一種地震全向矢量檢波器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及檢波器技術領域，尤其涉及一種地震全向矢量檢波器。
【背景技術】
[0002] 根據波動理論，波動不只表示振動，還表示振動的傳播。具體地：1、振動可分解為 線振動、旋振動；2、波場散度驅動縱波，波場旋度驅動橫波；3、線振動是散度和旋度的共同 作用，既包含縱波，也包含橫波；4、旋振動只與旋度有關；5、體旋度是完全旋度，面旋度是 不完全旋度。因此，只能檢測線振動的技術，不能干凈分離縱橫波。必須是能夠檢測體旋度 或散度的技術，才有可能解出純橫波和純縱波。
[0003] 波動的空間運動屬性，包含了豐富的信息，可以在波場分離、信噪比、保真度、成像 精度、介質屬性分析等方面起到重要作用。但是，現有采集技術卻只能檢測振幅、頻率、相位 等信息，基本沒有檢測波動空間運動屬性的功能。
[0004] 目前地震波的檢測，是將波振動轉換為電信號（電壓、電流）或再進行數字轉換來 實現。將機械運動轉換為電信號的方法，不外乎應用電磁檢波器、電容檢波器、壓電檢波器 和光纖應變檢波器。
[0005] 電磁檢波器和電容檢波器是線振動型，有工作方向。理想方向濾波效應為COS Θ， out(t) =A(t)cos0。A(t)和Θ都是未知的，僅單個器件是求不出真振幅A(t)和夾角Θ 的。MEMS檢波器基本屬于電容型檢波器，也遵循上述規律。
[0006] 光纖應變檢波器可歸于線振動或壓強型，單器件也不能確定振動方向。所以，單個 電磁檢波器、電容檢波器和光纖應變檢波器，都不能區分波場振動方向，更不具備檢測波場 散度旋度的功能。
[0007] 壓電檢波器是壓強型，輸出與周圍液態介質壓強有關，無方向性，不能區分振動方 向。液態環境中壓強各向同性，等效于波場散度。但在陸上固態環境，即使將其置于液態容 器中，也無法實現散度測量。
[0008] 三分量檢波器，以三矢量合成方法，可以求出波場振動方向Θ和振幅A(t)。這 也是稱其為矢量檢波器的原因，但只是測量點的線振動矢量，不能檢測振動性質、旋度和散 度。
[0009] 綜上所述，現有技術中的各類檢波器不能實現地震波場全信息的檢測。
[0010] 圖1是相關技術中理想單檢波器在縱波波場中的方向性響應示意圖，圖2是相關 技術中理想單檢波器在橫波波場中的方向性響應示意圖，用以說明檢波器的工作方向性。 如圖1、圖2所示，檢波器的輸出基于下述公式實現：out = A ·η = aXb cos Θ。其中，A表 示波場函數，矢量；η表示檢波器工作方向單位矢量；a表示波場A在振動方向的瞬時振幅； b表示檢波器靈敏度；Θ表示檢波器的工作方向與檢波器位置處波場振動方向的夾角；p為 縱波下標；s為橫波下標。
[0011] 具體地，如圖1所示，檢波器在縱波波場中的輸出基于下述公式實現：
[0012] out = Ap · n = apXb COS θ p;其中，Ap表示縱波波場等時面；ap表示波場Ap在檢 波器位置的的法線方向的瞬時位移量；b表示檢波器靈敏度；θ p表示檢波器的工作方向與 波場振動方向的夾角。
[0013] 如圖2所示，檢波器在橫波波場中的輸出基于下述公式實現：
[0014] out = As · n = asXb cos Θ s;其中，A s表示橫波波場等時面；a s表示波場A s在檢 波器位置的振動矢量方向的瞬時位移量；b表示檢波器靈敏度；Θ 3表示檢波器的工作方向 與波場振動方向的夾角。
[0015] 圖1、圖2以及上述公式中沒有包含電磁電容檢波器的其它性能，只是方向性的描 述。上述公式只是用來說明單個檢波器，滿足多矢量空間結構的方向性要求。
[0016] 傳統技術中的地震波檢測流程如下：
[0017] 根據波動方程，介質質點在力場中的運動關系如下式（1):
[0019] 其中，λ、μ是拉梅常數，p是密度，U是位移向量，t是時間。
[0020] F是外力向量，
.
[0021] V2是拉普拉斯算子，
[0022] Θ是體變系數：
[0023] 對公式⑴求散度，得到以下公式⑵：
[0025] 其中，diV是散度，Vp是縱波傳播速度。
[0026] 對公式⑴求旋度，得到以下公式⑶有：
[0028] 其中，rot是旋度。w = rot (U)，Vs是橫波傳播速度。
[0029] 在傳統技術中，地震波的檢測只是采集到?(/, V,.r.::)在豎直檢波器工作方向的投 影，根本就不是0<之后就根據公式（2)演化各種方程解縱波；采集到?α 在水平檢波 器工作方向的投影，之后就根據公式（3)演化各種方程解橫波。在這些誤差的基礎上進行 聯合求解、聯合反演。因此，其誤差是顯而易見的。
[0030] 針對現有技術中地震波場全信息檢測誤差較大的問題，目前尚未提出有效的解決 方案。
【發明內容】
[0031] 本發明提供了一種地震全向矢量檢波器，以至少解決現有技術中地震波場全信息 檢測誤差較大的問題。
[0032] 根據本發明的一個方面，提供了一種地震全向矢量檢波器。其中包括：八個檢波器 及支撐結構，所述支撐結構用于支撐所述八個檢波器，使得每兩個檢波器的底面位于一正 四面體的其中一個正三角形面上，位于同一正三角形面上的兩個檢波器的工作軸與該正三 角形面的交點均位于該正三角形面的一個角的角平分線上并且相對于該正三角形面的中 心對稱。
[0033] 優選地，設所述正四面體的其中一個正三角形面為主三角形面；所述主三角形面 其中一個角為所述正四面體的第一頂角，所述主三角形面上的兩個檢波器的工作軸與所述 主三角形面的交點均位于所述第一頂角的角平分線上；
[0034] 設所述第一頂角對應的底邊所在的所述正四面體的另一面為所述正四面體的第 一側面，該底邊的中點在所述主三角形面逆時針方向滑動，遇到的所述第一側面上的角為 第二頂角；所述第一側面上的兩個檢波器的工作軸與所述第一側面的交點均位于所述第二 頂角的角平分線上；
[0035] 設所述第二頂角對應的底邊所在的所述正四面體的另一面為所述正四面體的第 二側面，該底邊的中點在所述第一側面順時針方向滑動，遇到的所述第二側面上的角為第 三頂角；所述第二側面上的兩個檢波器的工作軸與所述第二側面的交點均位于所述第三頂 角的角平分線上；
[0036] 設所述第三頂角對應的底邊所在的所述正四面體的另一面為所述正四面體的第 三側面，該底邊的中點在所述第二側面逆時針方向滑動，遇到的所述第三側面上的角為第 四頂角；所述第三側面上的兩個檢波器的工作軸與所述第三側面的交點均位于所述第四頂 角的角平分線上；
[0037] 或者，
[0038] 設所述第一頂角、所述第二頂角、所述第三頂角及所述第四頂角分別對應所述正 四面體的第一頂點、第二頂點、第三頂點及第四頂點；所述主三角形面上的兩個檢波器的工 作軸與所述主三角形面的交點均位于所述第一頂角的角平分線上；所述第一側面上的兩個 檢波器的工作軸與所述第一側面的交點均位于所述第三頂點在所述第一側面上的角的角 平分線上；所述第二側面上的兩個檢波器的工作軸與所述第二側面的交點均位于所述第四 頂點在所述第二側面上的角的角平分線上；所述第三側面上的兩個檢波器的工作軸與所述 第三側面的交點均位于所述第二頂點在所述第三側面上的角的角平分線上。
[0039] 優選地，所述檢波器為圓柱電磁型檢波器，各個圓柱電磁型檢波器的底面與所述 正四面體的體幾何中心的距離為各個檢波器互不接觸的最小值。
[0040] 優選地，所述檢波器為扁片電容型檢波器。
[0041] 優選地，所述八個檢波器的八個空間矢