基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法和装置与流程

技术特征：

1.一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法，包括：

获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；

得到使以下公式中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子：

$\mathrm{\σ}(\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})=\frac{{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{L}{2}}^{\frac{L}{2}}X(t,\mathrm{\φ})B(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})\mathrm{dtd\φ}}{\sqrt{\left[{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{L}{2}}^{\frac{L}{2}}{X}^2(t,\mathrm{\φ})\mathrm{dtd\φ}\right]\left[{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{L}{2}}{B}^2(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})\mathrm{dtd\φ}\right]}}$

其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度，L为分析时窗长度，

其中，X(t,φ)的表达式如下：

$X(t,\mathrm{\φ})=[R_{\mathrm{\φ}}\⊗T_{\mathrm{\φ}}]\left(t\right)$

其中符号表示相关，R_φ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，T_φ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，

其中，B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：

$B(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})=-A\left(t\right)\cos 2\mathrm{\θ}\frac{\sin 2\mathrm{\ϵ}}{2}+[A(t+\mathrm{\δ}){\cos }^2\mathrm{\ϵ}-A(t-\mathrm{\δ}){\sin }^2\mathrm{\ϵ}]\frac{\sin 2\mathrm{\θ}}{2}$

A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和，ε＝θ-φ。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，R(t)、T(t)与R_φ(t)、T_φ(t)满足以下关系式：

$\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{\φ}}\left(t\right)\\ T_{\mathrm{\φ}}\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\left(t\right)\\ T\left(t\right)\end{array}\right].$

3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过对θ和δ在给定范围内以给定 间隔进行扫描来得到使σ(θ,δ)最大的夹角θ和延迟时间δ。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

判断是否存在下层裂缝层，如果存在，则按照以下公式进行校正；

R_down(t)＝R(t)cosθ-T(t)sinθ

T_down(t)＝R(t)sinθ+T(t)cosθ

其中R_down(t)和T_down(t)表示下层径向分量数据体和下层切向分量数据体，

使用校正后的R_down(t)和T_down(t)替代R(t)和T(t)，重新执行得到使标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的步骤。

5.一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取装置，包括：

用于获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体的部件，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；

用于得到使以下公式中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的部件：

$\mathrm{\σ}(\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})=\frac{{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{L}{2}}^{\frac{L}{2}}X(t,\mathrm{\φ})B(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})\mathrm{dtd\φ}}{\sqrt{\left[{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{L}{2}}^{\frac{L}{2}}{X}^2(t,\mathrm{\φ})\mathrm{dtd\φ}\right]\left[{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{L}{2}}{B}^2(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})\mathrm{dtd\φ}\right]}}$

其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度，L为分析时窗长度，

其中，X(t,φ)的表达式如下：

$X(t,\mathrm{\φ})=[R_{\mathrm{\φ}}\⊗T_{\mathrm{\φ}}]\left(t\right)$

其中符号表示相关，R_φ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，T_φ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，

其中，B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：

$B(t,\mathrm{\φ},\mathrm{\θ},\mathrm{\δ})=-A\left(t\right)\cos 2\mathrm{\θ}\frac{\sin 2\mathrm{\ϵ}}{2}+[A(t+\mathrm{\δ}){\cos }^2\mathrm{\ϵ}-A(t-\mathrm{\δ}){\sin }^2\mathrm{\ϵ}]\frac{\sin 2\mathrm{\θ}}{2}$

A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和，ε＝θ-φ。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，R(t)、T(t)与R_φ(t)、T_φ(t)满足以下关系式：

$\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{\φ}}\left(t\right)\\ T_{\mathrm{\φ}}\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\left(t\right)\\ T\left(t\right)\end{array}\right].$

7.根据权利要求5所述的装置，其中，通过对θ和δ在给定范围内以给定间隔进行扫描来得到使σ(θ,δ)最大的夹角θ和延迟时间δ。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述装置还包括：

用于判断是否存在下层裂缝层，如果存在，则按照以下公式进行校正的部件；

R_down(t)＝R(t)cosθ-T(t)sinθ

T_down(t)＝R(t)sinθ+T(t)cosθ

其中R_down(t)和T_down(t)表示下层径向分量数据体和下层切向分量数据体，

用于使用校正后的R_down(t)和T_down(t)替代R(t)和T(t)，重新执行得到使标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的部件。