的一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，其特征在于，所述待求解的传递函数为：其中，H(s)为待求解的传递函数，ξ为阻尼系数，ω
n
为固有频率，A为常系数，A＝KI0/m，K为地震计灵敏度，I0为施加给地震计的直流电流，m为地震计动圈质量。3.根据权利要求2所述的一种基于区域最优化拟合求取地震计传递函数的方法，其特征在于，基于阶跃响应初步标定待求解的传递函数得到初步求解的传递函数，包括：对所述待求解的传递函...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晴，游庆瑜，徐锡强，张盛泉，张妍，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：