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可控震源工作原理张宏乐一．概论1．引言利用可控震源人工激发地震波，是进行地震勘探的一种重要方法。
这种勘探方法最早出现的时间可以上溯到上个世纪50年代，当时在美国的一些石油公司最初开始出现以连续振动为特征的非爆炸地面震源的可控震源雏形，由此开创了可控震源技术应用于地震勘探之先河。
随着国外可控震源技术的日趋成熟，到了上个世纪70年代中期，我国开始引进国外可控震源设备和技术以应用于国内地震勘探。
与此同时，在吸收消化国外先进技术的基础上，开始着手依靠国内技术力量和设备，自行开发研制KZ系列国产可控震源。
由于可控震源所产生的信号频谱和基本特性可以人为控制，可以在设计震源扫描信号时避开某些干扰频率，还能对地层对地震信号的吸收作用进行补偿，这是其它人工地面震源和炸药震源难于做到的，所以利用可控震源进行地震勘探可以得到反射能量足够，信噪比和信号分辨率能够满足地质勘探需要的资料，因此在过去的几十年中可控震源技术在国内外都得到了较快发展，无论从震源的机械液压系统和电控系统技术发展水平，还是震源野外施工方法和震源资料处理技术都已逐渐提高和日臻完善。
近些年来，为了提高地震资料的信噪比和分辨能力，国内和国外生产厂家竞相利用现代科学技术的一些最新研究成果应用于可控震源的研究，设计和开发，已生产出最大静态推力近30吨的﹑可以适应更加广泛地震勘探目的﹑可在多种地面道路行驶的宽频大吨位可控震源，出现了可以灵活控制震源传入大地地面力幅度和地面力控制方式﹑以数字自适应控制技术为基础的﹑可自动进行可控震源系统识别、安装，并能对震源实施实时的质量控制技术的电控系统，从而扩大了可控震源应用领域，促使可控震源技术得以广泛应用于国内外地震勘探施工，成为了一种重要的地震勘探设备。
2．可控震源与炸药震源信号特征的区别图1 可控震源信号与炸药震源信号特点比较炸药震源和一些用于地震勘探的地面震源，如落重震源、电火花震源和陆地气枪震源等非爆炸地面震源所产生的地震信号一样，都是作用时间很短，信号振幅能量高度集中的脉冲信号，它们都属于脉冲震源。
1 可控震源1.1 可控震源使用的信号地震勘探中的激发源能量既可以用振幅高度集中的信号（如：脉冲信号，在此通常指炸药），也可以用低振幅、长信号（如：可控震源）产生。
其实，可控震源重要是依赖长时间的振动激发，得到相对弱的地震信号。
可控震源另外一个重要特征就是激发源是有限带宽的信号。
另外，可控震源激发技术只产生需要频带内的信号，而脉冲震源，如：炸药，生产的一部分频率在数据采集过程中是不予记录的。
图1 时间域与频率域内的脉冲信号与有限带宽信号炸药爆炸的过程可以用 脉冲来表示，即：一个振幅高度集中的信号在非常短的瞬间生成（图1-a），它的频谱中包含了所有的频率成分（图1-b）。
对于有限带宽信号而言，它只表示在有限带宽内（图1-c）。
在所展示的一个平坦的振幅谱（在图1-d）中只有10~60Hz的频率成分。
在可控震源中使用的信号大多形如图1-d。
1.2 如何生成一个有限带宽的震源信号如前所示，大多数信号具有有限带宽的特征，通过傅立叶变换可以得到如图1-c所示的时域上的信号。
但是一般如图1-c所示的振幅，在时域上的信号不能应用于可控震源，可控震源在激发时要求采用均衡振幅、长时间的信号。
为了能够使如图1-c所示的信号用于震源的激发，必须将该信号转化为均衡振幅、长时间的有限带宽信号。
采用频率延迟算子，就可以将短脉冲信号转化为长扫描信号。
实际上，在应用过程中，采用将短延迟用于低频、将中等水平的延迟用于中间频率、将长延迟用于高频的处理方法，就会得到一个均匀振幅、视频率从低频逐渐扫到高频结束。
这个信号看起来有些类似于正弦波，在可控震源中就称之为扫描信号。
图2 由短脉冲生成长扫描信号在图3中显示了扫描信号的合成过程。
各种不同频率成分、具有相同相位的正弦信号迭加后成为图3-a 中的信号，经过不同的延迟算子迭加后，成为图3-b中的扫描信号。
将高振幅的短脉冲信号展开成低均匀振幅的长扫描信号后总能量保持不变，因此可控震源只是一个低振幅的激发源，而不是低能量的激发源。
可控震源原理及说明可控震源是一种可以人为激发地震的技术方法，通过对地下的岩石进行特定方式的冲击，从而产生地震波。
它被广泛应用于地震勘探、地震研究和地震工程等领域。
可控震源的原理主要包括产生地震波的机制和相应的控制方法。
可控震源的本质是通过施加合适的力量对岩石进行激发，从而产生地震波。
在地震勘探中，一般采用高能量的震源，如爆炸装置或震源车等，通过震波的反射和折射来获取地下岩石的信息。
在地震研究和地震工程中，可控震源一般采用震源车和震源器等设备，能够精确控制震源的特性和参数，从而实现对地震波的控制。
可控震源的控制方法有多种，包括控制震源的位置、能量、频率和形状等。
首先，控制震源的位置可以通过定位系统来实现，能够精确确定震源所在的位置，从而实现对地震波的控制。
其次，控制震源的能量是指对地下岩石施加的力量大小，通过调节震源的能量可以控制地震波的振幅和能量，进而影响地震波的传播范围和强度。
再次，控制震源的频率是指地震波的振动频率，通过调节震源的频率可以控制地震波的波长和传播速度。
最后，控制震源的形状是指地震波的波形，在实际应用中可以通过改变震源的冲击方式和参数来实现。
可控震源的应用主要体现在以下几个方面。
首先，可控震源可以用于地震勘探，通过产生地震波来探测地下岩石的结构和性质，为勘探工作提供必要的地质信息。
其次，可控震源可以用于地震研究，通过产生地震波来模拟真实的地震活动，从而研究地震波的传播规律和地震发生机制。
再次，可控震源可以用于地震工程，通过产生地震波来评估和改善建筑物和基础设施的地震抗震性能，提高地震安全水平。
最后，可控震源还可以用于地震预警，通过对地下的地震波进行实时监测和分析，提前预警可能的地震事件，减少地震灾害的损失。
总之，可控震源是一种基于人工激发地震波的技术方法，通过操控震源的位置、能量、频率和形状等参数，实现对地震波的精确控制。
它在地震勘探、地震研究和地震工程等领域有着广泛的应用，为科学研究和工程应用提供了重要的技术手段。
