什么是地球物理信号检测理论？

能源安全是国家经济安全乃至国家安全的前提。石油经济和国防所必需的重要战略物资，关系到国民经济和社会发展以及国家安全。面对世界资源和能源危机，提高勘探和开采技术以适应经济和科技的快速发展是石油和矿产资源战略的主战场。如今，世界上能源和有用矿物的消耗量非常大。有必要使用高水平的勘探活动来维持适当的供应。鉴于容易发现的资源已经被发现和开发，随着时间的推移，勘探任务的难度会越来越大，迫切需要提高勘探技术。激光多普勒技术具有精度高、动态响应快、测量范围大、非接触测量、抗电磁干扰、对横向振动干扰不敏感等优点。它是信息获取技术的前沿领域之一，尤其是基于半导体激光器自混合效应的振动和位移测量技术受到了广泛的关注。本研究主要为国家自然科学基金资助项目“地球物理勘探中激光多普勒效应的理论与方法研究”完成了以下工作，分析了地震波的特征及其传播的一般规律，分析了高精度、高分辨率地震勘探的实现因素和制约因素。作为发展激光多普勒技术在地球物理勘探中的一个关键问题，研究利用激光多普勒效应的新型检波器是重要任务之一。本文从理论上讨论了激光散射多普勒频移和光栅衍射多普勒频移，并从光拍的角度研究了零差系统和外差系统。以及相应的光路结构，深入研究了多普勒信号的特性，发现多普勒信号是非正弦余弦信号。传统的信号处理细分方法是建立在拍频信号的相移与被测运动成正比的前提下，这就要求被测目标稳定速度。多普勒信号不适用于振动测量研究了激光多普勒振动测量系统带宽的设计原理和计算方法。针对小于计数当量值的振幅计算方法，讨论了LD自混合效应的原理，包括自混合模型、反馈系数和测量原理。然后讨论了垂直腔面发射激光器的调制特性。通过实验研究了垂直腔面发射激光器地震波测量系统的特性，并研究了多普勒谐振腔的结构特性。提出了一种基于涡流原理的地震检波器阻尼装置。对圆柱形永磁体的空间磁场分布和阻尼力公式进行了理论研究和计算。阻尼系统的阻尼比可调，与使用条件、索长、载荷无关，结构重量轻，横向振动得到抑制。基于微弱信号检测理论，对激光多普勒信号的提取、调理和解调进行了研究，并对系统中的噪声类型进行了研究。提出了锁相放大器不适用于激光多普勒地震波测量系统的原因和机理，以及减小这种影响的特点和有效措施。为了从强噪声中提取信号，研究并提出了一种基于自寻优滤波器提取多普勒信号的理论和方法，并进行了仿真分析，开发了系统的信号调理电路，包括低噪声前置放大、滤波和锁相环解调。