检波器数量对随机干扰压制能力的影响（统计性效应）

对于风吹草动等产生的随机干扰，从微观层面上，也就是在道间距为厘米级而不是米级时，这种干扰也是有规律的。只不过因为存在数量众多的来自不同方向、不同强度、不同速度的干扰波相互叠加，才导致了这种干扰在普通的检波器组合（组内距多为数m）中表现出随机性。

文献［3］中关于组合压制随机干扰的一个重要结论：当组内各检波器之间的距离大于该地区随机干扰的相干半径时，用n个检波器组合后，对垂直入射到地面的有效波，其振幅增加了n倍；对于随机干扰，其振幅只增加了倍。因此，组合后，有效波相对增强了倍。上述论述给人的印象是，在设计检波器组合的时候，应该使组内距大于随机干扰的相干半径，并使用尽量多的检波器个数，以便最大限度地提高信噪比。很多文献中的论述，也是主要针对组内距大于相干半径这一前提展开的。但是，在施工中的很多情况下，组内距并没有小于随机干扰的相干半径。这种情况下检波器组合对随机干扰的压制能力会是什么情况呢？以东部某平原地区的干扰波调查资料（图4-47，道距为1m的环境噪音调查记录）为基础进行了计算。

图4-60　某地区干扰波调查记录（1m道距）

随机干扰的归一化的相关函数可以用公式（4-15）计算：

式中，n为检波器个数，Δx为组内距（m），m是随机干扰的波剖面函数，l＝0，1，2，3……

根据有关定义，该地区随机干扰的相干半径为5m［图4-61，据公式（4-15），图中第一个零点对应的距离］，那么采用大于5m的组内距是符合组内距超过相干半径这一要求的。此时如果采用5m组内距，逐渐增加检波器个数（也就是逐渐增加组合基距），得到图4-62中左上角的图；同理，当组内距分别为8m、10m、15m时，得到图4-62其他部分的图。从图4-62可见，组合对随机干扰信噪比的改善是符合这一规律的。

图4-61　随机干扰的相关函数曲线

图4-62　组内距超过随机干扰相干半径时组合后信噪比增加倍

实际生产中设计组合基距的时候，无论in-line方向还是cross-line方向，都是有一定限制的。所以，应该在固定组合基距的前提下，看检波器个数变化对组合压噪能力的影响。

在图4-60所示干扰波调查记录的基础上，首先保证有效组合基距50m，然后将检波器数量由5个逐渐增加到50个（组内距依次为10m、9m、8m……1m，包含了小于以及大于随机干扰相干半径5m两种情况；分别录制了三个时间段t1、t2、t3），得到了不同检波器数量对应的组合后随机干扰的均方差振幅变化曲线（图4-63）。由图4-63可见，尽管随着检波器数量的增加、组内距的减小，使得不同检波器之间的环境噪音彼此相干，但是随着检波器数量的增加，均方差振幅仍然逐渐变小，或者说信噪比依然有一定程度的提高。同时，在增加到18个检波器以上时，信噪比不再显著提高。也就是说，此时再增加检波器数量，不会对衰减随机噪音产生明显的效果。同样计算了固定组合基距20m、30m、100m时均方差振幅的变化情况，也得到了类似的结论。

图4-63　不同检波器数量组合后环境噪音的均方差振幅

所以，应该认识到以下两点。

（1）在组合基距确定的前提下，增加检波器数量有利于信噪比的提高（包含组内距小于随机半径的情况），但是超过一定临界数量后，压噪能力不再发生明显变化。

（2）应该使得检波器数量大致等于临界数量，采用过少的检波器达不到有效衰减环境噪音的作用（即使在组内距大于相干半径的情况下），采用过多的检波器则是设备的浪费。