Программная регулировка усиления

Программная регулировка усиления (ПРУ) представляет собой простейший тип усиления. Обратимся к части суммированного разреза на рис.1-62; функцию усиления можно определить путем интерполирования между некоторыми скалярными величинами, которые определены на некоторых временных выборках. На поздних временах следует присвоить большие величины. На изображениях 1-4 на рис.1-62 примененная ПРУ, определяется числами в кружках на соответствующих временах. При перемещении от изображения 1 к изображению 4 происходит усиление амплитуд. Вместо того, чтобы выбирать скалярные величины качественным способом, можно рассчитывать и сгладить сгибающую не усиленной трассы. Огибающая, которая представляет собой кривую, построенную путем соединения соседних пиков (или впадин) вдоль трассы, представляет собой достоверный признак, характеризующий скорость затухания амплитуд. Функция ПРУ представляет собой обратную величину огибающей трассы. Одна функция ПРУ применяется ко всем трассам выборки или суммированного разреза с целью сохранения изменения относительных амплитуд в латеральном направлении.

Рис.1-62 Часть суммы ОСТ до и после применения четырех различных функций ПРУ. Масштабные коэффициенты, использованные при построении функций усиления, обозначены числами в кружках на временах применения.

Рис.1-63 Часть суммы ОСТ до и после применения пяти различных среднеквадратичных функций АРУ. Числа вверху и внизу указывают размеры окон (в мс), начального и конечного усиления.

АРУ среднеквадратичных амплитуд

Функция АРУ среднеквадратичной амплитуды основывается на среднеквадратичной амплитуде в пределах временного окна на входной трассе. Эта функция усиления рассчитывается следующим образом. Входная трасса подразделяется на шесть временных окон. Сначала рассчитывается амплитуда каждой выборки в окне. Затем рассчитывается среднее этих значений и берется квадратный корень этого среднего. Это и есть среднеквадратичная амплитуда в этом окне. Обычно мы начинаем с определенной длины окна, например, 256мс в верхней части трассы. Длина окна может поддерживаться постоянной, или систематически увеличиваться вниз по трассе. В центре каждого окна рассчитывается значение функции усиления, как описано выше. Затем функция g(t) интерполируется между центрами окон. Временные окна являются стационарными, т.е. они не перемещаются вниз по трассе.

На рис.1-63 показаны данные без усиления и последовательность разрезов после усиления среднеквадратичных амплитуд. Выше и ниже каждого изображения указаны минимальная и максимальная длины окон. Когда поддерживается малая длина окна, используемого в режимах, например, 128/128мс (т.е. минимальная длина равна максимальной длине), интенсивные отражения становятся менее различимыми.

Мгновенная АРУ

Мгновенное АРУ – это один из наиболее используемых типов усиления. Данная функция усиления рассчитывается следующим образом. Сначала рассчитывается средняя абсолютная величина амплитуд в определенном временном окне. Затем в качестве значения функции усиления берется отношение желательного среднеквадратичного уровня к этой средней величине. В отличии от АРУ среднеквадратичных амплитуд эта величина присваивается любой временной выборке функции усиления во временном окне, например, n-ной выборке трассы (а не выборке в центре окна). Следующий шаг – перемещение временного окна на одну выборку вниз по трассе и расчет значения функции усиления для (n + 1) временной выборки, и т.д. Следовательно, для определения этой функции усиления интерполяции не требуется.

Рис.1-64

На рис.1-64 показаны данные без усиления и последовательность разрезов после применения мгновенной АРУ. Длины окон указаны под каждым изображением. Очень малые временные окна могут вызвать значительную потерю характера сигнала путем усиления зон, которые содержат малые амплитуды. Это имеет место при 64-миллисекундном окне АРУ. В обработке это называется быстродействующей АРУ (fast AGC). Если взять другой крайний случай (большое временное окно), эффективность процесса АРУ становится меньше. На практике обычно выбираются окна от 256 до 1024мс.

Все вышеперечисленные операции усиления модифицируют амплитуды трасс в зависимости от времени. В обработке истинных амплитуд необходимо отобразить данные без применения изменяющейся во времени зависящей от данных функции усиления. Однако, для отображения всегда необходимо некоторое усиление амплитуд, поскольку для плоттеров требуется, чтобы амплитуды входных данных попадали в определенный диапазон. Для этого типа масштабирования используется уравновешивание (выравнивание трасс). Коэффициент равновесия определяется как отношение желательной среднеквадратичной амплитуде, рассчитанной по определенному временному окну. Отдельный коэффициент равновесия рассчитывается и

применяется к каждой трассе. В качестве альтернативы может быть рассчитан коэффициент равновесия, основанный на выбранной трассе в группе трасс, который может быть применен ко всей группе. Это называется относительным уравновешиванием трассы (relative trace balancing). Отметим, что уравновешивание трассы равносильно масштабированию трассы одним коэффициентом, не изменяющимися во времени (эквивалентно АРУ среднеквадратичной амплитуды в одном окне). На рис.1-60 показано уравновешивание среднеквадратичной трассы полевых данных, следующее после поправки за геометрическое расхождение. В общем случае уравновешивание трассы применяется сразу после деконволюции (рис.1-39) и на конечных суммах, которые используют большие окна. Итак, усиление применяется к данным по различным причинам. Поправка за геометрическое расхождение применяется с целью компенсации расхождения волнового фронта на ранних стадиях обработки перед

Рис.1-65 Верхний ряд: шесть выборок, каждая из которых содержит 12-герцовые одночастотные сигналы с различными наклонами от 0 до 15мс на трассу. Шаг между трассами равен 25м. Нижний ряд: соответствующие амплитудные спектры. Небольшие горизонтальные штрихи на спектрах представляют положение сигналов на выборках. Сплошные вертикальные линии – оси частот. Если положительные наклоны определяются как наклоны слева направо, все сигналы попадают в положительный квадрат плоскости “частота – волновое число” (f-k). Это первый в последовательности из шести рисунков, которые описывают распределение одночастотных сигналов в области (f-k).

деконволюцией. Также перед деконволюцией может быть применено экспоненциальное усиление для компенсации потерь, вызванных затуханием. Функции усиления типа АРУ применяются к сейсмическим данным для подчеркивания слабых сигналов. Эти функции усиления изменяются во времени. Уравновешивание трасс в действительности не является усилением; скорее оно выравнивает каждую трассу в группе трасс так, что они все имеют один и тот же уровень среднеквадратичной амплитуды. Усиление нужно использовать осторожнее, т.к. оно может разрушить особенности сигнала. Например, быстродействующее АРУ делает интенсивные отражения неотличимыми от слабых отражений.