] f。為非負數(shù)，固有角頻率判定值《取值為：
[0030] 當fQ>IOOHz時，《= 1 ;當IOHz<f。彡IOOHz時，《= 0? 5 ;當 5Hz <f?。彡IOHz時，《。，= 0? 2 ;當OHz彡f。彡 5Hz時，《。，= 0。
[0031] Rci為正數(shù)，橫切面比值判定值R'〇為??
[0032] 當RD>5 時，R，。=1;當1<^5時，1?，。=0.5;當0.5<^1時，1^。 =0.2;當0<1?。彡0.5時，1? /。=0。
[0033] 如果判定參數(shù)中的4個判定值任意一個為0,則設定判定參數(shù)為0 ;如果4個判定 值均不為〇,則由判定值乘以各自的權重系數(shù)，得到判定參數(shù)。
[0034] 第五步：判斷耦合效果
[0035] 判定參數(shù)介于0和1之間，值越大表示耦合效果越好。判定參數(shù)最小值為0表示 所設計的海底地震儀耦合效果很差，不能用于信號檢測。判定參數(shù)最大值為1表示所設計 的海底地震儀耦合效果很好，可以檢測真實信號。判定參數(shù)大于或等于〇. 6表示海底地震 儀可以使用，但信號存在一定程度的失真；判定參數(shù)小于〇. 6表示海底地震儀不可使用，需 要改進。
【主權項】
1. 一種判斷海底地震儀與航行艦船地震波信號耦合效果的方法，其特征是第一步：確 定阻尼系數(shù)和固有角頻率 通過實驗室實驗和測試數(shù)據(jù)的后處理確定海底地震儀的阻尼系數(shù)和固有角頻率；實驗 水池底部面積大于海底地震儀底部面積的4倍，在海底地震儀將要布放的海域提取海底介 質(zhì)和海水樣本，海底介質(zhì)的體積大于實驗水池底部面積與0. 5米的乘積，海水介質(zhì)的體積 大于實驗水池底部面積與海底地震儀1. 5倍高度的乘積；在實驗水池兩個相互垂直的池壁 上各安裝1個定滑輪，定滑輪的高度為海底地震儀高度的1/2與0. 5米之和，定滑輪距離所 安裝的池壁0. 5米；在實驗水池中鋪上0. 5米厚度的海底介質(zhì)樣本，設置海底地震儀開始采 集數(shù)據(jù)，將海底地震儀放置與海底介質(zhì)上；海底地震儀距離未安裝定滑輪的兩個池壁都為 0. 5米，海底地震儀中地震波傳感器的兩個水平方向分別垂直于安裝定滑輪的池壁；在海 底地震儀上系3條牽引繩，其中1條在海底地震儀正上方，另外2條為水平方向并通過定滑 輪引出，2條水平牽引繩平行于水池池底；在實驗水池中注入海水樣本，水深為海底地震儀 高度的1. 5倍；在3條牽引繩末端系浮球，浮球直徑250毫米，浮球完全浸入水中；定義地震 波傳感器兩個水平方向為X方向和Y方向，定義地震波傳感器垂直方向為Z方向，按傳感器 X、Y和Z方向的順序釋放浮球同時記錄各自釋放的時間；對海底地震儀的測試數(shù)據(jù)進行幅 度譜分析，找到幅度譜峰值Aniax所對應的頻率f。，在幅度譜峰值兩側(cè)找到幅度(&/2) 對應的頻率fJPf2，此時就可以計算得到海底地震儀的阻尼系數(shù)h。和固有角頻率co。為第二步：計算耦合系數(shù)和橫切面比值 耦合系數(shù)由結(jié)構質(zhì)量、結(jié)構排開水的質(zhì)量及與海底地震儀一起運動的水的質(zhì)量計算得 至IJ，橫切面比值由海底地震儀的底寬和高度計算得到；將放置與實驗水池中的海底地震儀 提起，完全離開水面；測量海底地震儀的質(zhì)量為M。、底寬為D。、高度為H。，測量海水的密度為 Pw，測量實驗水池的長度為U寬度為D、水深為h。;將海底地震儀放置于實驗水池的中心位 置，再次測量實驗水池水深為h1;計算得到結(jié)構排開水的質(zhì)量MwSPW*L*D* (hfh。)，與 海底地震儀一起運動的水的質(zhì)量M' "為0. 5 ?Pw ?L?D? (hfh。)，得到耦合系數(shù)C為：第三步：確定權重系數(shù) 結(jié)合航行艦船地震波信號特征確定耦合系數(shù)、阻尼系數(shù)、固有角頻率和橫切面比值的 權重系數(shù)，米用的賦權方法為主觀賦權法； (1) 耦合系數(shù)表征海底地震儀與航行艦船地震波信號是否能夠一起運動，直接決定海 底地震儀與海底介質(zhì)的耦合效果，權重系數(shù)設置為0. 3 ; (2) 阻尼系數(shù)表征海底地震儀接收航行艦船地震波或其它干擾后是否能夠快速回到穩(wěn) 定狀態(tài)，決定海底地震儀的抗干擾能力，權重系數(shù)設置為〇. 15 ; (3) 固有角頻率表征海底地震儀在哪些頻點最敏感即引起的振動最劇烈，這是在檢測 航行艦船地震波信號時最應該引起重視的問題，它往往導致航行艦船地震波信號無法有效 檢測，權重系數(shù)設置為0.45; (4) 橫切面比值表征海底地震儀遇到海水沖擊時的搖擺程度，它可以引起海底地震儀 中地震波傳感器三個方向之間的互相耦合，設置權重系數(shù)為0. 1 ; 第四步：確定判定參數(shù) 判定參數(shù)由耦合系數(shù)、阻尼系數(shù)、固有角頻率和橫切面比值共同確定，根據(jù)權重系數(shù)設 置，得到判定參數(shù)Df的表達式為： Df=O-S^Cr +0.15^' c+0. 45 ? ? '〇+0? 1 ? R，。 式中，C'為耦合系數(shù)判定值，h'。為阻尼系數(shù)判定值，co'。為固有角頻率判定值，W^為橫切面比值判定值； C為非負數(shù)，耦合系數(shù)判定值C'取值為： 當 0 彡C< 0? 1 時，C' = 1 ;當 0? 1 彡C< 0? 5 時，C' = 0? 5 ;當 0? 5 彡C< 5 時，C， =0? 1 ;當 5 彡C時，C，= 0 ; h。的最大值為1，阻尼系數(shù)判定值h'取值為： 當 0? 5 彡 1 時，Vc= 1 ;當 0? 1 彡hc< 0? 5 時，Vc= 0? 2 ;當hc< 0? 1 時， h' C=〇； 心為非負數(shù)，固有角頻率判定值《 '。取值為： 當fQ>100Hz時，。=1;當 10Hz<f。彡IOOHz時，。=0.5;當 5Hz<f。彡IOHz時，《 '。= 〇? 2 ;當OHz<f5Hz時，〇 ' 。= 0 ; R。為正數(shù)，橫切面比值判定值R'。為： 當尺。>5 時，R， 。=1;當1<1?。彡5時，1^。=0.5;當0.5<1?。彡1時，1^。= 0.2;當0<1?。彡0.5時，1^。=0; 如果判定參數(shù)中的4個判定值任意一個為0,則設定判定參數(shù)為0 ;如果4個判定值均 不為〇,則由判定值乘以各自的權重系數(shù)，得到判定參數(shù)； 第五步：判斷耦合效果 (1) 判定參數(shù)介于〇和1之間，值越大表示耦合效果越好； (2) 判定參數(shù)最小值為0表示所設計的海底地震儀耦合效果很差，不能用于信號檢測； (3) 判定參數(shù)最大值為1表示所設計的海底地震儀耦合效果很好，可以檢測真實信號； (4) 判定參數(shù)大于或等于0. 6表示海底地震儀可以使用，但信號存在一定程度的失真； (5) 判定參數(shù)小于0. 6表示海底地震儀不可使用，需要改進。
【專利摘要】一種判斷海底地震儀耦合效果的方法，屬于海底地震儀檢測航行艦船地震波信號能力的分析技術。其特征是：利用實驗室實驗和數(shù)據(jù)分析，確定海底地震儀與海底介質(zhì)的振動系統(tǒng)耦合系數(shù)、振動系統(tǒng)阻尼系數(shù)、振動系統(tǒng)固有角頻率和海底地震儀橫切面比值；利用主觀賦權法并結(jié)合航行艦船地震波信號特征確定耦合系數(shù)、阻尼系數(shù)、固有角頻率和橫切面比值的權重系數(shù)；基于航行艦船地震波信號特征，確定判定參數(shù)中4個判定值的取值，得到判定參數(shù)的計算方法；通過分析判定參數(shù)的計算結(jié)果，最終確定海底地震儀的耦合效果。
【IPC分類】G01V1/30, G01V1/28
【公開號】CN105223610
【申請?zhí)枴緾N201510696626
【發(fā)明人】崔培, 白春志, 吳云超
【申請人】中國船舶重工集團公司第七六○研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月22日