浅海舰船地震波界面波识别技术研究

发布时间：2020-08-15 22:43

【摘要】：本文主要针对浅海舰船地震波界面波的识别技术进行研究,舰船地震波界面波属于在两种不同介质(流-固)之间传播的界面波,也称为Scholte波。舰船地震波中的Scholte波具有传播速度慢、频率低、幅值居中、能量大和振动周期长等特点,非常适合应用于产生低频信号的水中目标探测和定位。通过舰船地震波信号到达两个相隔一定距离传感器的时间不同,可以计算出舰船地震波的速度,人工合成出地震记录。用τ-p变换算法提取Scholte波,从x-t域变换到τ-p域,根据各波速度,得出Scholte波的p值最大,通过设定p值的范围可以剪切掉其它干扰波,提取出Scholte波。根据极化滤波特性理论,各波中的每个质点运动轨迹的形状不同,根据Scholte波的独特质点运动轨迹(椭圆轨迹)识别出Scholte波。通过伪魏格纳分布提取Scholte波的两个特征值(频率和能量),建立Scholte波的二分类支持向量机训练样本集,包括七个Scholte波和其三个特征值(速度、频率和能量),对Scholte波进行分析和归类。通过模拟舰船地震波界面波信号,对二分类支持向量机进行验证,其分类精度达到了95%,能够较好的识别出Scholte波。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.7
【图文】：

示意图,地震波,瞬态,地表

一种发生过复杂弹性形变而产生的弹性波，由于它沿着介质分界面传播，故为面波。当纵波与横波到达自由界面或层状介质时，相互叠加的条件下会产生面波，面波包括勒夫波、Scholte 波、瑞雷波和斯通利波。表面波只在地表层传，其振动的振幅随深度的增加而快速减小直至变为零。由于地震波中各波的传播速度不同，其到达地震波传感器的时间也不相同。 matlab 中模拟地震波信号，得到其波场快照。如下图 2.1 所示，图(a)为地震波横波与纵波水平分量波形示意图，图(b)为垂直分量波形示意图。

方向图,纵波传播,横波,方向

式向四周扩散。这种以在浅海中航行的舰船为震源并且诱导海底为子震源的地震波和普通的地震波特性基本相同，称为舰船海底海地震波检测中，传感器最先接收到的地震波信号称之为初至波是噪声信号在海水中直接传播过来的信号，叫做直达波，最后到这里的面波主要是在流-固界面传播的地震波信号，是由纵波和涉所产生的波，叫做 Scholte 波[9]。波与横波的形成及特点外部力量作用在弹性介质上的时候，介质中会产生旋转力与胀缩用下，介质会产生物体单位体积的改变量，这种改变产生的波叫力的作用下，弹性介质产生剪切时物体所产生的相对形变量，这叫做横波。这两种波被统一称为体波，它们的质点振动方向和波 2.2 所示。

地震记录,传感器,地震波,研究需求

(a) 第一个传感器地震波记录 (b) 第二个传感器地震波记录(a) Seismic record of the first sensor (b)Seismic wave records of second sensors图 3.1 两个传感器地震记录Fig.3.1 Two sensor seismic records图 3.2 人工合成的地震记录Fig.3.2Synthetic seismogram为了满足本文的研究需求，需要七个不同的地震记录，图 3.2 是第一个人工合

【参考文献】