靳伯骜 高 艳 崔希望 吴猛猛

(1 中国科学院声学研究所 噪声与振动重点实验室 北京 100190)

(2 中国科学院大学 北京 100049)

(3 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院 北京 100192)

(4 海军潜艇学院 青岛 266199)

0 引言

剪切波振声探测法可用于探测浅埋物体。该方法使用水平振源在地表激励剪切波，通过传感器阵列采集地表振动信号，由此反演地下空间的声阻抗的分布情况[1−2]。探测应用中，传感器通过尾锥等固定工装与地表连接。然而由于土壤质地松软，这一环节会发生耦合谐振，使得传感器在谐频附近与地表不再同相振动，导致信号的相位失真。这限制了所采信号的有效频段，阻碍了探测分辨率的提升[3]。因此有必要深入研究耦合谐振频率的影响因素，为振声探测法的改进提供指导。

前人工作表明，影响耦合谐振频率的因素包括：固定工装的结构、传感器放置角度、传感器附加质量以及土质等[4]。其中，工装长度受到了广泛关注。1984年，Krohn[5]开展的外场实验表明，工装越长，耦合谐振频率越高。更长的工装虽能提升耦合强度，但也会影响信号采集。徐锦玺等[6]使用长为0.1∼1.0 m的5组工装开展了外场测试，发现过长的工装类似于空间中的滑动平均滤波器，会压制高频信号的灵敏度。因此，过长或过短的工装均会影响信号采集系统的可用频段。

除了固定工装的长度，传感器质量对耦合谐振频率也存在影响。Jin等[7]开展的有限元仿真表明，相同条件下传感器质量越小，耦合谐振频率越高。……