波長trx

① 通信基站中 TRX是什麼意思

TRX：即收發信機單元，簡稱載頻，是一個特定頻率的無線電波。

TRX採用了模塊化結構，既包含基帶處理單元，也包含射頻處理單元。TRX通過天線從移動台接收信號，通過解調將這些信息分離成信令信息和語音信息並向上傳送。

下行的信令信息和語音信息通過TRX處理後送到天線，再發送到移動台。 TRX還接收TMU下發的各種管理和配置信息，向TMU報告自身的各種狀態和告警信息。

(1)波長trx擴展閱讀：

無線電波是電磁波的一種。頻率大約 為 10KHz～30，000，000KHz，或波長30000m～10μm的電磁波，由於它是由振盪電路的交變電流而產生的，可以通過天線發射和吸收故稱之為無線電波。

電磁波包含很多種類，按照頻率從低到高的順序排列為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。無線電波分布在3Hz到3000GHz的頻率范圍之間。

② otdr1550和1625哪個設備貴

1550貴。

?131014901550nm三個波長fpgapalways 塊的時鍾問題ト測試，僅局限於 PON 網路開通前進行_試，開通後，就不能採用這三個波長測試了。PON 網路有業務的情況下，要採用

_⑿?6601ru是2219的出TRX1帶外波長測試，以避免採用業務波長測試形成系統嗓聲，這就出現了1625nm或1650nm兩個帶外波長測試，既要在線可測，又不能響業務。另外，傳統 OTDR 光纖中有信號不能測試，在線測試時就需要加入濾波器，以濾掉進入OTDR的業務信號。

③ 多層介質中彈性波場及特徵

當地下介質的層數大於1時，稱為多層介質。在實際地震勘探中，地層往往有多個分界面，而且地層屬非理想彈性介質，稱為多層粘彈性介質。本節主要討論地震波在多層粘彈性介質中的傳播規律。

8.5.1 大地濾波作用

在地震勘探中，地震波的頻譜屬低頻范圍。所以，地震波在粘滯介質中仍以速度v_P傳播，但吸收系數α與ω²成正比，說明在粘彈性介質中，地震波的高頻簡諧波分量衰減比低頻簡諧波分量衰減快。因此，彈性波隨著傳播距離的增大，高頻成分很快地被吸收，而只保留較低的頻率成分。這樣彈性波在實際介質傳播時，實際介質就相當於一個濾波器，濾掉了較高頻率成分而保留了低頻分量，這種濾波作用稱為大地濾波作用。由於大地濾波作用，使得脈沖地震波頻譜變窄，地震波延續度增長，降低了地震勘探的解析度。大地濾波如圖8-16所示。

圖8-16 大地濾波示意圖

另外，地震波的吸收還可以用品質因數來描述。品質因數Q被定義為：在一個周期內（或一個波長距離內），振動所損耗的能量ΔE與總能量E之比的倒數，即

勘查技術工程學

Q值是一個量綱一的量，它表明介質Q值越大，能量損耗越小。品質因數Q與地層吸收系數α之間的關系為：

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8.5.2 多層介質中彈性波的傳播特徵

彈性波在多層介質中傳播時，除了保持上面單界面所討論的基本特點以外，還涉及許多其他的新情況。

設地下介質有 n+1 層，各層波的傳播速度和密度分別為、ρ₂……，則有 n 個彈性分界面 R_i，i=1，2，…，n。當在地表有一個彈性縱波 P₁ 傾斜向下入射時，彈性波在如上給出的多層介質中傳播，要在這一套物理界面上形成反射波系、透射波系、折射波系和面波系，而且波形圖要比上面討論的單層介質中的波形圖復雜得多。

8.5.2.1 反射和透射波系

設n個界面均為波阻抗界面，當P₁入射到第一個彈性分界面R₁時，按斯奈爾定理和彈性界面上波的反射和透射規律，便可以在該界面上分裂為兩個反射波即P₁₁、P₁S₁和兩個透射波P₁₂和P₁S₂。兩個透射波繼續入射到R₂，會產生四個反射波P₁₂₂、P₁₂S₂、P₁S₂₂、P₁S₂P₂和四個透射波P₁₂₃、P₁₂S₃、P₁S₂₃、P₁S₂P₃。依次類推，每一個波到任一界面均要分裂為四個波，兩個反射和兩個透射，直到第n次界面反射和透射波的個數為2ⁿ⁺¹。我們把這些在界面上第一次反射的波稱為一次反射波。

此外，在一個層內反射上去的波遇上層界面，就相當於該界面的入射波，同樣要在該界面產生向下的反射波和向上的透射波，向下的反射波遇到下層界面又要反射、透射，我們把在某界面二次以上的反射波稱為多次波。這樣在多層介質中就形成了復雜的反射波系和透射波系，最後地表接收到的反射波為所有反射波的疊加。

8.5.2.2 折射和面波系

當多層介質的速度模型滿足產生折射波條件時，同樣會產生折射波系。還有可能形成折射-反射、反射-折射等綜合波系。

當瑞雷面波、斯通利面波和勒夫面波均存在時，也會形成面波系。

8.5.3 地震波的薄層效應

地震波在傳播過程中，影響動力學特點的因素，除了上述的擴散、吸收、反射和折射等外，當多層介質中存在薄層結構時，也影響地震波的動力學特徵。在油氣勘探中，含油、氣層一般都比較薄，因此，對薄層的研究很必要。

8.5.3.1 地震薄層

在地震勘探中，薄層的概念是相對的。因為地震勘探中定義薄層以它的縱向解析度為依據，即對地震子波而言，不能分辨出地層頂、底板反射的地層稱為薄層。由於地震子波具有不同的頻譜、不同的延續度、不同的波長等，因此薄層厚度的概念是相對的，可以從不同角度來定義薄層的厚度。

通常我們定義厚度Δh滿足下列不等式的地層稱為地震薄層

勘查技術工程學

式中：λ是簡諧振動的波長或脈沖波的視波長。不等式兩邊除以傳播速度v，則上式變為

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式中：τ表示波在薄層內傳播的雙程旅行時間；T是簡諧振動的周期或脈沖波的視周期。於是薄層亦可定義為地震波在該層內傳播的雙程旅行時小於波的半個周期或半個視周期的那種層。

8.5.3.2 薄層的干涉效應

現在討論地震波在薄層內反射時會發生什麼情況。圖8-17是一個典型的薄層模型。在上、下兩個厚層中夾有一層厚度為Δh的薄層，薄層中的縱波速度v_P，密度ρ₂，它的上下層內的縱速度分別為v_P1、v_P3、密度ρ₁，ρ₃。於是，這三層的波阻抗分別為Z₁=v_P1·ρ₁；Z₂=v_P2·ρ₂；Z₃=v_P3·ρ₃。

圖8-17 薄層的物理模型

若有一平面簡諧縱波P₁垂直入射至薄層頂板時，在該面上產生反射波P₁₁、透射波P₁₂。透射波P₁₂在薄層底板上產生的反射波P₁₂₂又可在薄層內返回至薄層頂板上產生反射波P₁₂₂₂，甚至由P₁₂₂₂又可形成P₁₂₂₂₂……如圖8-17所示。在薄層內形成的這些反射波，地震勘探中稱為多次反射波。這些多次反射透過薄層頂板成為P₁₂₂₂₁、P_12222221……等諸波，它們均可在地面上被接收到（注意：圖8-17上所畫的射線為了清晰起見，已將垂直入射的射線在圖上沿水平方向畫成斜線）。根據薄層定義，薄層內的諸多次波必定和薄層的一次波P₁₂₂₁在地面上相互疊加（因為在薄層內多次反射波的雙程旅行時τ小於一次波的二分之一個周期），亦即當地面上接收到薄層的一次波後，它的振動尚未停止，多次波即到達，在地面上接收到的是這些波互相疊合的總振動。這種一次反射波同薄層內多次反射波的相互疊加干涉所產生的效應稱薄層的干涉效應。如果薄層的頂板反射波P₁₁的振幅用A₁₁表示；通過薄層在其底板的

一次反射波和多次反射波疊加的總振動用表示，其振幅為；則它們的相對振幅值反映了經過薄層反射後的能量變化。經計算得

圖8-18 薄層頻率特徵曲線

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式中：f是簡諧波頻率，而

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從式（8.5-5）可以看出，經過薄層反射後的復合振動的振幅是與f、τ、Δh有關，因為

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當薄層厚度一定時，與頻率 f 有關，說明簡諧波通過薄層反射後表現出振幅頻率特性。

圖8-18（a）給出了韻律型薄層（地層參數為：Z₁＜ Z₂＞ Z₃ 或 Z₁＞ Z₂＜ Z₃）的頻率特性曲線；圖8-18（b）描繪了遞變型薄層（地層參數為：Z₁＜ Z₂＜ Z₃ 或 Z₁＞ Z₂＞ Z₃）的頻率特性曲線。從圖可以看出，韻律型薄層壓抑低頻和高頻成分的波，相當於一個帶通濾波器；而另一種薄層模型相對地壓制了中間頻率，低頻成分和高頻成分得到加強，好似一個帶阻濾波器。說明薄層也具有濾波作用。

根據式（8.5-8），薄層的振幅特性還是的函數，說明薄層厚度如果有橫向變化，薄層的振幅特性就會發生變化，不同地段的反射波形亦不一致。

8.5.4 一個反射波地震記錄形成的物理機制

在多層界面的情況下，如果在地面激發地震波，向下傳播的地震波在多層界面反射，然後返回到地面被檢波器接收，我們稱每個檢波點接收到的反射波為一道地震記錄。下面討論地震記錄形成的物理機制。

8.5.4.1 假設條件

①地下有n+1層水平地層，共有n個波阻抗界面，第i層的P波速度為v_Pi，密度為ρ_i。第i個反射界面的P波反射系數為R（i），P波透射系數為T（i）。

②有一縱波P₁垂直向下入射，入射波位移函數為

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式中

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Φ（t-）表示子波，a 是與波前擴散，介質吸收有關的振幅系數，r 為波的傳播距離。8.5.4.2 地震波的透射損失

地震波在地下傳播中除波前擴散、地層吸收要影響地震波振幅的變化外，當波遇到彈性分界面時，一部分能量反射，一部分能量透射。透射波在下層界面又要反射和透射，這樣透射能量會越來越小。另外，反射波在向上傳播時，通過上層界面時也有透射問題，我們把因透射引起地震波振幅變弱稱為透射損失。

現在如果考慮地震波在第i個界面反射後到達地表的振幅值a_i，則該反射波振幅要受到正向（向下）透過上覆i-1個界面的影響和反向（向上）透過上覆i-1個界面的影響。若第i-1個界面的反射系數為R（i-1），正向透射系數為T（i-1），反向透射系數用T′（i-1）表示，則有

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（8.5-11）式稱為第i-1個界面的透射損失因子。同理可得第i個界面的透射損失因子為1-R²（i）。由於該因子總是小於1，故說明地震波每經過一個界面後，入射波的能量由於透射要損耗一部分，即在地表接收的反射波振幅中需要乘上透射層的損失因子。於是第i個界面反射到地表的反射波振幅a_i為：

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式中：大括弧中的量為第i層以上總的透射損失。

8.5.4.3 地震反射記錄

如果地下實際介質存在的n個界面都是反射界面的話，地面可以接收到每一個界面的反射波，於是一個實際地震記錄道上會記錄n個反射波。設地震記錄用x（t）表示

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式中

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Δτ_j為第j層地層層間雙程旅行時，τ_i為地面到第i層的總雙程旅行時。如果設一個地震反射波波形延續長度為Δt，若令

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δt_i體現了能否分辨兩相鄰反射界面的能力，稱為垂直（縱向）解析度。若δt_i≥0，則兩個相鄰層的反射波在記錄上彼此分開，為解析度高。若δt_i<0，則兩個相鄰層的反射波相互重疊，稱為解析度低。地震勘探中要提高解析度，當Δτ_i不變時，則要求有較小的Δt。

8.5.4.4 地震道褶積模型

根據實際測井資料說明，在含油氣的沉積盆地進行地震勘探時，存在著大量的薄層，有些地區甚至平均不到3 m就有一個反射面。一個實際地震記錄道就是由這些無數多個反射地震子波組成的復合振動，其中具有強反射系數的反射波構成記錄上的強振動，稱為優勢波，而反射系數較小的反射波構成弱振動，稱為劣勢波。這些優勢波和劣勢波的組合就構成目前地震記錄道上的各波組和振動背景。於是根據式（8.5-13）可以近似地認為，一個反射記錄道是地層反射系數序列R_t和地震子波b_t的褶積（卷積）結果，於是

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這就是所謂的地震道褶積模型。顯然地震道褶積模型是簡化了的反射記錄道線性模型，一般來說它省略了介質吸收、透射損失等諸多因素，但是它具有一定的實用性。

利用地震褶積模型可以正演地震理論記錄。圖8-19（a）～（d）是正演理論地震記錄的示意圖，（a）是地震子波；（b）是反射系數序列；（c）是褶積過程；（d）是一個道的理論地震記錄。

圖8-19 正演一個道的理論反射記錄的示意圖

值得指出的是，實際地震記錄可能遠非上述這樣簡單的組合，因為層與層之間可能還會產生層間的多次反射，這些層間多次反射依然可以返回地面被接收。因此在地面所觀測到的不僅是各反射層上反射波的組合，還應包括層間多次反射的組合，它們按到達時間先後組合構成真正的實際反射記錄道的復合振動。

④ 在通信中基站的分級告警是由什麼原因造成的

外接天饋設備的駐波比升高，會造成基站的告警。檢查時可查看以下幾個方面：
1.天線與饋線的接頭處是否密封好，有無進水現象。
2.可檢查饋線是否有損傷及扭曲。
3.測試天線的駐波看是否正常。
駐波告警定位方法
1、駐波告警1（VSWR1）
1）檢查CDU有故障
利用測試手機測試基站收發信號功能是否正常。
若收發信信號功能正常，利用CDU強制復位功能來確定CDU是否誤告警。如果CDU復位後故障不重現，
那麼說明CDU有誤告警，更換CDU。否則，CDU沒有誤告警，此時可通過「置換」等方法來確定是否CDU有故
障。若CDU沒有故障，說明天饋系統有故障，轉第（2）步。
若如果收發信號不正常或信號不通，那麼說明天饋系統+CDU的上下行通道可能有問題，在第一步中通
過「置換」法確認CDU沒有問題後轉第（2）步。
2）檢查天饋系統是否故障。
可以通過測試（室外）天饋系統的駐波比來檢查（室外）天饋系統有無故障。在與CDU 模塊 TX/RX
ANT 埠相連接的1/4"跳線接頭處，測試天饋系統的駐波比，同時晃動1/4"跳線和機櫃頂 1/2"跳線，觀
察儀器顯示的駐波比數值是否變化很大。如果駐波比數值變化很大，那麼說明電纜接觸不良。如果駐波比
大於1.5，那麼可判斷天饋系統有故障，按「步步為營」等方法處理。
！！當有塔放時，必須先切斷塔放饋電，防止短路現象和其它損壞測試儀表的現象發生，再測試 CDU
TX/RX ANT埠駐波是否嚴重超標。
3）上述步驟一般能定位CDU 過駐波告警1（VSWR1）故障原因；當上述步驟不能定位CDU 過駐波告警1
（VSWR1）故障原因時，按CDU駐波告警處理功能不穩定或CDU TX/RX ANT接頭與1/4"跳線接頭匹配不良處
理。前者更換CDU，後者更換CDU和1/4"跳線。
4）若TRX上報駐波比告警，則需要首先檢查TRX發射埠（TX）到CDU的連線是否正常及接頭是否擰緊，同
時可以通過更換TRX來檢查是否是TRX誤告警。
2、駐波告警2（VSWR2）
1）當CDU 發生過駐波告警2（VSWR2）時, CDU會上報告警給後台。, 當該告警持續一段時間(一分鍾)後,
CDU將向後台上報駐波嚴重告警。此時操作維護單元（TMU）在接收到駐波嚴重告警後，將自動向TRX發命
令關掉功放。
2）定位告警故障原因，參見過駐波告警1（VSWR1）問題定位的一般方法。

分集接收告警的故障分析與處理
在GSM基站維護中，分集接收丟失是一種出現較為頻繁的故障，是影響網路指標的一個重要因素。而許多維護人員並不是很認真的去思考這一問題，只是簡單的將TRU復位，有的甚至去更換天線做一些無用功。
產生分集接收丟失時，一個或多個TRU在50分鍾內至少有12db的差異，由此接收機的靈敏度會減少3.5db。
在空間分集中，兩根天線間距超過4米的情況下，利用分集接收可以得到3dB左右的增益，同時基站可以通過對兩路信號的比較來判斷自己的接收系統是否正常，如果TRU檢測兩路接收信號的強度差別很大，基站就會產生分集接收丟失告警。分集接收丟失告警可能是TRU、CDU、CDU至TRU的射頻連線或天饋線故障引起的。
對於定向基站來說，其最常見的是天饋線接錯。因為饋線分別連接著室內機架和塔頂天線，如果安裝人員不細心，就很容易出現機架和天線連接交叉的錯誤。如果天饋線連接不正確，則同一小區內兩根天線的方向就會不一致，方向不對的天線就接收不到該小區手機發出的信號或接收信號很弱，從而使基站產生分集接收丟失告警，同時該基站也伴隨著較高的擁塞和掉話。這種原因造成的告警總是兩個或三個小區同時出現。對於這類告警，第一種方法依次核對每根天饋線，這種方法的優點是故障定位迅速准確，缺點是必須依靠高空作業人員配合；第二種方法是在室內依次將天饋線進行倒換，如果一、二小區同時有這種告警，則錯誤的可能是13、14、23或24這兩根天線接錯，我們可以通過依次互換以上各對天線來解決問題。這種方法雖不用爬鐵塔，但經常要倒換好幾次天線，還要根據相應的話務統計分析來確認；第三種方法是通過信號測試，對於採用收發共用天線的基站，在距基站一公里左右的某一小區的中心點，利用SAGEM測試手機或其它儀表依次測量該小區所有載頻的接收電平（應關閉該小區的跳頻），根據測量結果來判斷天饋線是否接錯。如果該小區只用了一根發射天線，在測試完該無線後可以將發射改到另一根天線上。
歸結起來，分集接收丟失故障有以下幾種類型及處理方法：
1. 接收路故障
首先用OMT軟體去定位此故障位於哪一扇區，此時在HARDWARE菜單下天線會顯示紅色，且用MONITOR查看會顯示FAULT：ANTENNA（即天線故障），然後用SITEMASTER（天饋線測試）檢測此扇區接收路的天饋線是否有故障。(另外注意TRU與CDU接收路的射頻線， 射頻線出現故障幾率很小)
2. TRU故障(故障幾率很大)
首先排除接收路故障後，用OMT軟體去檢測TRU的SSI的值，在CUR不為零的情況下，當SSI的值的絕對值大於12時，若SSI的值為負值，此時TRU壞的可能性非常大，更換此TRU後再檢測SSI的值是否正常.如果仍不正常，(若本扇區有其它TRU則檢測其它TRU的SSI的值是否正常). 若SSI的值為正值，就有可能為接收路故障(CDU上跳線接頭可能沒接好).當SSI值正常，但是TS利用率為零時，毫無疑問TRU已經壞了。
3. CDU故障
在排除上面二種故障後，將此扇區的CDU移至其它正常的扇區，若為CDU故障，用OMT軟體去檢測則會發現分集接收丟失故障也會伴隨一起移動.(從話務統計可以看出掉話較嚴重)

4. HLIN 、HL OUT連線故障
更換HLIN 、HL OUT連線即可(此時伴隨RX CABLE DISCONNECT 故障)。
5. 相鄰扇區的發射天線過近
相鄰扇區的發射天線主瓣不能重疊較多，一般在工程中天線分集距離為4至7米（為波長12至18倍），所以一般為此扇區發射路和接收路接反，在CDU上換發射和接收跳線即可。
當存在鄰頻，在BSC上查明此小區是否與相鄰小區存在干擾，若存在，小區資源的ICMBAND級別一般為3、4（特別是96這一頻點與移動公司所用頻點的干擾，此時要藉助測試手機進行測試移動公司所用頻點），對此小區進行換頻。
7. 天線松動
此表現為BSC上分集接收丟失時有時無（幾小時一次），到現場用OMT軟體去檢測可能沒有此故障，此時應從DXU LOG里調出記錄，找出故障扇區對接收天線進行緊固。
8. 其它
主要是工程原因，例如：帶輔機櫃時，CDU上HL IN接到HL OUTB 上或主機櫃與輔機櫃HLIN、HLOUT機櫃頂連線接反或連線有故障等。

⑤ 波長鏈的活期怎麼存

如果有人問我，拒絕是什麼？我一定會告訴他完整的意思！如果有人問我，平庸是什麼？我一定會說：「你認為呢？」——題記

當我看到這個作文題目時，腦中影射出兩個巨大的字「庸俗」，竊喜之感蔓延腦海。涌來連綿不斷的思緒，輕拍著我的海岸，文字與文字之間互相撞擊，聲音越來越猛烈，「海浪」一層比一層高，沖擊著這四個字所形成的柏林牆，但卻沒有一句話能夠沖破。刺眼的陽光在不斷的位移，覆蓋「海面」上的陰影越來越大，是黑暗還是空白，我已分不清。它成功的拒絕了我腦海中所有平庸的文字，看似庸俗的未必庸俗，貌似高貴的未必不平庸！

人從出生開始就被賦予了接受或拒絕的權力，某種物質，或某種精神。在每一次行使權力時，某種「元素」必然會潛移默化的發生質變，是緩慢還是疾馳？在「地表面」還是「地底」？又會與哪種「元素」結合產生反應，是物理性質還是化學性質？但唯一確定的是反應結果必在當下或未來生成新的物質存在著某種影響力。

⑥ 表面波(瑞利波)波速測試法

英國學者瑞利(Rayleigh)於1887年首先在理論上確定了自由界面附近瑞利面波的存在。在以往的地震勘探中，這種瑞利面波被作為干擾波。近年來，國內、外學者對瑞利面波進行了深入的研究，在理論和應用方面都取得了較大的進展，利用它進行測試變為現實。

一、瑞利波在半無限大空間的傳播

在自由界面(如地面)上進行豎向激振時，均會在其表面附近產生瑞利波，而瑞利波有3個與工程質量檢測有關的主要特徵：

(1)在分層介質中，瑞利波具有頻散特性；

(2)瑞利波的波長不同，穿過的深度也不同；

(3)瑞利波的傳播速度與介質的物理力學性質密切相關。

研究證明，瑞利波能量約占整個地震波能量的67%，且主要集中在地表下—個波長范圍內，而傳播速度代表著半個波長(λ_r/2)范圍內介質震動的平均傳播速度。因此，一般認為瑞利波法的測試深度為半個波長，而波長與速率及頻度有如下關系：

設瑞利波的傳播速度為υ_r，頻率為f_K，則波長為λ_r=υ_r/f_K當速度不變時，頻率越低，測試深度就越大。

瑞利波勘探法根據震源形式不同可分為兩大類：一類為穩態法；另一類為瞬態法。同樣，瑞利波檢測方法分為瞬態法和穩態法兩種。這兩種方法的區別在於震源不同。

瞬態法是在激震時產生一定頻率范圍的瑞利波，並以復頻波的形式傳播；而穩態法是在激震時產生相對單一頻率的瑞利波，並以單一頻率波的形式傳播。前些年，主要以穩態激振方法為主，其測試原理是利用掃頻儀和功率放大器發出的諧波電流，推動電磁激振器對地面產生穩態面波，由相隔一定距離的拾振器將接收到的面波振動，轉換為電壓量送入計算機(頻譜分析儀)進行相關計算，從而得出頻散曲線。

由於穩態激振面波勘探方法設備較為復雜，重量大，測試費用高；為克服這些缺點，隨之根據其原理，便出現了瞬態面波勘探方法，與穩態法相比其設備較為輕便，測試速度快。但也有許多缺點：其一是瞬態激振的功率密度譜分布不均，許多頻率能量太小，隨機干擾大，以至於頻散曲線與理論相差太大，常常無法利用。其二是仍按照穩態激振面波勘探方法接收地面震動波，致使所有的波(如反射波、折射波、直達波等)均作為干擾波而與面波混在一塊，有可能導致誤差較大的結果，這也是瞬態激振面波勘探方法主要缺點之一。

為了克服這些缺點，目前發展了一種新的面波勘探方法——瞬態多道瑞利波勘探技術。它的激振可採用不同材料和質量的錘(或重物)下落激振，在地面布置多個拾震器，並選擇最佳面波接收窗口接收震動，通過多次疊加和多道相關疊加，使得頻譜能量加大，干擾減小。

設Z≥0為彈性空間，點震源位於坐標原點，且介質中的每點都作簡諧運動，設u、υ、w分別表示質點沿x、y、z方向的位移，則波動方程的表達式為：

土體原位測試與工程勘察

式中：θ=

；λ為拉梅常數；k為彈性系數；ρ為介質的密度；▽²為拉普拉斯運算元。

以下假定所引入的力對於z軸對稱，並在極坐標(r，θ，z)中討論問題。又設q為垂直於z軸的位移分量，w為z方向的位移分量。兩種坐標的關系為：

土體原位測試與工程勘察

引入波動位φ與ϕ滿足：

土體原位測試與工程勘察

式中：h²=ρp²/(λ+2k)；k²=ρp²/k。

對式(7-9)試求其變數分離形式的解(略去時間因子e^ipt)得到：

土體原位測試與工程勘察

式中：α²=ξ²-k²；β²=ξ²-k²。

將式(7-10)代入式(7-8)得到位移表達式為：

土體原位測試與工程勘察

應力表達式為：

土體原位測試與工程勘察

二、瞬態點震源激發的瑞利波場中的位移表達式

設震源位於坐標原點，在時刻t=0作用，則初始條件和邊界分別為：

土體原位測試與工程勘察

由於當z→+∞時，必有φ→0，ϕ→0，故式(7-12)中的A=0、C=0，將式(7-13)代入式(7-12)，並解系數行列式，得D=

。

若在地面施加一適當的豎向激振力(可用大錘敲擊地面或吊升重物自由下落)，則於地下介質中可產生縱波、橫波和瑞利波。此時可用如下的波動方程來描述它們的運動：

土體原位測試與工程勘察

式中：ϕ，φ為質點位移場的勢函數，υ_P和υ_S分別為縱波和橫波的速度。

對於平面波可得(1)式的一個解為：

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

式中：υ₁=[1-(υ_r/υ_P)]；υ₂=[1-(υ_r/υ_S)]；N為波數，υ_r為瑞利波速；A、B為常數。

由(2)式可得到瑞利波傳播的兩個特性：一是瑞利波振幅隨深度衰減，能量大致被限制在一個波長以內；二是由地面振動波的瞬時相位，可確定瑞利波傳播的相速度。

瞬態面波法即根據這兩個特性，在相距一定距離的地面兩點安置拾振器，接收面波振動，再通過頻譜分析，做出波長-波速頻散曲線，從而算出地下土層的瑞利波速υ_r。瑞利波速υ_r和橫波波速υ_S的關系為：

土體原位測試與工程勘察

當μ從0.25至0.5時，υ_r/υ_S從0.92至0.95。由此可將瑞利波波速換算成橫波波速。

瞬態多道瑞利波是在地面上沿著面波傳播的方向、布置間距相等的多個拾振器，一般可為12個或24個。選擇適當的偏移距(震源到第一個拾振器的距離)和道間距(拾振器之間的距離)，以滿足最佳面波接收窗口和最佳探測深度。

將多個拾振器信號通過逐道頻譜分析和相關計算，並進行疊加，可得出一條頻散曲線，從而消除了大量的隨機干擾，信號中各頻率成分能量大為增強，從而使得地質體在頻散曲線上的反映更加突出和判斷准確性大大增強。

三、採集方法

在時域內，面波採集的質量好壞，直接影響到計算出的頻散曲線。與反射法地震勘探方法相同，瞬態多道面波勘探也存在一個最佳窗口問題。彈性波在時間空間域內傳播時，其各種波型(直達波、折射波、反射波、聲波和面波)均遵循各自的傳播規律，故在應用瞬態多道瑞利波方法時應注意的是：

(1)各道采樣必須設計排列在面波域內，且採集到足夠長的記錄。

(2)盡量使採集到的波型單一，即：不使直達波的後續波或反射波、折射波干擾面波，同時避免周圍的干擾振動。

(3)採集的波形不能失真。

根據以上原則，在設計排列時，應按照不同的探測深度選擇不同的偏移距和道間距。偏移距較小時，產生的高頻分量就大些，反之，淺部的信息就強些；若需突出深部信息，應使偏移距放大些，致使高頻分量衰減，而低頻分量突出。

同樣也根據探測深度選擇道間距。對於同樣的道間距，反映深部的信號頻率較低，感測器之間該頻率的相位差較小，而為了突出有效信號，必須使相位差有一定的值，所以必須使道間距加大些。反之，減少道間距，避免相位差超過360°。

瞬態多道瑞利波法的激震，可採用大錘或吊高重物自由落下。一般地，對於深度在20～30m內，土質不是很軟，採用24磅大錘敲擊地面即可獲得不錯的頻散曲線。如果深度加大、土質較軟或提高探測質量，也可吊高重物自由落下，這種方法可獲得較好的低頻震動。

在產生撞擊振源時，常常不可避免地產生二次撞擊，如重物碰地回彈後再次撞地，有些人想方設法控制此二次震動，以獲得干凈的面波資料，結果影響了工作效率，其實這大可不必。我們知道，對於時域中分析的反射法或折射法地震勘探，二次激發必須排除，因為第二次激發波會疊加在第一次激發的波上，形成干擾。而在頻域中則無此問題，這從以下推導可得佐證：

設地面上A點接收到第一次激振產生的振動為：y=f(x，t)

地面上A點接收到第二次激振產生的振動為：y=Cf(x，t-Δt)

C為小於1的比例系數，合成振動應為：y=f(x，t)+Cf(x，t-Δt)

將上式進行富里埃變換，並注意到富里埃變換的延時定理，可得：

Y=∑X_m=∑U_m[f(x，t)+Cf(x，t-Δt)+iV_mf(x，t)+Cf(x，t-Δt)]

式中：U_m和V_m分別為頻譜的實部和虛部。若令

土體原位測試與工程勘察

則有：

X_m=A_m[f(x，t)

]+C·A_m[f(x，t)]

·

若令

則有：

X_m=A_m[f(x，t)]·

·(1+

)=A_m[f(x，t)]

·B·

其中：

土體原位測試與工程勘察

則對於α點：

同理，對於b點：

對於計算某點頻率的相位差時，由於

，因此，兩次激發造成的延時疊加被減去了，所以它們在頻率域中並不對相位差造成影響。

四、儀器、設備要求

1.儀器

瞬態多道瑞利波的數據採集，必須選用多道數據採集系統，最少12道以上，以24道為好。由於面波分析是在頻率域中進行，各種頻率成分能量差異很大，要想取得盡可能多的地下信息(尤其是地下深部的信息)，而上部的信息又不能產生失真，故儀器的動態范圍必須要大；AD轉換一般要在16位以上(最好達20位)，本機的噪音水平一定要低，摺合輸入端的噪音要小於或等於5微伏峰值電壓；並且頻響范圍要寬，尤其低頻頻響要好，頻率下限應小於1Hz，上限應大於1000Hz。這幾項要求，均高於普通淺層地震儀。因此，可以說淺層地震儀可以做的工作，面波儀均適用，而面波儀所做的工作，淺層地震儀的指標往往不能滿足。儀器的工作流程見示意圖7-3。

圖7-3 儀器工作流程示意圖

2.拾振器

由於面波頻率成分較低，所以必須選擇低頻拾振器。究竟頻率下限是多少的拾振器可達到要求，則應根據場地地層波速值和探測深度確定。若以探測深度為波長一半計，則有：

土體原位測試與工程勘察

如果波速為200m/s，

為20m，則f為5Hz。這時，拾振器的下限頻率至少要選擇在5 Hz 以下。

3.儀器及參數

(1)SWS-1型多功能面波儀的主要技術指標

道數：12道、24道，可擴展為48道；

(測試時1道至多道可選)

放大器：瞬時浮點放大器；

模數轉換：20 bit；

信號增強：32 bit；

采樣率：30μs～8ms(分若干檔)；

采樣點數：512～8192個樣點(分若干檔)；

動態范圍：120dB；

濾波器：高、低通模擬濾波；

CPU：80386或80486；

RAM：2 Mb，可擴為4 Mb、8 Mb、16 Mb；

硬碟容量：80 Mb，可擴為120或200 Mb；

軟碟機：1×3.5英寸，1.44 Mb；

顯示屏：640×480點陣VGA液晶顯示屏；可外配彩顯顯示彩色剖面；

列印與繪圖：輸出各種紀錄與處理結果；

電源：DCl2V，24道額定功耗小於25W；

體積：45×34×15cm³；

重量：8.8kg；

使用環境：-5℃～+45℃

(2)數據採集參數

震源：大錘

震源距5m

道間距2m

全頻率接收

五、資料和數據的處理

1.時間距離(X—T)域中的面波

(1)在時間(T)-距離(X)域中了解面波及干擾波的宏觀特徵，是處理和解釋面波數據中首要的步驟。面波的多通道採集數據，在時間距離域中一般表示為二維坐標中的圖形。其橫坐標為各檢波通道至震源的距離，縱坐標軸為震源激發後的傳播時間，向下為時間增大。各通道接收的震波振幅數據，反映在相應距離的橫坐標上，按到達時間表示為沿縱坐標的圖形(橫向擺動的波形或不同的色彩)。

圖7-4是一個在沉積地層上取得的完整的面波振動記錄。距離由距震源10m 到480m；時間從震源激發到2 s，包含了層狀介質上地表接收到的面波及其他干擾波的基本波型。

(2)子波、同相軸、視速度、視周期，脈沖震源在地層中激發的振動，在時間上表現為短暫的波形，在傳播中保持著基本相似而又緩慢變化的特徵。震源激發的同一類的波型，在相近的接收通道上也表現出相似的波形，稱為該波型的子波；同一波型在相近通道上子波相似特徵點的連線，稱為同相軸；它在時間-距離坐標中的斜率，體現了該波型沿地表傳播的速度，稱為視速度；同相軸越陡，視速度越小。子波波形兩個正負主峰占的時間，稱為視周期，可以用它估計波型的主頻率。

(3)時間-距離域中的典型面波數據圖形，圖7-4中顯示不同視速度和視周期的波型。震源在左邊，由左向右子波的到達時間越來越遲，其中標示出的三組波型有：

圖7-4 面波數據圖形圖

A：視速度大(同相軸平緩)，視周期短(主頻率高)，它屬於淺層折射波和反射波的波型；

C：視速度小(同相軸陡)，視周期由短變長(主頻率變低)，它屬於面波基階模態的波型；

B：視速度比 C 較高(同相軸較緩)，視周期由比 C 短(主頻率較高)，它屬於面波的幾個高階模態的波型。

由圖中面波的波型表現可以看出：鄰近通道的子波波形變化平緩，說明地層橫向相對均勻。出現明顯的高階模態波型(B)，反映了地下存在分層結構。視周期較長的基階模態波型(C)振幅較大而且穩定，表明面波能量所及的深度內，存在較高剛度的底部地層，能將面波能量折返到地表附近。

(4)正常地層中不同頻率段的面波數據圖形，脈沖震源產生的面波振動，包括寬頻率范圍內的各個頻率組份。通過窄頻帶濾波，可以從時間-距離域中看出不同頻率組份面波各模態的表現，以及干擾波的振幅變化，並了解在寬頻率范圍內提取面波頻散數據的可能性。

圖7-5 500～800頻率段面波數據圖形

圖7-5是一個在分層地基上取得並未作濾波的面波原始記錄，距離由距震源25m到47m，記錄時間為1 s，包含了面波及其干擾波的基本波型。黃色的帚形框圈出面波振動數據的時間距離范圍。上界的黃線界定了每秒 200m的視速度，下界的更陡斜邊為每秒50m。黃色框外的上部出現的是較弱的反射和折射波，它們的主要振動能量，可以在數據處理時用如圖的帚形時距窗口加以排除。窗口內下部是面波的基階模態，而上部出現顯著的高階模態，視速度和視周期都和基階模態有所差別，反映了地下存在分層結構。原始記錄經過11 Hz的窄頻帶濾波。得到圖7-6a所示的波型圖形。

11 Hz頻率段靠近面波基階模態的視周期，基階模態的振幅相對增強，但是較高視速度的高階模態依然明顯存在，表明同一頻率的面波組份中存在不同視速度的模態。而且在左部的幾個通道上，不同的模態合並到同一時間段內。在這樣的距離段內，單一的時間頻率分析是難以分離出不同的模態的。原始記錄經過22 Hz的窄頻帶濾波得到如圖7-6b的波型圖形。

22 Hz 頻率段靠近面波高階模態的視周期，其高階模態的振幅相對增強，而較低視速度的基階模態也存在，也只有在距震源相應寬的距離段上，才有可能區分不同的模態。

將原始記錄經過3Hz的窄頻帶濾波，得到如圖7-6c所示的波型圖形。記錄的3Hz頻率分量振幅很弱，顯示圖形時加大了振幅的增益。圖形中出現的同相軸大部分都極平緩，具有很大的視速度(甚至表現出反向震源傳播的視速度)，其展布已經不能包含在面波的時間-距離窗口內。只有在更大的距離上(窗口的右下角)才顯現具有低頻面波視速度的面波成分。這些低頻同相軸反映了大波長的波動組分，涉及的周邊范圍寬，一般屬於水平地層中的低頻反射鳴震，或者是來自採集排列旁側的散射波場。它們的振幅在圖示的3Hz頻段超過了面波的幅度，構成對低頻3Hz窄頻帶濾波後面波數據圖形(圖7-6c)面波的干擾。

這種低頻干擾不是用簡單的時間 距窗口能夠排除的。如果脈沖震源沒有足夠的低頻能量，它往往會掩沒面波的低頻組份，構成低頻(反映大的深度)面波數據中出現過大的相速度。這種干擾現象在全頻段的原始面波數據中並不明顯，只有在窄頻帶濾波的時間-距離數據中才會明顯暴露出來(圖7-7)。

圖7-6 窄頻帶濾波後面波數據圖

圖7-7 地層中含局部異常體的面波數據圖形

該圖中引發波形的震源位置在左邊，正常地層的面波同相軸由左上方向右下方延伸。圖中正常同相軸的中部出現向左下方的分支，表明面波向右方傳播途中遇到局部異常介質，產生反向的散射。這種異常現象在多道的時間-距離域圖形中容易判斷，異常的水平位置也容易確定，但是難於判斷異常體的深度。對面波的頻散數據它也會造成扭曲。

(5)地表為高剛度層覆蓋的地層面波數據圖形：圖7-8中明顯可見的面波(同相軸視速度低，視周期長)，反映了下覆地層的彈性波速，應屬面波的基階模態。其上部隱約可見視周期很短的振動，在左邊距震源附近的通道上振幅大，反映較明顯，它是屬於高剛度層覆蓋層造成的面波的高階模態的反映(右圖經放大後可以看得更清楚)。

圖7-8 地表為高剛度層覆蓋的地層面波數據圖形

圖7-8中面波的振幅由左向右隨距離的增大急劇衰減，這是地表高剛度覆蓋導致的特徵漏能現象。和高剛度地層在底部的正常地層結構不同，震源的彈性能量在地表高剛度覆蓋的下界面向下部地層漏失，其下再沒有使它向上折返的界面條件。

在最簡單的地層(均勻不分層)條件下，面波波速沒有頻散，根據時間頻率域中的面波同相軸斜率，完全可以確定面波的速度，並藉以估算地層的剛度。而對於分層的地層，面波的速度將產生頻散。如果各層的剛度隨深度逐層增加，面波的彈性能量將偏向它的基階模態，高階模態的能量偏弱。這時，用簡單的窄頻帶掃頻濾波方法，也可以在時間-距離域估算面波的頻散規律。面波應用研究的早期就是這樣來獲取面波的頻散速度的。如果各層的剛度隨深度起伏，特別是含有顯著的軟弱夾層，則面波高階模態的能量將相應加強，這時就難以用簡單的掃頻濾波方法。如若在時間距離域內分清面波的模態和估算面波的頻散，就不得不採取更復雜的數據處理方法。

目前存在不同性能的波場分頻速度估計方法。二維頻率波數域方法是一種通用方法，它有快速計算的功能，比較適用於多道線性陣列的波場分頻速度估計。

2.頻率-波數(F-K)域中的面波

面波的各個模態，在時間和距離上往往是相互穿插疊合的。在頻率-波數域中，可以清楚地區分開面波不同模態的波動能量，從而能夠單一地提取出基階模態的頻散數據。

(1)頻率-波數譜、相速度、譜振幅 面波沿地表傳播的波場，在時間和空間上都可以分解為正弦和餘弦形式的波動組分，轉換成二維的頻譜。單個波動組分在時間上的頻度，以每秒中的波動次數來計量，就是一般稱的頻率(F)，單位為Hz，而在空間(距離)上的頻度，以每米中的波動次數來計量，稱為波數(K)，單位為1/m。由頻率-波數譜中某個波動組分的頻率和波數，可以確定它的周期(T=1/F)和波長(L=1/K)。

這個波動組分的波形在波場中傳播時，每個周期的時間前進一個波長，計算出的速度就是它的傳播速度(υ_c=L/T，或υ_c=F/K)，也稱為該組分的相速度。由波動組分正弦和餘弦分量的振幅，可以合成該組分的譜振幅，反映了該組分傳播的彈性能量的大小。

運用二維傅里葉變換，可以將時間距離域的彈性波場數據，轉換為頻率-波數譜數據，表現為二維坐標中的圖形。一般其左上角為坐標原點，縱坐標為頻率軸，沿縱坐標向下波動頻率增高，也就是在時間上波動越快。橫坐標為波數軸，沿橫坐標向右波數增多，也就是在空間上波長越短。

各個波動組分譜振幅的大小，用不同顏色的色標來表示，一般色度越亮，表示譜振幅越大。波動組分坐標點(F，K)和原點連線的斜率(F/K)，體現了它的相速度。這條連線越陡該波動組分的相速度越大，越緩相速度越小。

離散數據的二維傅里葉變換，對於轉換的頻率和波數區間，都有相應的限定：轉換的頻率限(F_max)是采樣時間間隔(dT)的倒數的一半(F_max=0.5/dT)。轉換的波數限(K_max)是采樣道間距離(dX)的倒數的一半(K_max=0.5/dX)，對於單向傳播的波場，最大波數可以擴大一倍(K_max=1/dX)。在頻率和波數限定區間以外，會出現變換折疊造成的干擾。

(2)面波的頻率-波數譜向低頻小波數(長波長)區延伸的表現 在頻率 波數譜的左上角，頻率降低、波數減小，反映大深度的波長較大的面波應該在這個區域內分布。但正就是在這個區域，波譜對不同類型波的相對分辨能力降低，如果基階面波不具備較強的能量峰脊，就很難提取到正確的頻散數據。圖7-9顯示了在頻率-波數譜左上角經常遇到的圖景：

它是一個實測的面波記錄的頻率波數譜上，陰影圈定了明顯的基階面波的能量峰，其中白色點標記出峰脊的位置。在反映低頻波長較大的左上方(黑色框內)，分布著一些弱的能量軸，難以作出明確的選擇，可靠的頻散數據低頻端只能到此為止。

了解基階面波能量峰向頻率波數譜左上角延伸的一般規律，將有利於識別和提取頻散數據。為此，可在這個面波記錄的頻率-波數譜上，標出由它得到的地層模型正演的基階和高階頻散數據點，並且正演了原來未拾取到的左上角低頻頻散數據點。

圖7-9 一個實測的面波記錄的頻率-波數譜

圖7-10 頻率-波數譜圖形

在圖7-10是標上了正演得到的頻散數據點的實測記錄頻率-波數譜圖形。其中白色點組成的線是正演的基階頻散數據，淡灰色點組成的兩條線屬正演的高階頻散數據。它們的中下部均能和譜圖中相應的能量峰脊相吻合，說明正演採用的地層模型正確地反映了這部分譜圖的面波能量。正演基階頻散數據線向左上方的延伸部分逐漸逼近頻率波數坐標的原點，這就是基階面波能量峰脊向低頻小波數(長波長)區延伸的方向。

圖7-10正演得到的頻散數據點的實測記錄是圖中還以黑色直線標出地層最大剪切波速(底層)在頻率-波數譜中反映的位置。在此黑線左方出現的能量峰其相速度都大於地層底層的波速，不屬於面波能量的表現。

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