判断海底地震仪与航行舰船地震波信号耦合效果的方法
专利汇可以提供判断海底地震仪与航行舰船地震波信号耦合效果的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种判断海底 地震 仪耦合效果的方法，属于海底地震仪检测航行舰船 地震波 信号 能 力 的分析技术。其特征是：利用实验室实验和数据分析，确定海底地震仪与海底介质的振动系统耦合系数、振动系统阻尼系数、振动系统固有 角 频率 和海底地震仪横切面比值；利用主观赋权法并结合航行舰船地震波信号特征确定耦合系数、阻尼系数、固有角频率和横切面比值的权重系数；基于航行舰船地震波信号特征，确定判定参数中4个判定值的取值，得到判定参数的计算方法；通过分析判定参数的计算结果，最终确定海底地震仪的耦合效果。，下面是判断海底地震仪与航行舰船地震波信号耦合效果的方法专利的具体信息内容。
1.一种判断海底地震仪与航行舰船地震波信号耦合效果的方法，其特征是：
一、确定阻尼系数和固有角频率：
通过实验室实验和测试数据的后处理确定海底地震仪的阻尼系数和固有角频率；实验水池底部面积大于海底地震仪底部面积的4倍，在海底地震仪将要布放的海域提取海底介质和海水样本，海底介质的体积大于实验水池底部面积与0.5米的乘积，海水介质的体积大于实验水池底部面积与海底地震仪1.5倍高度的乘积；在实验水池两个左右相互垂直的池壁上各安装1个定滑轮，即共安装2个定滑轮，定滑轮的高度为海底地震仪高度的1/2与0.5米之和，定滑轮距离所安装的池壁0.5米；在实验水池中铺上0.5米厚度的海底介质样本，设置海底地震仪开始采集数据，将海底地震仪放置在海底介质上；海底地震仪距离未安装定滑轮的两个池壁都为0.5米，海底地震仪中地震波传感器的两个水平方向分别垂直于安装定滑轮的池壁；在海底地震仪上系3条牵引绳，其中1条在海底地震仪正上方，另外2条为水平方向并通过定滑轮引出，2条水平牵引绳平行于实验水池池底；在实验水池中注入海水介质，水深为海底地震仪高度的1.5倍；在3条牵引绳末端系浮球，浮球直径250毫米，浮球完全浸入水中；定义地震波传感器两个水平方向为X方向和Y方向，定义地震波传感器垂直方向为Z方向，按地震波传感器X、Y和Z方向的顺序释放浮球同时记录各自释放的时间；对海底地震仪的测试数据进行幅度谱分析，找到幅度谱峰值Amax所对应的频率f0，在幅度谱峰值两侧找到幅度 对应的频率f1和f2，此时就可以计算得到海底地震仪的阻尼系数hc和固有角频率ω0为 和ω0＝2πf0；
二、计算耦合系数和横切面比值：
耦合系数由结构质量、结构排开水的质量及与海底地震仪一起运动的水的质量计算得到，横切面比值由海底地震仪的底宽和高度计算得到；将放置在实验水池中的海底地震仪提起，完全离开水面；测量海底地震仪的质量为Mo、底宽为Do、高度为Ho，测量海水的密度为ρw，测量实验水池的长度为L、宽度为D、水深为h0；将海底地震仪放置于实验水池的中心位置，再次测量实验水池水深为h1；计算得到结构排开水的质量Mw为ρw·L·D·(h1-h0)，与海底地震仪一起运动的水的质量M′w为0.5·ρw·L·D·(h1-h0)，得到耦合系数C为：
横切面比值Ro为
三、确定权重系数：
结合航行舰船地震波信号特征确定耦合系数、阻尼系数、固有角频率和横切面比值的权重系数，采用的赋权方法为主观赋权法；
(1)耦合系数表征海底地震仪与航行舰船地震波信号是否能够一起运动，直接决定海底地震仪与海底介质的耦合效果，权重系数设置为0.3；
(2)阻尼系数表征海底地震仪接收航行舰船地震波信号或其它干扰后是否能够快速回到稳定状态，决定海底地震仪的抗干扰能力，权重系数设置为0.15；
(3)固有角频率表征海底地震仪在哪些频点最敏感，即引起的振动最剧烈，这是在检测航行舰船地震波信号时最应该引起重视的问题，它往往导致航行舰船地震波信号无法有效检测，权重系数设置为0.45；
(4)横切面比值表征海底地震仪遇到海水冲击时的摇摆程度，它可以引起海底地震仪中地震波传感器三个方向之间的互相耦合，设置权重系数为0.1；
四、确定判定参数：
判定参数由耦合系数、阻尼系数、固有角频率和横切面比值共同确定，根据权重系数设置，得到判定参数Df的表达式为：
Df＝0.3·C′+0.15·h′c+0.45·ω′0+0.1·R′o
式中，C′为耦合系数判定值，h′c为阻尼系数判定值，ω′0为固有角频率判定值，R′o为横切面比值判定值；
耦合系数C为非负数，耦合系数判定值C′取值为：
当0≤C＜0.1时，C′＝1；当0.1≤C＜0.5时，C′＝0.5；当0.5≤C＜5时，C′＝0.1；当5≤C时，C′＝0；
阻尼系数hc的最大值为1，阻尼系数判定值h′取值为：
当0.5≤hc≤1时，h′c＝1；当0.1≤hc＜0.5时，h′c＝0.2；当hc＜0.1时，h′c＝0；
固有角频率f0为非负数，固有角频率判定值ω′0取值为：
当f0＞100Hz时，ω′0＝1；当10Hz＜f0≤100Hz时，ω′0＝0.5；当5Hz＜f0≤10Hz时，ω′0＝0.2；当0Hz≤f0≤5Hz时，ω′0＝0；
横切面比值Ro为正数，横切面比值判定值R′o为：
当Ro＞5时，R′o＝1；当1＜Ro≤5时，R′o＝0.5；当0.5＜Ro≤1时，R′o＝0.2；当0＜Ro≤0.5时，R′o＝0；
如果判定参数中的4个判定值任意一个为0，则设定判定参数为0；如果4个判定值均不为0，则由判定值乘以各自的权重系数，得到判定参数；
五、判断耦合效果：
(1)判定参数介于0和1之间，值越大表示耦合效果越好；
(2)判定参数最小值为0表示所设计的海底地震仪耦合效果很差；
(3)判定参数最大值为1表示所设计的海底地震仪耦合效果很好；
(4)判定参数大于或等于0.6表示海底地震仪可以使用，但信号存在一定程度的失真；
(5)判定参数小于0.6表示海底地震仪不可使用，需要改进。
判断海底地震仪与航行舰船地震波信号耦合效果的方法
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