ในการสำรวจแผ่นดินไหว เราไม่ได้เป็นเพียงการบันทึกสัญญาณ-แต่เรากำลังพยายามทำความเข้าใจว่าโลกเคลื่อนที่อย่างไร geophone แบบ 3 องค์ประกอบ (geophone แบบ 3C) มักถูกอธิบายว่าเป็นเครื่องมือที่บันทึกการสั่นสะเทือนในสามทิศทาง นั่นเป็นเรื่องจริง แต่ไม่ได้อธิบายอย่างครบถ้วนถึงสิ่งที่เรากำลังทำงานอยู่ในสาขานี้
สิ่งที่เราเผชิญคือความเป็นจริงทางกายภาพที่เหมือนกันเสมอ นั่นคือการเคลื่อนที่ภาคพื้นดิน ไม่ว่าเราจะอธิบายว่ามันเป็นการกระจัด ความเร็ว หรือความเร่ง หรือไม่ว่าเราจะวัดทิศทางเดียวหรือสาม การสั่นสะเทือนที่อยู่ภายใต้จะไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงอะไรคือวิธีที่เราสังเกตและตีความมัน
Geophone 3 องค์ประกอบวัดอะไรในการสำรวจแผ่นดินไหว
เมื่อเราใช้งาน geophone แบบ 3 องค์ประกอบ เรากำลังบันทึกการเคลื่อนที่ของพื้นตามแกนสามแกน-โดยทั่วไปคือแนวตั้ง ในแนว และแนวขวาง สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสังเกตพฤติกรรมเวกเตอร์เต็มรูปแบบของคลื่นแผ่นดินไหว แทนที่จะฉายภาพเพียงครั้งเดียว
ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้มีความสำคัญเมื่อสนามคลื่นมีความซับซ้อน การสะท้อน คลื่นพื้นผิว คลื่นที่ถูกแปลง และเสียงล้วนทับซ้อนกัน เซนเซอร์ส่วนประกอบ-ตัวเดียวสามารถแสดงภาพได้เพียงบางส่วนเท่านั้น ด้วยองค์ประกอบสามประการ เราสามารถเริ่มแยกประเภทของคลื่นและทำความเข้าใจทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นได้
แต่ถึงแม้จะมีองค์ประกอบสามชิ้น เรายังคงวัดการสั่นสะเทือนทางกลแบบเดิมได้ ความแตกต่างอยู่ที่ว่าเราสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้มากเพียงใด
ความเร็วเทียบกับความเร่งใน 3 ส่วนประกอบ Geophones: อะไรเปลี่ยนแปลงและอะไรไม่เปลี่ยนแปลง
ในหลายโครงการในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง-แบบสำรวจความหนาแน่นสูง เราเห็นเครื่องภูมิศาสตร์ 3 องค์ประกอบที่ใช้ MEMS{1}} มากกว่า ซึ่งบันทึกความเร่งมากกว่าความเร็ว
เป็นเรื่องง่ายที่จะสรุปได้ว่าข้อมูลความเร่งนั้น "ดีกว่า" เพราะมักจะแสดงความถี่ที่โดดเด่นที่สูงกว่าและสเปกตรัมที่กว้างกว่า เราทุกคนเห็นสิ่งนี้ในการประมวลผลผลลัพธ์
แต่เมื่อเรามองลึกลงไป สถานการณ์ก็ละเอียดอ่อนมากขึ้น
สำหรับการสั่นสะเทือนของพื้นดินเดียวกัน:
- ความเร็ว ความเร่ง และการกระจัดเป็นเพียงการแสดงทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกัน
- รูปคลื่น แอมพลิจูด และสเปกตรัมจะดูแตกต่างออกไป
- ความถี่ที่โดดเด่นอาจเปลี่ยนไป
นี่ไม่ได้หมายความว่าข้อมูลใต้ผิวดินมีการเปลี่ยนแปลง หมายความว่าการเป็นตัวแทนมีการเปลี่ยนแปลง
ตัวอย่างเช่น ข้อมูลความเร่งจะเพิ่มประสิทธิภาพความถี่ที่สูงขึ้นตามธรรมชาติ ในขณะที่ความเร็วจะเน้นความถี่ที่ต่ำกว่า นั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมระบบที่เน้นการเร่งความเร็ว-จึงมักมี "ข้อได้เปรียบด้านความถี่ที่สูงกว่า" ในความเป็นจริง นี่เป็นผลกระทบทางคณิตศาสตร์ ไม่ใช่การเพิ่มความละเอียดใต้พื้นผิวทางกายภาพ
ช่วงความถี่และความแรงของสัญญาณ: สิ่งที่สำคัญที่สุดในสนาม
ในการสำรวจแผ่นดินไหวบนบก ระยะสัญญาณที่มีความหมายนั้นไม่จำกัด
สิ่งที่เราสามารถทำได้จริงคือ:
- ช่วงความถี่ประมาณระหว่าง 1 Hz ถึง 200 Hz
- ความแรงของสัญญาณถูกจำกัดด้วยสัญญาณรบกวนทางกลและสัญญาณรบกวนของระบบ
ในช่วงนี้ การวัดทั้งความเร็วและความเร่งสามารถแสดงการเคลื่อนที่ของพื้นดินแบบเดียวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ-หากอัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวนเพียงพอ
สิ่งที่จำกัดเราไม่ใช่ประเภทของ geophone เพียงอย่างเดียว แต่:
- เสียงทางกลด้านสิ่งแวดล้อม
- เงื่อนไขการมีเพศสัมพันธ์
- พื้นเสียงรบกวนของเครื่องดนตรี
- วิธีการได้มาและการประมวลผล
เรามักจะเห็นว่าเสียงรบกวนทางกลมีอิทธิพลเหนือเสียงรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพสนาม ซึ่งหมายความว่าการปรับปรุงประเภทเซ็นเซอร์เพียงอย่างเดียวไม่ได้ปรับปรุงคุณภาพของข้อมูลโดยอัตโนมัติ
เหตุใดจึงใช้ geophones ส่วนประกอบ 3 ชิ้นในการสำรวจแผ่นดินไหวสมัยใหม่
เราใช้ geophone 3 องค์ประกอบ ไม่ใช่เพราะมันเปลี่ยนฟิสิกส์ แต่เพราะมันทำให้เรามีวิธีการตีความมันมากขึ้น
สิ่งเหล่านี้จะมีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อ:
- เราจำเป็นต้องวิเคราะห์ทิศทางของคลื่นและโพลาไรเซชัน
- คลื่นที่ถูกแปลง (คลื่น PS) มีความสำคัญ
- คลื่นพื้นผิวจำเป็นต้องแยกหรือระงับ
- สภาพพื้นผิวที่ซับซ้อนใกล้-จะบิดเบือนสนามคลื่น
ในกรณีเหล่านี้ การมีองค์ประกอบสามส่วนช่วยให้เราสามารถใช้เทคนิคการประมวลผลขั้นสูงมากขึ้นและดึงข้อมูลที่เป็นประโยชน์มากขึ้นจากการเคลื่อนที่ภาคพื้นดินเดียวกัน
เหตุใดการเปรียบเทียบ Geophone จึงอาจทำให้เข้าใจผิดได้
ในโครงการจริง เรามักจะเปรียบเทียบ geophone โดยใช้อัตราส่วนสเปกตรัม พลังงาน หรือสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวน มันดูตรงไปตรงมา แต่ผลลัพธ์อาจทำให้เข้าใจผิดได้
ข้อมูลความเร่งมักจะแสดงเนื้อหาความถี่สูง-ที่แรงกว่า แต่นี่เป็นเพราะวิธีการคำนวณ ไม่ใช่สัญญาณความถี่สูงที่แท้จริง-ใต้ดิน
เช่นเดียวกับพลังงานและอัตราส่วน{0}}ต่อ-สัญญาณรบกวน การเปลี่ยนแปลงความไว การกรอง หรือโดเมนข้อมูลล้วนส่งผลต่อผลลัพธ์ สิ่งที่ดูเหมือนว่าข้อมูลที่ดีกว่ามักจะเป็นเพียงวิธีที่แตกต่างในการแสดงการเคลื่อนที่ของพื้นดินแบบเดียวกัน
เมื่อเรารวมทุกอย่างไว้ในโดเมนเดียวกัน ความแตกต่างหลายอย่างจะเล็กลงกว่าที่ปรากฏครั้งแรกมาก
การเลือก Geophone ส่วนประกอบ 3 อันที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ
เมื่อเราเลือก geophone แบบ 3 องค์ประกอบ เราจะไม่เน้นไปที่พารามิเตอร์ตัวเดียว สิ่งที่สำคัญคือระบบทั้งหมดทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะจริง
เราดูที่:
- ลักษณะสัญญาณรบกวนตลอดช่วงความถี่ที่ใช้งานได้
- ความเสถียรและความสม่ำเสมอของเซ็นเซอร์
- พฤติกรรมการต่อลงดิน
- ความเข้ากันได้กับเวิร์กโฟลว์การได้มาและการประมวลผล
ระบบที่มีพื้นฐาน-ความเร็วที่มีประสิทธิภาพ-ที่ดีสามารถให้ผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากับระบบที่มีพื้นฐานความเร่ง- เมื่อมีการใช้การแก้ไขและการแปลงที่เหมาะสม
สิ่งที่สร้างความแตกต่างไม่ใช่แค่ประเภทของเซนเซอร์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงกลยุทธ์การได้มาและการประมวลผลทั้งหมดอีกด้วย
การทำงานกับจีโอโฟน 3 องค์ประกอบทำให้เรามองเห็นการเคลื่อนที่ของพื้นดินได้ครบถ้วนมากขึ้น แต่ไม่ได้เปลี่ยนฟิสิกส์ของคลื่นแผ่นดินไหว
ความเร็วหรือความเร่ง -องค์ประกอบเดียวหรือสาม-องค์ประกอบ- สิ่งเหล่านี้เป็นวิธีสังเกตการสั่นสะเทือนเดียวกันที่แตกต่างกัน
ถ้าเราคำนึงถึงเรื่องนั้น มันจะง่ายกว่าที่จะหลีกเลี่ยง-การตีความข้อดีที่ชัดเจนมากเกินไป และมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่ปรับปรุงคุณภาพข้อมูลแผ่นดินไหวได้อย่างแท้จริง: ความแรงของสัญญาณ การควบคุมสัญญาณรบกวน และการประมวลผลที่เหมาะสม
อ้างอิง
[1] เว่ย จีตงGeophones แผ่นดินไหวสำหรับการสำรวจปิโตรเลียม. ชิงเต่า: สำนักพิมพ์ China Ocean University, 2016
[2] บริษัท เซอร์เซล.คู่มือทางเทคนิค 428XL (เวอร์ชัน 4.0). ฝรั่งเศส, 2010.
[3] หลี่ ชิงจง "แนวคิดที่ผิดพลาดบางประการในการสำรวจแผ่นดินไหวที่มีความละเอียดสูง-และมาตรการรับมือที่สอดคล้องกัน"การสำรวจธรณีฟิสิกส์น้ำมัน, ฉบับที่. 32, ไม่ใช่. 6, 1997, หน้า. 751–783
[4] Crisi, PA และ TJ Perrin “ลมเท่าไหร่ถึงจะพอ?”โปรแกรมทางเทคนิคของ SEG ขยายบทคัดย่อฉบับที่. 22, 2003, หน้า. 70–73
[5] เว่ย จีตง "การแยกส่วนทางภูมิศาสตร์สำหรับการชดเชยความถี่ต่ำ-ในข้อมูลแผ่นดินไหว"การสำรวจธรณีฟิสิกส์น้ำมัน, ฉบับที่. 51, ไม่ใช่. 2, 2016, หน้า. 224–231.
