Анализ результатов тестирования датчиков с двойной поляризацией

Тест 1

Для теста, спаяли два поперечных датчика, по последовательной схеме. Поставили их радом с обычным датчиком. На расстоянии 20 метров выкопали лунку и отстучали «+» и «-» удары по схеме YY. Результаты опыта представлены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Совмещенные трассы: синий – датчик двойной поляризации; красный – обычный поперечный датчик, результат вычитания «+-»; зеленый – обычный поперечный датчик только «+».

Сходимость результатов хорошая, по фазе расхождений почти нет. Амплитуды как и по теории, для результата вычитания «+-» и датчика двойной поляризации почти одинаковые, а для просто «+» в 2 раза меньше.

Единственно, на трассе датчика двойной поляризации наблюдаются какие-то более высокочастотные пики, особенно в первой части записи.

Тест 2

Для изучения действительной эффективности применения поперечных датчиков с двойной поляризацией были изготовлены пять таких датчика из обычных геофонов с последовательной распайкой и упакованы в единый корпус с жесткой фиксацией. Далее проводились обычные полевые тесты идентичности сигнала и последующий анализ необходимых параметров.

Была отработана схема тестирования амплитудной и фазовой идентичности, где на узком «пяточке» устанавливались все анализируемые датчики, а источник колебаний располагался на удалении, которое должно в десятки раз превосходить расстояния между датчиками.

На узкий «пятачок» были установлены 5 датчиков с двойной поляризацией (каналы 1-5), 5 датчиков поперечных одинарных (каналы 6-10) и 5 датчиков продольных одинарных (каналы 11-15) (Рис. 2.1). Удары наносились только горизонтального направления. Вертикальные не бились.

Было выполнено 5 ударов «+» и 5 ударов «-».

Рис. 2.1 Схема наблюдения

Сумма 5 ударов «+» показана на рисунке 2.2, а на рисунке 2.3 показана разница между записями 5 ударов «+» и 5 ударов «-». Что занятно, до вычитания, каналы с вертикальной поляризацией приема (последние 5 трасс, система наблюдения YZ) явно отличались по амплитудам и формам трасс, а после вычитания стали весьма схожи с поперечными.

Рис. 2.2 Сейсмограмма суммы 5 ударов «+». В рамке каналы с двойной поляризацией

Рис. 2.3 Сейсмограмма результат вычитания из 5 ударов «+», 5 ударов «-». В рамке каналы с двойной поляризацией

Далее накладываем на сейсмограмму результата вычитания «+» из «-», просто сейсмограмму «+» (Рис. 2.4) и накладываем на сейсмограмму «+», сейсмограмму «-» (Рис. 2.5). По этим картинкам видно, что при системе наблюдения YY, на данных условиях, практически не наблюдается продольной компоненты, «чистая» поперечная волна.

Рис.2. 4 Результат наложения сейсмограммы «+» (красным) и сейсмограмма результат вычитания из «+» «-» (синим). В рамке каналы с двойной поляризацией

Рис. 2.5 Результат наложения сейсмограммы «+» на сейсмограмму «-».В рамке каналы с двойной поляризацией

Далее посмотрим, как себя ведут датчики с двойной поляризацией. На рисунке 2.6 А показаны трассы канала 1 при пяти ударах (накоплений), разведенные для удобства, на рисунке 2.6 Б эти же трассы только совмещенные, на рисунке2. 6 В их спектры. Повторяемость трасс хорошая, смещений по отметки момента почти не наблюдается. На спектрах наблюдается пиковое расхождение на частотах 15, 35 и 50 Гц. Что вероятно связано с наводками промышленной частоты и самой станции.

Рис. 2. 6 Результат пяти накоплений на одной точке записи с двойной поляризацией. А – разведенные трассы; Б – сведенные трассы; В – спектры этих трасс.

Канал 2 и канал 7

Канал 3 и канал 8

Канал 4 и канал 9

Канал 5 и канал 10

Рис. 2.7 Совмещение трасс датчиков двойной поляризации при 5 дарах (синим) и одиночных горизонтальных датчиков (зеленым) по результату вычитания 5 ударов «+» и 5 ударов «-». Под трассами показаны спектры этих трасс.

На рисунке 2.7 представлено сопоставление трасс датчиков двойной поляризации при ударах в сторону «+» и 5-ти накоплениях, а также обычные одинарные датчики при вычитании 5-ти ударов «+» и 5-ти ударов «-». На первых двух сопоставлениях (каналы 2 – 7 и 3 – 8) наблюдается значительное меньшее значение амплитуды у датчиков двойной поляризации. Думаю, будет удобнее просмотреть абсолютные значения амплитуд и их суммы (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Сравнение амплитуд датчиков двойной поляризации при 5 накоплениях и одинарных датчиках при накоплениях 5 «+» и 5 «-».

двойная поляризация	одиночный датчик
Канал	Амплитуда*10³	Канал	Амплитуда*10³





Сумма		Сумма

Результатом стало двукратное преимущество одинарного датчика с ударами «+» и «-». Но не стоит торопиться с выводами. Датчики с двойной поляризацией были установлены на «салазках», так как изначально подготавливались для работ на бетонном или асфальтном покрытии и при условии буксировки (т.е. были без шипов), а одинарные датчики были, как положено, заземлены шипом в грунт. Возможно, оказало влияние на результат мокрая погода и не снятый верхний рыхлый грунт. Как видно из таблицы 2.1 последние сопоставления каналов идентичные (каналы 4,5 и каналы 10,9). Вопрос с амплитудами открыт для меня.

Ниже привожу картинки результатов вычитания «+» и «-» при выносе источника на 10 м и на 80 м

Рис. 2.8 Сейсмограмма результат вычитания из 2 ударов «+», 2 ударов «-» при выносе источника от приемников 10 м. В рамке каналы с двойной поляризацией

Рис. 2.9 Сейсмограмма результат вычитания из 4 ударов «+», 4 ударов «-» при выносе источника от приемников 80 м. В рамке каналы с двойной поляризацией

Тест 3

Для сейсмика трассы - это хорошо, но сейсмограммы лучше.))) Было решено построить целые сейсмограммы в реальных полевых условиях. Но как построить полноценную сейсмограмму имея 5 датчики с двойной поляризацией? Только по принципу взаимности. На профиль длиной 62 м (32 канала) были установлены 32 обычных поперечных датчика через 2 м. Параллельно с этой косой была раскинута еще одна такая же коса, но с подключенными датчиками двойной поляризации на каналах 1, 8, 16, 24, 32 и все это записывалось на одну станцию и в одну сейсмограмму. Не нужные, пустые каналы, мы отключили, и получили сейсмограммы, где 1-32 канал обычные, 33-37 каналы с датчиков двойной поляризации.

Далее отрабатываем раскладку при пунктах возбуждения на каждом канале, т.е. через каждые 2 м. Получаем, для косы с обычными датчиками полноценные данные для ОГТ. А для датчиков с двойной поляризацией имеем для одного пункта приема (ПП) 32 пункта возбуждения (ПВ). Таким образом, по принципу взаимности сортируем трассы таким образом, что бы координата ПП поменялась местами с координатами ПВ. Получаем для каждого из пяти датчиков полноценную сейсмограмму. И сравниваем их с уже записанными сейсмограммами по обычным датчикам.

Да, работы проводились на асфальтовой дороге, поперечные датчики устанавливались шипом вверх, а удары наносились по касательной к асфальту обычной кувалдой 4 кг.

Сравним сейсмограммы с датчиками двойной поляризации и результат вычитания «+» из «-» одиночного датчика.

Рис. 3.1 Синим датчик двойной поляризации, красным результат вычитании «+» и «-».

Сравним двойную поляризацию с «+»

Рис. 3.2 Синим датчик двойной поляризации, красным «+».

Сравним двойную поляризацию с «-»

Рис. 3.3 Синим датчик двойной поляризации, красным «-».

Рис. 3.4 Сравнение сейсмограммы для обычных датчиков при ПВ 0 (красный) и сейсмограммы построенной по принципу взаимности (синий) для тех же обычных датчиков. Сделано для оценки правильности теории о взаимности.

Вывод

На первый взгляд, при тестах сравнения на одиночных датчиках и при хороших условиях, сигналы получаются идентичные и все вроде работает. Но на датчиках двойной поляризации, наблюдаются непонятные высокочастотные экстремумы, которые не имеют аналогов на записях с обычными датчиками.

Есть не стабильное, но различие в амплитудах, где сейсмограмма «+-» выигрывает у двойной поляризации.

Далее при сравнениях полноценных сейсмограмм, наблюдаются необъяснимые колебания или составляющие сигнала, которая не наблюдается ни на сейсмограммах «+-», не на сейсмограммах «+» и «-»

Таким образом, при полевых работах методом ОГТ, МПВ, предпочтение все же отдается обычной, общепринятой методике «+-» при системе наблюдения YY. В методике с двойной поляризацией есть необъяснимые эффекты, которые являются скорее помехой, чем полезным сигналом.

Ниже приводятся разрезы ОГТ по данным полученным с обычными поперечными датчиками в процессе эксперимента. Первый разрез построен по «+-», второй только по «+», третий только по «-».

«+-»

«+»

«-»