CHƯƠNG 2 MỘT SỐ THUẬT TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU
2.2. Phục hồi biên độ
Mơi trường địa chất nói chung và địa chất tầng nơng nói riêng bao gồm các trầm tích bở rời, được xem là mơi trường hấp thụ năng lượng sóng khá mạnh. Hấp thụ là q trình trong đó một phần năng lượng sóng địa chấn bị mất đi do chuyển thành nhiệt lượng khi đi qua các lớp trầm tích, khi đó năng lượng sóng địa chấn sẽ bị suy giảm nhanh theo chiều sâu. Vì vậy cần phục hồi lại phần nào năng lượng sóng đã mất đi trong khi truyền đi qua các lớp đất đá khác nhau. Để tính ảnh hưởng hấp thụ trên quãng đường truyền sóng người ta sử dụng cơng thức:
A = A0eαz = A0e−ρz/λ (2.1)
Hay:
A /A0 = e−ρz/λ (2.2)
Trong đó z là độ sâu; ρ và α là hệ số hấp thụ và hệ số hấp thụ theo chu kỳ của môi trường; A0 và A là biên độ sóng cực đại (trên mặt) và tại độ sâu z; ρ có giá trị trung bình là 0.05 đối với mơi trường trầm tích bở rời ngậm nước.
Người ta dùng thang Decibel (bB) là thang logarit để so sánh tỉ lệ giữa biên độ tín hiệu suy giảm và tín hiệu ban đầu:
Nếu xét trường hợp là tại độ sâu bằng 100 lần bước sóng, tần số 1000Hz, vận tốc truyền sóng 1700m/s (tương đương bước sóng 1.7m, độ sâu tính tốn z=170m) thì độ suy giảm biên độ là:
N= 20lge|-ρz/λ| = 20lg(e|-0.05*170/1.7|) = 20lg(e5) = 43.4 dB Vậy ta tính được độ suy giảm biên độ ở độ sâu 170m là N = 43.4 dB
Giả thiết mơi trường trầm tích là đồng nhất, tốc độ truyền sóng khơng đổi và năng lượng có thể xuyên tới độ sâu yêu cầu, chúng ta có thể xây dựng được đồ thị biểu diễn độ suy giảm năng lượng theo chiều sâu như sau (hình 2.2):
Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn sự suy giảm biên độ sóng địa chấn
Nhìn hình 2.2 ta thấy, khi chiều sâu tăng lên độ suy giảm biên độ càng lớn. Tín hiệu địa chấn phát ra dưới dạng sóng âm học và được phân tán thứ cấp theo dạng cầu. Chính vì thế có thể bù phần nào đó tín hiệu sau khi áp dụng các thuật tốn cụ thể. Hình 2.3 biểu diễn một hàm phục hồi biên độ (Gain function) theo thời gian trong các cửa sổ. Một nhược điểm của bước xử lý này là ngồi các tín hiệu phản xạ có ích được phục hồi, lượng nhiễu cũng xuất hiện mạnh hơn. Quan sát hình 2.3 ta thấy, trong các cửa sổ từ 1 đến 5 sau khi phục hồi biên độ thì tất cả các thành phần (nhiễu, tín hiệu) đều tăng lên. Do vậy phục hồi như thế nào thì hợp lý phụ thuộc vào người xử lý, cụ thể phụ thuộc vào mối tương quan giữa tín hiệu và nhiễu mà người xử lý cho là hợp lý sau đó đưa tham số phù hợp.
Hình 2.3. Hàm phục hồi biên độ theo lý thuyết
Hình 2.4. Hàm phục hồi biên độ (Gain function) trong phần mềm Reflexw Trong phần mềm Reflexw, người ta chọn hàm phục hồi biên độ (Gain Trong phần mềm Reflexw, người ta chọn hàm phục hồi biên độ (Gain Function) theo hàm số:
g(t) = (1 + at)ebt (2.4)
Càng xuống sâu thì lượng nhiễu sẽ càng lớn, việc lựa chọn các hệ số phục hồi a và b ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng mặt cắt. Nếu hệ số a và b càng lớn thì sẽ chỉ những thành phần nhiễu gia tăng, tỉ lệ giữa tín hiệu/nhiễu giảm đi đáng kể. Cần
lựa chọn các thông số này hợp lý tùy vào từng mặt cắt sao cho tương quan giữa tín hiệu và nhiễu là tốt nhất.