用于浅地层剖面仪的地层剖面声探测方法技术

本发明专利技术提供一种用于浅地层剖面仪的地层剖面声探测方法，包括以下步骤，一、浅地层剖面仪首先产生线性调频发射信号，在线性调频发射信号中加入正弦平方１／８加窗函数，形成Ｃｈｉｒｐ发射信号；二、Ｃｈｉｒｐ发射信号经发射换能器向水体发射，接收水听器接收地层返回的回波信号，然后对回波信号做相关处理，相关处理的结果输出被显示到显示屏上，给出一串浓淡不一的反映地层界面特征的像素点；其中，对回波信号进行相关处理时，对浅地层剖面仪进行频率响应补偿，测得浅地层剖面仪的频率响应曲线，利用测得的频率响应曲线对回波信号进行频域补偿，去除浅地层剖面仪的频响干扰，提高信号的相关性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于浅地层剖面仪等海洋仪器的地层剖面回波信号处 理，特别是一种
技术介绍
在浅地层剖面仪的匹配滤波处理中，为了抑制旁瓣，对发射信号进行加窗处理，常规的浅地层剖面仪通常采用Blackman-Harris窗或者 Dolph-Chebyshev窗对发射信号进行加窗处理。 上述方法具有如下缺点1、 自相关输出的旁瓣级较高，使地层分辨率降低；2、 加窗后造成发射信号的带宽变窄；3、 在加窗的前、后，发射信号能量损失较大，在放大器输出同样功率 的情况下，地层穿透深度有所降低。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于浅地层剖面仪的地层剖面声探测 方法，解决现有技术中存在的发射信号能量损失较大，地层分辨相对模糊的 缺点和不足。本专利技术是通过以下技术方案实现。 一种用于浅地层剖面仪的地层剖面声探测方法，包括以下歩骤一、浅地层剖面仪首先产生线性调频发射信号 x(t)二Re(exp} (1)式中x(t)为线性调频发射信号;ReRe(exp[j2Tct(fl+Kt/2川为对其 取实部；fi为调频信号的起始频率；则调频斜率K为K = A//AZ △f为调频信号的频带宽度； △ t为调频信号的时间长度；在线性调频发射信号X(t)中加入正弦平方1/8加窗函数W(t)，形成 Chirp发射信号S(t)=X(t)*W(t) ; (2)正弦平方1/8加窗函数w(t)为— 1 jV/8-1<"77V/8_1sin2(4^/iV) 0S"iV/8-l (3)sin2O/2_40_77V/8 + l>z"/iV 77v/8-l<"iV_l式中，N为线性调频发射信号的采样点数；二、 Chirp发射信号s(t)经发射换能器向水体发射，接收水听器接收地 层返回的回波信号，然后对回波信号做相关处理，相关处理的结果输出被显 示到显示屏上，给出一串浓淡不一的反映地层界面特征的像素点。其中，对回波信号进行相关处理时，对浅地层剖面仪进行频率响应补偿， 测得浅地层剖面仪的频率响应曲线，利用测得的频率响应曲线对回波信号进 行频域补偿，去除浅地层剖面仪的频响干扰，提高信号的相关性。本专利技术的，采用正弦平方1/8 加窗处理技术，在减小发射信号能量损失的同时，地层回波信号的相关输出 具有较小的旁瓣级，使浅地层剖面仪与以往的剖面仪相比穿透地层更深，测 量的地层剖面分层更加清晰。附图说明图1为传统浅地层剖面仪采用的Blackman-Harris窗的信号图2为传统浅地层剖面仪采用的Blackman-Harris窗的自相关输出图;图3为本专利技术采用正弦平方1/8加窗函数的信号图4为本专利技术采用正弦平方1/8加窗函数的自相关输出图5为本专利技术具体实施例中地层返回的回波信号图6为本专利技术具体实施例中回波信号相关处理输出结果图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。设线性调频发射信号的频率范围为3kHz 8kHz，调频信号的起始频率 fl=3kHz，调频信号的频带宽度Af二5kHz，调频信号的时间长度At二10ms，信号的采样频率fs^00kHz将(1)式改写成离散数字形式如下x (n) =Re {exp} (4)式中n=0 N-1。由式(4)可产生3kHz 8kHz的数字化线性调频时间序列信号。正弦平方1/8加窗函数改写成离散数字形式如下' 1 7V/8_l<"7iV/8-lw(w) = - sin2(4w;r/A0 0S"iV/8-l (5)sin2(>/2 —4(>-7jV/8 + l>r/iV 77V/8 —1 < w S iV_l式中，w(n)为加窗函数的时间序列，n=0 N-l。正弦平方1/8加窗线性调频信号的离散数字时间序列s(n)二 x(n)*w(n) (6)式中，s(n)为加窗函数线性调频信号的离散数字时间序列，n=0 N_l。例如，当n=0 9时，加窗后的线性调频发射信号s (n)分别为0. 0002，0.0005， 0.0008， 0.0008， —0.0001， -0.0019， —0.0047， —0.0084，-0.0123， -0.0157。加窗后的线性调频发射信号经发射换能器向水体发射，发射后，地层返回的回波信号如图5所示，回波信号相关处理的结果如图6所示。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本专利技术的具体实施例。显然，本专利技术不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本专利技术公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本专利技术的保护范围。权利要求1、一种，其特征在于，包括以下步骤一、浅地层剖面仪首先产生线性调频发射信号x(t)x(t)＝Re{exp} (1)式中x(t)为线性调频发射信号；Re{exp}为对其取实部；f1为调频信号的起始频率；则调频斜率K为K＝△f/△t△f为调频信号的频带宽度；△t为调频信号的时间长度；在线性调频发射信号x(t)中加入正弦平方1/8加窗函数w(t)，形成线性调频发射信号s(t)s(t)＝x(t)*w(t)；(2)式中，w(t)为加窗函数的时间序列，t＝0～N-1；正弦平方1/8加窗函数w(t)为式中，N为线性调频发射信号的采样点数；二、线性调频发射信号s(t)经发射换能器向水体发射，接收水听器接收地层返回的回波信号，然后对回波信号做相关处理，相关处理的结果输出被显示到显示屏上，给出一串浓淡不一的反映地层界面特征的像素点；其中，对回波信号进行相关处理时，对浅地层剖面仪进行频率响应补偿，测得浅地层剖面仪的频率响应曲线，利用测得的频率响应曲线对回波信号进行频域补偿，去除浅地层剖面仪的频响干扰，提高信号的相关性。全文摘要本专利技术提供一种，包括以下步骤，一、浅地层剖面仪首先产生线性调频发射信号，在线性调频发射信号中加入正弦平方1/8加窗函数，形成Chirp发射信号；二、Chirp发射信号经发射换能器向水体发射，接收水听器接收地层返回的回波信号，然后对回波信号做相关处理，相关处理的结果输出被显示到显示屏上，给出一串浓淡不一的反映地层界面特征的像素点；其中，对回波信号进行相关处理时，对浅地层剖面仪进行频率响应补偿，测得浅地层剖面仪的频率响应曲线，利用测得的频率响应曲线对回波信号进行频域补偿，去除浅地层剖面仪的频响干扰，提高信号的相关性。文档编号G01S15/88GK101545974SQ20091009790公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日专利技术者强 刘, 畅 刘, 施国全, 曹海林, 李小英, 王福林, 范进良, 赵爱君, 军 郑, 韦俊霞 申请人:杭州瑞声海洋仪器有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浅地层剖面仪的地层剖面声探测方法，其特征在于，包括以下步骤：　一、浅地层剖面仪首先产生线性调频发射信号ｘ（ｔ）：　ｘ（ｔ）＝Ｒｅ｛ｅｘｐ［ｊ２πｔ（ｆ１＋Ｋｔ／２）］｝　（１）　式中：　ｘ（ｔ）为线性调频发 射信号；Ｒｅ｛ｅｘｐ［ｊ２πｔ（ｆ１＋Ｋｔ／２）］｝为对其取实部；　ｆ１为调频信号的起始频率；则调频斜率Ｋ为：Ｋ＝△ｆ／△ｔ　△ｆ为调频信号的频带宽度；　△ｔ为调频信号的时间长度；　在线性调频发射信号ｘ（ｔ）中加入正 弦平方１／８加窗函数ｗ（ｔ），形成线性调频发射信号ｓ（ｔ）：　ｓ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＊ｗ（ｔ）；　（２）　式中，ｗ（ｔ）为加窗函数的时间序列，ｔ＝０～Ｎ－１；　正弦平方１／８加窗函数ｗ（ｔ）为：　＊＊＊　（３）　 　式中，Ｎ为线性调频发射信号的采样点数；　二、线性调频发射信号ｓ（ｔ）经发射换能器向水体发射，接收水听器接收地层返回的回波信号，然后对回波信号做相关处理，相关处理的结果输出被显示到显示屏上，给出一串浓淡不一的反映地层界面特征的像素点； 　其中，对回波信号进行相关处理时，对浅地层剖面仪进行频率响应补偿，测得浅地层剖面仪的频率响应曲线，利用测得的频率响应曲线对回波信号进行频域补偿，去除浅地层剖面仪的频响干扰，提高信号的相关性。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施国全，王福林，韦俊霞，曹海林，郑军，范进良，赵爱君，刘畅，李小英，刘强，
申请(专利权)人：杭州瑞声海洋仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]