根据可控震源地震勘探原理(林君，2004；佟训乾等，2012；赵春蕾，2013)，震源激发信号(Ziolkowski，2010；Krohn et al.，2010)应作为理想的参考信号与地震数据进行相关检测(姜弢等，2005)，得到类似脉冲震源的地震子波.但由于震源结构和工作模式等限制，使得震源激发信号难以直接测量.Castenet和Lavergne(1965)提出“加权和”方法，即将基板加速度与质量乘积和反应体加速度与质量乘积进行加权，估计震源激发力Ground Force.该方法假设震源基板是刚性的，且忽略了基板的弯曲力(Baeten and Ziolkowski，1990).在此基础上，Sallas(1984)继续验证了方法的有效性，并提出应用锁相等技术反馈控制 “加权和”方法估计结果，使激发信号更加逼近震源控制信号.进一步地，Wei(2010)和Wei等(2010)完善了基板与大地耦合模型，研究了基板材料的刚性程度和大地耦合程度等因素对“加权和”方法估计结果的影响，主要是谐波干扰影响.目前，“加权和”方法及其基础上的研究成为估计震源激发信号的主要方法，但其模型和实验主要基于液压式 可控震源(Boucard and Ollivrin，2010；Sallas，2010). 电磁式可控震源(林君，2004；Haines，2006)研究的起步时间较晚，但拥有更宽的信号频带范围，在高分辨率地震勘探领域具有广泛的应用前景(葛利华等，2012；王俊秋等，2012).“加权和”方法对于电磁式可控震源是否适用？Veen等(1999)针对OYO轻量电磁式可控震源，将“加权和”估计结果与放置在基板上的力传感器测量结果进行对比，指出该方法对激发信号高频段的估计存在误差.同时，通过对便携式高频可控震源系统(Portable High-frequency Vibrator System，PHVS，吉林大学自主研发的电磁式可控震源)(陈祖斌等，2003；林君，2004；梁铁成等，2005)的测试研究发现，该方法的另一个限制在于对可控震源硬件要求较高，需要在反应体和基板上增加加速度传感器.因此，针对具有5~1000 Hz频率应用范围的电磁式可控震源，需要寻找更适宜的方法估计激发信号，作为相关检测的参考信号.在当前的电磁式可控震源应用中，常规方法之一是参照液压式可控震源，基于震源控制信号(Nigel，1991)作为参考信号.该方法应用简单，但对震源质量控制(QC)及基板-大地耦合条件要求较高.此外，陈祖斌等(2005)通过对电磁式可控震源基板-大地耦合过程的建模分析，提出在震源基板附近放置一道检波器记录震动信号，基于基板附近信号作为参考信号.该方法的优势在于考虑了基板-大地耦合情况对震源控制信号产生的影响.

但是，通过分析电磁式可控震源PHVS 500与液压式可控震源MiniVib T15000的对比实验结果发现，在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳的情况下，PHVS 500常规方法，即基于震源控制信号和基板附近信号作为参考信号相关检测得到的地震记录均存在问题.因此，本文提出基于重构激发信号的相 关检测参考信号方法(Correlation Detection Reference Signal Based on the Reconstructed Excitation Signal，CDRSBRES). 通过数值模拟和实测数据研究结果表明，本方法不仅可有效重构震源激发信号，而且较常规相关检测方法更好地解决了复杂地质条件下可控震源地震数据的高精度检测问题.

2010年在中国西部某金属矿区开展了电磁式可控震源PHVS 500与液压式可控震源MiniVib T15000的对比实验.该工区地下结构复杂：铜镍矿床规模小，层位较浅，连续性差(王俊秋等，2011).地表为干枯河道，起伏不平，基板-大地耦合效果不佳.两震源工作参数一致：控制信号为chirp信号(林 君，2004)，频带范围为10~120 Hz，扫描时间为10 s. 但输出力差距较大，MiniVib T15000输出力为30000 N，而PHVS 500输出力为300 N.两震源共用一套观测系统：无缆自定位地震仪(董树文等，2012)采集，偏移距为16 m，192道检波器全排列接收，道间距为2 m，采样率为1000 Hz，采集时间为12 s.

图 1对比展示了本次实验同一震源点不同震源的地震记录.由于MiniVib T15000在生产中已广泛应用，现阶段其数据可视为对比参照标准.与MiniVib T15000地震记录图 1a相比，PHVS 500存在不一致问题：基于震源控制信号作为参考信号检测得到的地震记录图 1b中，直观上与图 1a的波形形态较相似(标记实线框区域).但精确对比发现，图 1b与图 1a的子波到时存在偏差，计算得知，对于箭头指示的同一子波，两者偏差约0.012 s；基于基板附近信号作为参考信号检测得到的地震记录图 1c中，标记实线框区域与图 1a相比较，子波的波形形态出现畸变，产生了虚假多次波信号.

图 1

Fig. 1

图 1 西部某金属矿区可控震源地震记录对比 (a) MiniVib T15000地震记录； (b) PHVS 500地震记录——基于震源控制信号作为参考信号；(c) PHVS 500地震记录——基于基板附近信号作为参考信号. Fig. 1 Comparison of vibrator seismic records in one metal deposit of Western China (a) MiniVib T15000 seismic record； (b) PHVS 500 seismic record，based on the control-signal as reference signal； (c) PHVS 500 seismic record，based on the near base-plate signal as reference signal.

根据可控震源地震勘探原理，相关检测方法在理论和实践上都是有效的，上述问题在地下结构简单、震源基板-大地耦合良好的情况下也很少出现.为此，需要首先分析出现上述问题理论上的原因.

电磁式可控震源由信号发生器产生控制信号s(t)，控制震源激发信号扫描形式.控制信号经过电控箱系统，传递到电磁激振器系统，经基板-大地耦合系统向地下输出，最终形成震源激发信号m(t)，过程如图 2所示.其中，电控箱的电子系统和电磁激振器的机械系统均可视为是线性系统，信号经过此过程只产生线性变化.而基板-大地耦合系统则为非线性系统(Lebedev and Beresnev，2004； Saragiotis et al.，2010)，对信号的幅度及相位均产生非线性变化(陶知非，2007; Boucard and Ollivrin，2010).因此，震源激发信号m(t)实际上是控制信号s(t)经过上述线性系统和非线性系统后产生一定畸变的结果，可表示为

图 2

Fig. 2

图 2 电磁式可控震源信号激发及采集过程Fig. 2 Excitation and acquisition of electromagnetic seismic vibrator signal

公式(1)中K为幅度畸变，t₁为相位畸变等效的时间延迟.激发信号经地下介质作用后由检波器接收形成地震信号.设一道检波器信号为y(t)，其中的1个反射波为f(t)，可表示为

式中B为地下介质作用产生的幅度畸变，t₂为该反射波的到时.针对该反射波f(t)，基于震源激发信号作为参考信号，则相关检测结果为

当τ=t₂时，r_fm(τ)达到最大值，即对于f(t)的到时检测为t₂，与准确值相符.

但在实际应用中，由于震源激振器质量较大，且需要基板与大地尽可能紧密耦合，才能实现震源能量有效传入地下，因此无法在基板与大地之间放置传感器直接测量激发信号.目前针对电磁式可控震源，常规方法基于震源控制信号或基板附近信号作为相关检测的参考信号.

震源控制信号为信号发生器产生的标准扫描信号，但通过对图 2的分析，由于基板-大地耦合系统的非线性作用(Wei and Phillips，2012)，尤其当耦合效果不佳时，震源激发信号与控制信号相比，幅度与相位均产生较大畸变.

针对3.1节中的反射波信号f(t)，基于震源控制信号s(t)作为参考信号，则相关检测结果为

式中当τ=t₁+t₂时，r_fs(τ)达到最大值.因此，基于控制信号s(t)作为参考信号时，对于反射波f(t)的到时检测结果为t₁+t₂，与准确值t₂不符，使到时检测出现误差.

如图 2所示，震源激发信号经地表作用进入检波器形成直达波.同时，由地震波传播原理，震源激发信号也会向地下传播，经地下各层介质反射、透射、折射等作用进入检波器，形成反射波和干扰波，此处干扰波的含义包括折射波、面波等以及环境噪声等(姜弢等，2008).因此，每一道检波器采集的信号同时包含直达波、反射波和干扰波，是震源激发信号经过一系列系统作用后结果的累加.基板附近信 号与其他检波器信号并无差别，只是位置上与震源更近，直达波能量更强.

设地下含有n个反射层，则第i道检波器接收信号y_i(t)含有1个直达波r_i，0(t)，n个反射波和环境噪声n_i(t)，忽略干扰波，则

由公式(5)，基板附近信号为

基于基板附近信号y₁(t)作为参考信号，则第i道检波器记录进行相关检测之后的结果为

由于n_i(t)为环境噪声，与其他信号的相关程度为零.因此在公式(7)中，，

则公式(7)可表示为

设，

则公式(8)可表示为

公式(7)—(8)中，代表相关.公式(9)中，d_i(t)为直达波，R_i(t)为相关检测出的n个反射波，而m_i(t)为实际不存在但却被检测出的虚假多次波信号.实测数据中，由于地下介质对地震波的吸收和衰减(葛利华等，2012)，深层反射波能量很弱，不经过自动增益控制(姜弢等，2012)，可识别的虚假多次波虽不明显，但仍会对后续的处理和解释造成困难.

通过上述实验与理论分析，在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时，基于震源控制信号或基板附近信号作为相关检测参考信号的方法存在到时检测误差和虚假多次波问题.因此，考虑重新构建震源激发信号.结合图 2分析基板附近检波器，实际工作中，该检波器位置与震源基板距离极近，通常小于1 m.震源激发信号m(t)首先在地表传播了极短距离后即被其接收，形成为直达波g(t).若忽略地表对激发信号在此极短距离内的作用，则直达波g(t)的波形与激发信号可等效为一致.因此，在无法直接测量震源激发信号的情况下，考虑利用直达波与其他地震波到时不一致的特点，通过合理设计匹配滤波器，从基板附近信号中有效分离、提取直达波来重构激发信号，将更有效地实现电磁式可控震源地震数据的高精度检测，这就是本文提出的重构激发信号原理，简要示意如图 3所示.

图 3

Fig. 3

图 3 基板附近信号中提取直达波过程Fig. 3 Separating and extracting the direct wave from the near base-plate signal

(1)由于震源激发信号为调频信号，基板附近信号中的直达波、各层反射波、干扰波等信号虽然到时不同，但由于持续时间长，在时域内混合在一起，无法直 接提取直达波.因此，首先构建控制信号的匹配滤波器.

电磁式可控震源的控制信号为线性调频的chirp 信号，表示为

公式(10)中，A为信号幅度，f₀为信号起始频率，f₁为信号终止频率，T为扫描时间.

设计控制信号s(t)的匹配滤波器(段云卿，2006)，滤波器长度与s(t)相同，延时为0，其冲激响应h(t)为

即控制信号s(t)的匹配滤波器冲激响应h(t)是原信号的共轭映像.

(2)使基板附近信号y₁(t)通过该匹配滤波器，结果为

公式(12)中，*代表卷积.从卷积结果v₁(t)中，选取适当长度窗口，分离、提取初至信号d₁(t)(图 3中，右侧矩形框内两条黑线标记部分)，作为直达波.其中，窗口长度的选择要求保证尽量完整地分离初至信号，同时不包含反射波、折射波等强干扰信号.

此时分离的直达波仍为地震子波形式，尚需变换为直达波本来的调频形式g(t).

(3)由图 3可得

根据卷积定理，两信号在时域的卷积等效于两信号在频域的乘积，因此，对公式(13)两边进行傅里叶变换，得到

通过傅里叶反变换，得到

公式(14)—(15)中，F和F^－1代表傅里叶变换及其反变换.由于h(t)已知，d₁(t)已由基板附近信号中分离、提取得到，所以可求得直达波g(t)，即对震源激发信号的估计，称为重构震源激发信号.

基于重构震源激发信号作为参考信号，与地震记录进行相关检测.其过程与常规相关检测一致.

由于震源激发信号相对于控制信号产生了一定畸变，在相关检测中会导致检测结果的子波相关噪声较强，即旁瓣干扰明显.同理，基于重构激发信号作为参考信号依然存在此问题，且与激发信号的相似程度越大，相关噪声越明显.为压制相关噪声，对相关检测后的结果再进行谱白化处理(边国柱和张立群，1986)，补偿信号的高频部分能量，其过程可由下列步骤实现.

(1)针对一道信号，在其有效频带范围内，进行若干窄带通分频滤波.其中，滤波器个数及频带范围根据信号频谱分析确定.

(2)对每个窄带通分频滤波结果进行时变增益.首先将信号分成若干时窗，分别求出各自时窗内振幅均方根值，再用时窗内各值除以该均方根值，最后乘以常数因子.所分时窗长度根据记录中各层有效信号的到时确定.

(3)将所有分频滤波结果进行时变增益后，在时域内叠加，则完成一道信号的谱白化处理.

(4)最后，对每一道信号都进行上述分频滤波、时变增益、叠加的操作，则完成整个地震记录的谱白化处理.

综上，基于重构激发信号的相关检测参考信号方法CDRSBRES包括：重构震源激发信号，与地震记录进行相关检测和谱白化处理.

数值模拟中，采用5层水平层状地下模型，其形态及其各层深度、速度如图 4所示.激发端，震源控制信号为线性扫频的chirp信号，扫描频带为10~500 Hz，扫描时间为4 s，波形如图 5a所示.基板-大地耦合系统可看作带通滤波器(林君，2004)，因此理想激发信号可认为是控制信号通过非线性带通滤波器的结果.其中，采用凯泽窗函数的FIR滤波器，通频带为20~250 Hz，相位滞后等效产生的延时为0.02 s，输出结果如图 5b所示.接收端，基板附近检波器与震源点位置为1 m，布置192道检波器全排列接收，偏移距为4 m，检波器道间距为4 m，记录采样率为4000 Hz，采集时间为6 s.这里仅考虑检波器接收直达波、反射波和随机噪声，忽略折射波等影响，采用射线追踪方法(姜弢等，2006)合成地震记录.

图 4

Fig. 4

图 4 5层水平层状地下模型Fig. 4 The five-horizontal layer model

图 5

Fig. 5

图 5 数值模拟中的信号 (a)震源控制信号；(b)理想激发信号. Fig. 5 Signal in simulation (a)The control-signal； (b)The ideal excitation signal.

首先针对由图 4模型模拟生成的地震记录，基于图 5b所示的理想激发信号作为参考信号进行相关检测，得到理论上正确的检测结果，如图 6a所示，作为对比其他方法检测结果的参照标准.

图 6

Fig. 6

图 6 数值模拟可控震源地震记录(a) 基于理想激发信号作为参考信号； (b) 基于震源控制信号作为参考信号； (c) 基于基板附近信号作为参考信号. Fig. 6 The vibrator seismic records in simulation (a) Based on the ideal excitation signal as reference signal； (b) Based on the control-signal as reference signal； (c) Based on the near base-plate signal as reference signal.

针对由图 4模型模拟生成的地震记录，基于震源控制信号作为参考信号进行相关检测，结果如图 6b所示.总体上比较，波形形态与图 5a一致.分析到时检测精度，同时抽取图 6b，6a的第1道记录，截取0~0.7 s在图 7中对比展示.其中，准确到时由竖线标出.因此，在地下结构复杂、基板-大地耦合不 佳时，基于震源控制信号作为参考信号的检测结果 虽然波形特征与模型一致，但对子波到时的检测存在误差，易对地下目标体深度的解释造成困难.

图 7

Fig. 7

图 7 地震信号单道记录波形(竖线标明准确到时) (a) 图6b的第1道信号(0~0.7 s)；(b) 图6a的第1道信号(0~0.7 s). Fig. 7 Waveform of one channel of seismic record(the vertical lines indicate the accurate arrival time) (a) The 1st channel of Fig.6b(0~0.7 s)； (b) The 1st channel of Fig.6a(0~0.7 s).

针对由图 4模型模拟生成的地震记录，采用基板附近信号作为参考信号进行相关检测，结果如图 6c所示，其中初至之前信号被切除.与图 6a相比，直达波下方(标记实线框区域)检测到重复出现的相似信号，即虚假多次波信号，严重干扰了反射波信号.产生虚假多次波信号的原因可通过3.3节中的公式推导得出，即地震记录与基板附近信号中的各层反射波重复进行了相关检测.虚假多次波信号成组出现，出现的个数等于基板附近信号中的反射波个数，出现的间隔等于各反射波的到时差.尤其在近偏移距端或地下层位较浅时，虚假多次波信号出现的间隔较短，造成的干扰更为明显.而在远偏移距端或地下层位较深时，各反射波到时差较长，虚假多次波信号造成的干扰降低(标记虚线框区域).

因此，基于基板附近信号作为参考信号，虽然考虑到基板-大地耦合系统对控制信号产生的非线性变化，但在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时，将使检测结果中出现虚假多次波，降低了地震记录的信噪比(姜弢等，2009)，易使处理结果出现虚假层位.

针对由图 4模型模拟生成的地震记录，应用CDRSBRES方法进行检测，过程及结果如下.

首先，由公式(10)—(15)，从基板附近信号中分离、提取直达波以重构震源激发信号.其中，针对匹配滤波结果，在初至信号峰值点处选取0.03 s的窗口分离初至，作为直达波信号，经过频域与时域处理，其波形如图 8所示.

图 8

Fig. 8

图 8 重构的震源激发信号Fig. 8 The reconstructed excitation signal

通过计算，图 8所示重构激发信号与图 5b所示理想震源激发信号的相关系数(崔子健等，2012)为0.9869，相似程度为高度线性相关，说明该方法可以实现对震源激发信号的有效重构.

基于重构激发信号作为参考信号，与图 4模拟得到的地震记录相关检测，结果如图 9a所示.

图 9

Fig. 9

图 9 基于重构激发信号作为参考信号的相关检测结果 (a) 谱白化处理前； (b) 谱白化处理后.Fig. 9 The correlation detection result based on the reconstructed excitation signal as reference signal (a) Before spectral whitening； (b) After spectral whitening.

分析图 9a的波形，子波相关噪声较大，对深层微弱反射波造成干扰(标记实线框区域)，因此继续 进行谱白化处理.由于信号频带范围为10~500 Hz，因此，分频窄带通滤波选择的频带宽度为10 Hz.根据图 6a中各层反射波的到时，确定将长度为1 s的每个窄带通滤波结果分成10段，每段0.1 s进行时变增益，常数因子选择1.谱白化处理后的结果如图 9b所示，图 10a，10b分别为谱白化处理前后的单道信号的幅频特性.可看出，谱白化处理有效地补偿了信号高频部分幅度，虽然信噪比有所下降，但相关噪声减小，消除了对深层微弱反射波的干扰.

图 10

Fig. 10

图 10 地震信号幅频特性 (a) 图9a的第10道信号； (b) 图9b的第10道信号. Fig. 10 The amplitude-frequency characteristic of one channel of seismic record The 10th channel of (a) Fig.9a and (b) Fig.9b.

图 9b即为应用本文提出的CDRSBRES方法的检测结果，其中直达波和5层反射波清晰可见，与基于基板附近信号作为参考信号的检测结果图 6b相比，同样位置并没有虚假多次波出现，证明本方法检测结果波形特征准确，与模型相符.

分析到时检测精度，抽取图 9b与图 6a的第1道信号，如图 11对比展示.准确到时由竖线标出，证明本方法子波到时检测准确.

图 11

Fig. 11

图 11 地震信号单道波形(竖线标明准确到时) (a) 图9b的第1道信号(0~0.7 s)； (b) 图6a的第1道信号(0~0.7 s). Fig. 11 Waveform of one channel of seismic record (the vertical lines indicate the accurate arrival time) (a) The 1st channel data of Fig.9b (0~0.7 s)； (b) The 1st channel data of Fig.6a(0~0.7 s).

数值模拟应用证明了本方法的有效性.现将该方法应用于问题描述中的西部某金属矿区可控震源对比实验的PHVS 500地震数据，实验参数见问题描述.参照数值模拟中的步骤，针对PHVS 500地震数据进行震源激发信号的重构，结果如图 12所示，可看出信号低频和高频段均产生了畸变.

图 12

Fig. 12

图 12 PHVS 500数据重构的震源激发信号Fig. 12 The reconstructed excitation signal of PHVS 500 data

随后对该PHVS 500地震数据基于重构激发信号作为参考信号进行相关检测，并进行谱白化处理，得到的地震记录如图 13a所示，并与相同激发点MiniVib T15000地震记录图 1a进行对比分析，此处为方便对比，如图 13b重新所示.

图 13

Fig. 13

图 13 西部某金属矿区可控震源实验地震记录 (a) PHVS 500地震记录，CDRSBRES方法； (b) MiniVib T15000地震记录. Fig. 13 Vibrator seismic records of metal deposit experiment in western China (a) PHVS 500 seismic record by CDRSBRES method； (b) MiniVib T15000 seismic record.

图 13a中，箭头指示的有效信号及其下方其他波组特征，以及面波、声波等信号，直观上与图 13b 表现一致.抽取图 13a，13b的第155道信号，截取0.15~0.4 s在图 14中对比展示，其中虚线为PHVS 500 数据，实线为MiniVib T15000数据.针对标记点划线窗口范围内，由箭头标注的同一子波，两地震记录的到时误差约为0.001 s，两波形相关系数为0.90，为高度线性相关.

图 14

Fig. 14

图 14 不同震源地震记录同道信号波形比对(0.15~ 0.4 s)，虚线为PHVS 500的CDRSBRES检测结果，实 线为MiniVib T15000检测结果Fig. 14 Comparison of waveform (0.15~0.4 s) of the same channel in different seismic vibrator records，dotted line means PHVS 500 by CDRSBRES and solid line means MiniVib T15000

由于PHVS 500输出力为300 N，而MiniVib T15000输出力为30000 N，在相同噪声条件下两震源地震记录信噪比相差约100倍，即40 dB，导致子波到时检测存在微小偏差.同样由于输出力差距，远偏移距端(约400 m，图 13a，13b标记点划线框区域)，PHVS 500虽能够检测到有效信号，但能量相对较弱，信噪比低于MiniVib T15000.两震源在输 出力相差100倍情况下，PHVS 500基于CDRSBRES 方法检测得到的地震记录在波形特征和子波到时检测上与大输出力液压震源MiniVib T15000地震记录一致，由此可见CDRSBRES方法在实际应用中效果明显.

此外，由于驱动形式不同，虽然两台震源采用相同的控制信号频带范围(10~120 Hz)，但PHVS 500的实际激发信号频带范围更宽(王俊秋等，2011)，比较近偏移距端浅层信号(图 13a，13b标记虚线框区域)，图 13a的信噪比和分辨率较图 13b都得到了明显改善，同相轴更加清晰.

针对该PHVS 500地震数据，基于常规两种方法 检测得到的记录已于图 1b，1c展示，现将CDRSBRES 方法检测结果图 13a与其进行对比.针对子波到时检测，图 1a，1b中，箭头指示的同一子波到时检测相差约0.012 s.该子波对应图 14中箭头所示的子波，精确对比得知，图 13a，13b对于该子波到时检测相差约0.001 s.根据数据处理结果得到的均方根速度约为1860 m·s^-1，以MiniVib T15000检测结果为标准，基于震源控制信号作为参考信号的检测结果对应垂向精度误差约11.16 m，而基于CDRSBRES方法的检测结果误差仅为0.93 m，后者检测精度大幅提高.

针对波形形态检测，分别将图 13a与图 1c中标记实线框区域放大，如图 15a，15b对比展示.图 15a中同样区域并没有类似的虚假多次波信号出现.因此，在该测区地下结构条件下，CDRSBRES方法检测得到的结果解决了基于基板附近信号作为参考信号时存在的虚假多次波问题，提高了地震记录的信噪比.

图 15

Fig. 15

图 15 PHVS 500基于不同参考信号方法得到的地震记录局部区域放大图 (a) 图13a中标记实线框区域； (b) 图1c中标记实线框区域. Fig. 15 The enlargement of PHVS 500 seismic record based on different reference signal methods (a) The solid line region of Fig.13a； (b) The solid line region of Fig.1c.

通过对本文的总结，可得出如下结论.

(1)基于重构激发信号的相关检测参考信号方法适用于地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时电磁式可控震源地震数据的相关检测.有利于解决基于基板附近信号作为参考信号引起的虚假多次波问题和基于震源控制信号作为参考信号导致的子波到时检测误差问题.

(2)CDRSBRES方法为微弱可控震源地震数据的高分辨率检测提供了有效方法.电磁式可控震源PHVS 500由于设计上对便携性的考虑(PHVS 500可两人抬行)，输出力较小，抗干扰能力弱，但是采用合适的检测方法，如CDRSBRES方法，仍可获得与大型液压式可控震源MiniVib T15000质量相当的地震记录.

(3)合理利用谱白化处理，可有效去除相关噪声，进一步提高可控震源地震记录的分辨率，使电磁式可控震源更好地应用于浅层高分辨率地震勘探.

本论文提出的方法以直达波提取为基础，但未赘述直达波提取细节.这里简单进行讨论.直达波分离过程中，提取直达波应以保证尽量完整分离子波，同时减少混入其他干扰信号为基本原则，具体地要 考虑震源信号带宽、地震子波能量、地表介质特性等方面.

1)震源控制信号频带.频带范围越宽，相关检测后的地震子波宽度越窄，此时子波提取窗口长度不应过宽，避免混入其他干扰信号.

2)提取子波能量要求.当直达波与浅层反射信号、地表各类干扰信号混合得较严重时，需要缩短直达波提取窗口，以减少干扰信号，提高信噪比，此时可设定当窗口内波形能量大于全部直达波能量的80%~90%时达到要求，本文仿真和实际数据选取90%.

3)地表介质物性差异.直达波传播过程中受地表介质物性的影响，会被吸收和衰减.介质成分不同，吸收和衰减影响存在较大差异，如果直达波衰减严重，为保证信噪比，需减小直达波窗口，反之增大窗口长度.

综上，基于重构激发信号的相关检测参考信号方法能更好地实现地下结构复杂区域的电磁式可控震源地震数据的高精度检测，对于便携式可控震源地震勘探具有重要意义.

致谢 特别感谢吉林大学仪器科学与电气工程学院教育部地球信息探测重点实验室的陈祖斌教授、张林行、孙峰、郑凡、王俊秋副教授等和葛利华博士、冯博硕士等在西部某金属矿区可控震源对比实验中提供的帮助！特别感谢张雪昂博士的全程帮助！