发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种便于操作，可靠性好的非均质岩石波速场的获取方法，适用于岩石力学实验中声发射事件的准确定位。

为实现上述目的，本发明提供的非均质岩石波速场的获取方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)构造波速场相关的虚拟场并测得其不同角的投影；

2)在频域内对虚拟场进行重构；

3)将频域内重构的虚拟场转化到空间域；

4)根据虚拟场取值范围判断重构波速场中可能出现的奇异点并消除其影响；

5)计算重构波速场。

作为优选方案，所述步骤1)中，虚拟场的构造方法为：将波速场进行离散，通过单元尺寸与单元对应波速的比值构造虚拟场。

进一步地，所述步骤1)中，虚拟场投影的获取方法为：由虚拟场的物理意义可知，通过脉冲穿透法测量的应力波传播时间即为虚拟场在该路径上的投影；

更进一步地，通过多组平行路径的测量得到虚拟场不同角的投影。

更进一步地，所述步骤2)中，在频域内对虚拟场进行重构的方法为：对虚拟场空间投影进行一维付里叶变换，通过虚拟场空间投影的付里叶变换与频域内虚拟场在对应角度断面的等价关系在频域内重构虚拟场。

更进一步地，所述步骤3)中，将频域内重构的虚拟场转化为空间域的波速场的方法为：通过二维付里叶逆变换将在频域内重构的虚拟场转化到空间域，并通过虚拟场与波速场的关系将其转化为波速场。

更进一步地，所述步骤4)中，消除重构波速场中可能存在的奇异点的方法为：当重构波速场中出现奇异点时，需要对重构虚拟场进行低通滤波后再将其转化为波速场。

更进一步地，具体步骤如下：

所述步骤1)中，构造波速场相关的虚拟场并测得其不同角度的投影

构造虚拟场w与波速场v有如下关系。

其中h表示波速场中一个位移小量，即离散波速场中的单元尺寸，虚拟场w表示应力波经过该位移小量或单元所需的时间。

使用脉冲穿透法进行测量时，应力波传播的时间可以表示为：

其中δ表示脉冲函数，有：

xcosθ+ysinθ-ρ表示应力波激发点到接收点的直线路径。可以看出，通过脉冲穿透法测得的应力波传播时间即是虚拟场w在该投影路径上的投影点。当路径角度相同时，这些投影点组成的曲线即为虚拟场w在该角度下的投影g。

基于上式可知，要得到虚拟场w在某一特定角度的投影只需在该角度对应的一组平行路径上使用脉冲穿透法进行测量，记录应力波走时并进行曲线拟合。

所述步骤2)中，在频率域内对虚拟场进行重构

通过付里叶变换将得到的虚拟场在空间域的投影变换到频率域，即：

其中W表示虚拟场w的二维付里叶变换。基于上式表述的虚拟场投影的一维付里叶变换与虚拟场二维付里叶变换的关系，可以在频率域内对虚拟场进行重构。

所述步骤3)中，将在频域重构的虚拟场转化到空间域

通过二维付里叶逆变换将频域内表示的虚拟场W向空间域进行转换，有：

其中|ω|为斜波滤波器。由于该函数是不可积的，需要在被积函数中增加一个汉明窗函数h用以限制积分区间。至此虚拟场w在空间域中可以通过如下方程进行表示：

其中

所述步骤4)中，根据虚拟场取值范围判断重构波速场中可能出现的奇异点并消除其影响

根据虚拟场的物理意义可知，其取值应当始终大于0。事实上，由于在步骤2)和3)中使用付里叶级数对非连续函数进行近似，使得虚拟场的计算结果会存在一定的震荡。特别是在波速快速变化的区域震荡会尤其强烈。同时，在公式中，虚拟场出现在分母的位置。若0点包含在震荡区域中，重构波速场会出现奇异点。当这种情况出现时，需要在使用公式之前对虚拟场使用低通滤波器进行滤波处理。

所述步骤5)中，计算重构波速场

将经过滤波处理后的重构虚拟场代入公式，即可求得重构波速场的最终结果。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明提供了一种非均质岩石波速场的获取方法，主要用于解决非均质岩石材料波速场反演计算中由于引入连续性假设而带来的精度不高的问题。