Í jarðskjálftarannsóknum erum við ekki bara að skrá merki-við erum að reyna að skilja hvernig jörðin hreyfist. Þriggja þátta jarðfóni (3C landfónn) er oft lýst sem tæki sem skráir titring í þrjár áttir. Það er rétt, en það útskýrir ekki alveg hvað við erum að vinna með á þessu sviði.
Það sem við tökumst á við er alltaf sami líkamlegi veruleikinn: hreyfing á jörðu niðri. Hvort sem við lýsum því sem tilfærslu, hraða eða hröðun, eða hvort við mælum eina stefnu eða þrjár, þá breytist undirliggjandi titringur ekki. Það sem breytist er hvernig við fylgjumst með og túlkum það.
Hvaða 3 íhluta jarðfóni mælir í jarðskjálftarannsóknum
Þegar við setjum upp þriggja þátta landfóna erum við að fanga hreyfingu á jörðu niðri meðfram þremur ásum-venjulega lóðrétta, innlínu og krosslínu. Þetta gerir okkur kleift að fylgjast með fullri vektorhegðun skjálftabylgna frekar en einni vörpun.
Í reynd verður þetta mikilvægt þegar öldusvið eru flókin. Endurskin, yfirborðsbylgjur, umbreyttar bylgjur og hávaði skarast allt. Einn-íhlutaskynjari getur aðeins sýnt hluta af myndinni. Með þremur íhlutum getum við byrjað að aðgreina bylgjugerðir og skilja útbreiðslustefnu þeirra.
En jafnvel með þremur íhlutum erum við enn að mæla sama vélræna titringinn. Munurinn liggur í því hversu mikið af þeirri hreyfingu við getum endurbyggt.
Hraði vs hröðun í 3 íhluta jarðfónum: Hvað breytist og hvað breytist ekki
Í mörgum verkefnum í dag, sérstaklega há-þéttleikakönnunum, sjáum við fleiri MEMS-undirstaða 3 íhluta jarðfóna, sem skrá hröðun frekar en hraða.
Það er auðvelt að gera ráð fyrir að hröðunargögn séu „betri“ vegna þess að þau sýna oft hærri ríkjandi tíðni og breiðari litróf. Við höfum öll séð þetta í úrvinnsluniðurstöðum.
En þegar við skoðum dýpra er staðan lúmskari.
Fyrir sama jörð titring:
- Hraði, hröðun og tilfærsla eru bara mismunandi stærðfræðilegar framsetningar
- Bylgjuform þeirra, amplitudes og litróf munu líta öðruvísi út
- Ríkjandi tíðni þeirra getur breyst
Þetta þýðir ekki að upplýsingar undir yfirborðinu hafi breyst. Það þýðir að framsetningin hefur breyst.
Til dæmis auka hröðunargögn náttúrulega hærri tíðni, en hraði leggur áherslu á lægri tíðni. Þess vegna virðast-kerfi sem byggjast á hröðun oft hafa "hærri tíðniforskot." Í raun og veru eru þetta stærðfræðileg áhrif, ekki líkamleg aukning á upplausn undir yfirborði.
Tíðnisvið og merkjastyrkur: Það sem raunverulega skiptir máli á sviði
Í landskjálftarannsóknum er merkingarbært merkjasvið ekki ótakmarkað.
Það sem við getum unnið með raunhæft er:
- Tíðnisvið á bilinu 1 Hz til 200 Hz
- Merkjastyrkur takmarkaður af bæði vélrænum hávaða og kerfishljóði
Á þessu sviði geta bæði hraða- og hröðunarmælingar táknað sömu hreyfingu á jörðu niðri á áhrifaríkan hátt-að því tilskildu að hlutfall merkis-til-hljóðs sé nægjanlegt.
Það sem takmarkar okkur er ekki tegund landfóna eingöngu, heldur:
- Umhverfis vélrænni hávaði
- Tengingarskilyrði
- Hljóðfæri hljóðgólf
- Öflun og vinnsluaðferðir
Við sjáum oft að vélrænni hávaði drottnar yfir rafrænum hávaða, sérstaklega við aðstæður á vettvangi. Þetta þýðir að bæta tegund skynjara ein og sér bætir ekki sjálfkrafa gagnagæði.
Af hverju 3 íhluta jarðfónar eru notaðir í nútíma skjálftamælingum
Við notum 3 íhluta jarðfóna ekki vegna þess að þeir breyta eðlisfræðinni, heldur vegna þess að þeir gefa okkur fleiri leiðir til að túlka hana.
Þau eru sérstaklega verðmæt þegar:
- Við þurfum að greina öldustefnu og skautun
- Umbreyttar bylgjur (PS-bylgjur) eru mikilvægar
- Yfirborðsbylgjur þarf að aðskilja eða bæla niður
- Flóknar aðstæður nálægt-yfirborði skekkja bylgjusvið
Í þessum tilfellum gerir það að hafa þrjá þætti okkur kleift að beita fullkomnari vinnsluaðferðum og draga fram gagnlegri upplýsingar úr sömu hreyfingu á jörðu niðri.
Af hverju landfónasamanburður getur verið villandi
Í raunverulegum verkefnum berum við oft saman jarðfóna með því að nota litróf, orku eða merki-til-suðs. Það lítur beint út en niðurstöðurnar geta verið villandi.
Hröðunargögn sýna venjulega sterkara-hátíðniefni, en þetta er vegna þess hvernig það er reiknað, ekki raunverulegri há-tíðnimerkjum neðanjarðar.
Sama á við um orku og-merkja til-hljóðhlutfalls. Breytingar á næmni, síun eða gagnaléni geta allar haft áhrif á niðurstöðuna. Það sem lítur út fyrir að vera betri gögn er oft bara önnur leið til að tákna sömu hreyfingu á jörðu niðri.
Þegar við setjum allt á sama svið verða margir af þessum mun minni en þeir virðast fyrst.
Velja rétta 3 íhluta jarðófón fyrir verkefnið þitt
Þegar við veljum 3 þátta landfóna einbeitum við okkur ekki að einni færibreytu. Það sem skiptir máli er hvernig allt kerfið virkar við raunverulegar aðstæður.
Við skoðum:
- Hávaðaeiginleikar yfir nothæft tíðnisvið
- Stöðugleiki og samkvæmni skynjarans
- Tenging hegðun við jörðu
- Samhæfni við öflun og vinnslu verkflæði
Vel-hraða-kerfi getur skilað árangri sem jafngilda hröðunar-kerfi þegar réttum leiðréttingum og umbreytingum hefur verið beitt.
Það sem gerir gæfumuninn er ekki bara skynjaragerðin, heldur öll öflunar- og vinnslustefnan.
Að vinna með 3 íhluta jarðfóna gefur okkur fullkomnari sýn á hreyfingu jarðar, en það breytir ekki eðlisfræði jarðskjálftabylgna.
Hraði eða hröðun, einn-þáttur eða þrír-þættir-þetta eru mismunandi leiðir til að fylgjast með sama titringi.
Ef við höfum það í huga verður auðveldara að forðast að of-túlka augljósa kosti og einblína á það sem raunverulega bætir gæði jarðskjálftagagna: merkisstyrk, hávaðastjórnun og rétta vinnslu.
Heimildir
[1] Wei, Jidong.Jarðskjálftar fyrir olíuleit. Qingdao: China Ocean University Press, 2016.
[2] Sercel Company.428XL tæknihandbók (útgáfa 4.0). Frakkland, 2010.
[3] Li, Qingzhong. "Nokkur ranghugmyndir í há-skjálftarannsóknum og samsvarandi mótvægisaðgerðum."Olíu jarðeðlisfræðileg leit, bindi. 32, nr. 6, 1997, bls. 751–783.
[4] Crisi, PA og TJ Perrin. "Hversu mikill vindur er nóg?"SEG Technical Program Expanded Abstracts, bindi. 22, 2003, bls. 70–73.
[5] Wei, Jidong. "Landsfónaflétting fyrir lág-tíðniuppbót í jarðskjálftagögnum."Olíu jarðeðlisfræðileg leit, bindi. 51, nr. 2, 2016, bls. 224–231.
