Chirp型浅地层剖面仪和参量阵浅地层剖面仪的对比分析
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一
如公 式 （ １ ） 所示 ， 浅 地层 剖 面仪 的最小 垂 直分 辨
率为告ｃ Ｔ ， 即小于告Ｃ Ｔ的相邻 目 标就无法分辨。
厶 厶
由于信号脉冲的前沿触及上一界面后 的反射回波与
脉 冲后延 触及 下一 界面 后 的反射 回波的最 小 间隔 为
１ １
系列 反射 回波 ， 以垂 直 纵 向剖 面 图形 方 式来 反 映
摘 要： 海 洋浅地层剖 面技术是 目前最 主要的海洋高分辨率 浅地层 结构地 球物理调 查方 法， 广 泛应用 于天然 气水 合 物调查 、 海洋井位调查和海洋工程调查等项 目中。 目前， 最 常用 的两种 浅地层剖 面技术是 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ技 术和
参量 阵技术 。本 文从勘探分辨 率及 穿透 能力 的基本原 理 出发， 分别介绍 了两类浅地 层剖面仪 的工作原理 ，
基金项 目： 天然气水合 物冷泉声学采集技术（ 课题号 ： ２ ０ １ ３ ＡＡ ０ ９ ２ ５ ０ １ ０ １ ０ ２ ）
作者简介 ： 万 （ １ ９ ８ ３ 一）， 男， ２ ０ ０ ４年毕业于哈尔滨工程大学 电子信息 工程 （ 水声 ） 学院 ， 广州海洋 地质调查 局工程师 ， 从
事海洋 地质 勘查技术方法研究 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｗａ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ ９ ９ ９ ９ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
浅地层剖面仪 的分辨率通常是 指其垂 直分 辨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ —０ ５一Ｉ Ｉ
浅地层剖面仪穿透能力就越强 ； 反之发射功率越小， 穿 透能 力也 就越 弱 。 由以 上分 析 可 知 ， 浅 地 层 剖 面 仪 的分 辨率 和穿 透能 力是 相互 矛盾 的Ｌ ３ ］ 。
细介 绍两类 浅 地层 剖 面 技 术 的工 作 原 理 ， 并 通 过 具 体设 备 的技术 参数 及海 上实测 剖 面对 比分析 两类 浅 地层 剖 面仪 的技术 特点 。
１ 分辨 率及 穿透 能力
透射和散射能力有关 ， 与地层厚度 ， 声波 波束角有
关， 与记 录和显 示 设 备 的 分 辨率 有 关 。因此 在 实 际 探 测过 程 中 ， 应 根据具 体情 况 ， 综合 实 际 因素分 析垂
直 分辨 率 。
由公式 （ １ ） 可知， 分辨率与发射脉宽有关 ， 即信 号 脉宽越 窄 ， 才 能得 到越 高 的分 辨 率 。但 是 发 射 功
率 和脉 宽也 有相 关性 ， 需 要 较 大 的发 射 功 率 才 能 发 射 较宽 脉 冲信 号 ， 发射 功率越低 ， 发 射 信 号 脉 宽 越 窄 。而发射 功率 又 和穿 透能力 有关 ， 发 射 功率越 大 ，
２ ４
万 等： Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ 型浅 地层剖面 仪和参量阵浅地层剖面 仪的 对比分析 第 １ ６ 卷 第４ 期
Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层 剖 面仪 和 参量 阵浅 地层 剖 面 仪 的对 比分析
万 芄， 牟 泽 霖
wenku.baidu.com
（ 国土资源部广州海洋地质调查局 海底矿产资源重点实验室 ， 广州 ５ １ ０ ０ ７ ５ ） ）
海 底浅 地层 构造 Ｌ １ ］ 。
Ｔ ， 如果上一界面和下一界面的间距小于去ｃ Ｔ ， 上世纪 ４ ０年代 出现 了最早 的浅 地层 剖 面仪 ＋ｃ
从 理 论上来 说 ， 浅 地层 剖 面仪 就 无 法 分 辨 率两 个 界 面 。实 际作业 过程 中 ， 浅 地 层 剖 面 仪 的 地 层垂 直分 辨 率 与众 多 因素有 关 ， 如： 地层 介 质 对 声 波 的反 射 、
并 通 过 典 型 设 备 的技 术 参 数 及 剖 面 的对 比分 析 它 们各 自的技 术特 点 。 关键词 ： 剖面仪 ； 海洋； 物探 ； 分析 ； 对比
中圈分类号 ： Ｐ ６ ３ １ ． ５ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —２ ８ ２ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４— ０ ０ ２ ４— ０ ５
２ ０ １ ５ 年８ 月
２ Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层剖 面仪 工作 原理
地 质 装备
２ ５
面仪在脉冲发射速率和波束角两项参数要远远优于 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ 型浅地层剖面仪， 即在水平分辨率方面 ， 参量
阵浅地 层 剖面 仪 要 优 于 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层 剖 面仪 ， 由
Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型浅地 层 剖 面仪 采 用 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ脉 冲信 号 技
１ １
（ １ ）
理勘探方法。浅地层剖面仪换能器按照一定时间间 隔垂直向下发射声脉 冲， 声脉冲穿过海水触及海底 以后 ， 部分声能反射返回换能器； 另外一部分声能继 续 向地层深层传播 ， 同时 回波陆续返 回， 声波传播的 声能逐渐损失 ， 直至声波能量耗尽为止 ， 换能器接收
（ Ｓ ｕ ｂ — Ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｌ ｅ ） ， 随后 ６ Ｏ 一７ Ｏ年代 出现 了第
一 一
代商用模拟浅地层剖面仪 ， ８ Ｏ 年代后期 出现了第 代数字浅地层剖面仪 。随着计算机处理技术的发
展， 海 洋 浅 地 层 剖 面 仪 由最初 的脉 冲调 制 信 号 （ Ｃ ｗ） 技 术发 展 出 了 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ调 频 信 号技 术 ， 在 ２ Ｏ世 纪末 出现 了最新 的参量 阵技术［ ２ ］ 。 目前 ， Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ技 术和参量阵技术是海底浅地层结构调查 中广泛应用 的两类浅地层剖面技术 ， 两类浅地层剖面仪 由于其 工作原理不 同， 形成 了不同的技术特点。本文将详
０ 引 言
率， 其 与反射 信号 脉 冲宽度 有关 ， 通 常可 以表示 为 ：
海洋 浅地 层剖 面测 量技 术是 一种基 于声 学探 测 原理 ， 走航 式 连续 探 测海 底 浅 部 地 层构 造 的地 球 物
垂 直 分 辨 率 一 专
式中： Ｃ为声 速 ； Ｔ为脉 冲宽 度 。
如公 式 （ １ ） 所示 ， 浅 地层 剖 面仪 的最小 垂 直分 辨
率为告ｃ Ｔ ， 即小于告Ｃ Ｔ的相邻 目 标就无法分辨。
厶 厶
由于信号脉冲的前沿触及上一界面后 的反射回波与
脉 冲后延 触及 下一 界面 后 的反射 回波的最 小 间隔 为
１ １
系列 反射 回波 ， 以垂 直 纵 向剖 面 图形 方 式来 反 映
摘 要： 海 洋浅地层剖 面技术是 目前最 主要的海洋高分辨率 浅地层 结构地 球物理调 查方 法， 广 泛应用 于天然 气水 合 物调查 、 海洋井位调查和海洋工程调查等项 目中。 目前， 最 常用 的两种 浅地层剖 面技术是 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ技 术和
参量 阵技术 。本 文从勘探分辨 率及 穿透 能力 的基本原 理 出发， 分别介绍 了两类浅地 层剖面仪 的工作原理 ，
基金项 目： 天然气水合 物冷泉声学采集技术（ 课题号 ： ２ ０ １ ３ ＡＡ ０ ９ ２ ５ ０ １ ０ １ ０ ２ ）
作者简介 ： 万 （ １ ９ ８ ３ 一）， 男， ２ ０ ０ ４年毕业于哈尔滨工程大学 电子信息 工程 （ 水声 ） 学院 ， 广州海洋 地质调查 局工程师 ， 从
事海洋 地质 勘查技术方法研究 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｗａ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ ９ ９ ９ ９ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
浅地层剖面仪 的分辨率通常是 指其垂 直分 辨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ —０ ５一Ｉ Ｉ
浅地层剖面仪穿透能力就越强 ； 反之发射功率越小， 穿 透能 力也 就越 弱 。 由以 上分 析 可 知 ， 浅 地 层 剖 面 仪 的分 辨率 和穿 透能 力是 相互 矛盾 的Ｌ ３ ］ 。
细介 绍两类 浅 地层 剖 面 技 术 的工 作 原 理 ， 并 通 过 具 体设 备 的技术 参数 及海 上实测 剖 面对 比分析 两类 浅 地层 剖 面仪 的技术 特点 。
１ 分辨 率及 穿透 能力
透射和散射能力有关 ， 与地层厚度 ， 声波 波束角有
关， 与记 录和显 示 设 备 的 分 辨率 有 关 。因此 在 实 际 探 测过 程 中 ， 应 根据具 体情 况 ， 综合 实 际 因素分 析垂
直 分辨 率 。
由公式 （ １ ） 可知， 分辨率与发射脉宽有关 ， 即信 号 脉宽越 窄 ， 才 能得 到越 高 的分 辨 率 。但 是 发 射 功
率 和脉 宽也 有相 关性 ， 需 要 较 大 的发 射 功 率 才 能 发 射 较宽 脉 冲信 号 ， 发射 功率越低 ， 发 射 信 号 脉 宽 越 窄 。而发射 功率 又 和穿 透能力 有关 ， 发 射 功率越 大 ，
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万 等： Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ 型浅 地层剖面 仪和参量阵浅地层剖面 仪的 对比分析 第 １ ６ 卷 第４ 期
Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层 剖 面仪 和 参量 阵浅 地层 剖 面 仪 的对 比分析
万 芄， 牟 泽 霖
wenku.baidu.com
（ 国土资源部广州海洋地质调查局 海底矿产资源重点实验室 ， 广州 ５ １ ０ ０ ７ ５ ） ）
海 底浅 地层 构造 Ｌ １ ］ 。
Ｔ ， 如果上一界面和下一界面的间距小于去ｃ Ｔ ， 上世纪 ４ ０年代 出现 了最早 的浅 地层 剖 面仪 ＋ｃ
从 理 论上来 说 ， 浅 地层 剖 面仪 就 无 法 分 辨 率两 个 界 面 。实 际作业 过程 中 ， 浅 地 层 剖 面 仪 的 地 层垂 直分 辨 率 与众 多 因素有 关 ， 如： 地层 介 质 对 声 波 的反 射 、
并 通 过 典 型 设 备 的技 术 参 数 及 剖 面 的对 比分 析 它 们各 自的技 术特 点 。 关键词 ： 剖面仪 ； 海洋； 物探 ； 分析 ； 对比
中圈分类号 ： Ｐ ６ ３ １ ． ５ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —２ ８ ２ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４— ０ ０ ２ ４— ０ ５
２ ０ １ ５ 年８ 月
２ Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层剖 面仪 工作 原理
地 质 装备
２ ５
面仪在脉冲发射速率和波束角两项参数要远远优于 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ 型浅地层剖面仪， 即在水平分辨率方面 ， 参量
阵浅地 层 剖面 仪 要 优 于 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型 浅地 层 剖 面仪 ， 由
Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ型浅地 层 剖 面仪 采 用 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ脉 冲信 号 技
１ １
（ １ ）
理勘探方法。浅地层剖面仪换能器按照一定时间间 隔垂直向下发射声脉 冲， 声脉冲穿过海水触及海底 以后 ， 部分声能反射返回换能器； 另外一部分声能继 续 向地层深层传播 ， 同时 回波陆续返 回， 声波传播的 声能逐渐损失 ， 直至声波能量耗尽为止 ， 换能器接收
（ Ｓ ｕ ｂ — Ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｌ ｅ ） ， 随后 ６ Ｏ 一７ Ｏ年代 出现 了第
一 一
代商用模拟浅地层剖面仪 ， ８ Ｏ 年代后期 出现了第 代数字浅地层剖面仪 。随着计算机处理技术的发
展， 海 洋 浅 地 层 剖 面 仪 由最初 的脉 冲调 制 信 号 （ Ｃ ｗ） 技 术发 展 出 了 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ调 频 信 号技 术 ， 在 ２ Ｏ世 纪末 出现 了最新 的参量 阵技术［ ２ ］ 。 目前 ， Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ技 术和参量阵技术是海底浅地层结构调查 中广泛应用 的两类浅地层剖面技术 ， 两类浅地层剖面仪 由于其 工作原理不 同， 形成 了不同的技术特点。本文将详
０ 引 言
率， 其 与反射 信号 脉 冲宽度 有关 ， 通 常可 以表示 为 ：
海洋 浅地 层剖 面测 量技 术是 一种基 于声 学探 测 原理 ， 走航 式 连续 探 测海 底 浅 部 地 层构 造 的地 球 物
垂 直 分 辨 率 一 专
式中： Ｃ为声 速 ； Ｔ为脉 冲宽 度 。