CN104237942B - 从地震信号中去除偏移 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于执行地震勘测的方法、系统及设备。系统包括：用于供应响应于来自地表的声能反射的信号的至少一个地震传感器配置；以及至少一个处理器，配置为：通过使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波来减轻代表信号的样本序列中的传感器偏移。FIR滤波器可以近似于sinc频率型滤波器。该至少一个处理器可以被配置为使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。

Description

从地震信号中去除偏移

技术领域

本公开内容一般地涉及使用被配置为传输数据的网络来执行地震勘测。

背景技术

地震勘测被执行用于测绘地下结构以识别并开发石油及天然气储层。地震勘测通常被执行用于在油气田的开发（钻井）之前估计油气田的位置和储量，并且还用于在钻井之后确定储层随时间的变化。在陆地上，地震勘测通过在选定的地理区域中部署地震传感器（也称为地震接收器）的阵列来执行。这些阵列通常覆盖75-125平方公里或更大的地理区域，并且包括30,000-100,000个地震传感器或者更多。传感器的数量不断增大。地震传感器（例如，地音探测器（geophone）或加速度计）以网格的形式耦接于地面。在该地理区域内选定的间隔开的位置使用诸如例如炸药包（例如，埋地炸药）或移动振动源之类的能量源来产生或诱导出声波或信号（也称为声能）使其进入地下。所产生的进入地下的声波由地下地层间断面（例如，由石油及天然气储层形成的间断面）反射回到地表。类似地，地震勘测可以在海上使用为此类用途而修改的地震阵列来执行。反射由地震传感器（水音探测器（hydrophone）、地音探测器等）在表面感测或检测。部署于地震传感器附近的场地内的数据采集单元可以被配置为接收来自它们关联的地震传感器的信号，至少部分地处理所收到的信号，并且将所处理的信号传输到远程单元（典型为布置于移动单元上的中央控制或计算机单元）。中央单元通常控制数据采集单元的至少某些操作，并且可以处理从所有数据采集单元处接收到的地震数据和/或将所处理的数据记录于数据存储设备上，用于进一步处理。地震波的感测，处理及记录被称为地震数据采集。地下结构的二维和/或三维映射（也称为“地震图像”）可以根据所记录的地震数据来生成。这些映射然后可以被用来作出关于钻井位置、储层规模、生产层的深度的决策以及油气产量的估计。

地震数据采集系统的公共体系结构是全部地震传感器的点到点线缆连接。典型地，在阵列中的传感器的输出信号由与一个或多个传感器连接的数据采集单元收集、数字化并沿电缆线路转发至高速骨干现场处理设备或现场盒（field box）。高速骨干通常经由点到点中继与其他现场盒一起连接至中央记录系统，在该中央记录系统所有数据都被记录到存储介质（例如，磁带）上。地震数据可以记录于现场盒处以便以后检索，并且在某些情况下，主导现场盒被用来通过无线链路（射频链路或“RF”链路）与中央记录系统通信。

地震数据采集系统通常包括模拟数字化电路以及在感测处理内进行数字化的传感器。地震传感器会受到由环境和/或仪器条件的变化引起的不可预测的传感器响应变化的影响。这些变化可以表现为相对于标称基准点的直流偏移。例如，这些电路的输出受随温度改变的平均值的影响。在温度改变之后，或者在某些情况下，在部件老化之后，被视为一个时间点处的零基准的电路的平均值将不一定用作适当的基准。进行中的平均信号值相对参考值的变化在此被称为偏移。这样的偏移应当是相对信号足够小的，以致于不被注意到。

典型的地震仪器（例如，地震传感器）会引入被有效地添加到传感器的期望信号的显著的直流偏移。去除直流偏移可以促进数据的处理和分析。

发明内容

在各个方面中，本公开内容涉及用于执行地震勘测，包括传输地震数据的方法、系统及设备。

根据本公开内容的一种实施例包括一种用于执行地震勘测的系统。系统可以包括：被配置为供应响应于来自地表的声能反射的信号的至少一个地震传感器；以及至少一个处理器，被配置为：通过使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波来减轻代表地震信号的样本序列中的传感器偏移。信号可以包括直流（DC）偏移。样本序列可以包括下列项中的至少一项：i）按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii）按规则间隔获取的离散信号的离散样本；以及iii）一序列离散信号值。FIR滤波器可以近似于sinc频率型（sinc-in-frequency）滤波器。该至少一个处理器可以被配置为使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。滤波器级的长度被配置为通过使该多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个空值在该多个滤波器级中的另一个滤波器级的其他两个空值之间对齐以使复合频率响应的峰值最小化来使与FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

本公开内容的另一种实施例是一种用于执行地震勘测的方法。该方法可以包括：接收来自至少一个地震传感器的信号；并且通过使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波来减轻代表地震信号的样本序列中的传感器偏移。信号可以包括直流（DC）偏移。样本序列可以包括下列项中的至少一项：i）按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii）按规则间隔获取的离散信号的离散样本；以及iii）一序列离散信号值。FIR滤波器可以近似于sinc频率型滤波器。对样本序列滤波可以包括使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。滤波器级的长度被配置为通过使该多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个空值在该多个滤波器级中的另一个滤波器级的其他两个空值之间对齐以使复合频率响应的峰值最小化来使与FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。该至少一个地震传感器可以包括地音探测器。

该方法还可以包括将模拟信号转换成包含样本序列的离散信号。该方法还可以包括由震源产生声能。

本公开内容的另一种实施例是一种用于减轻代表地震传感器对来自地表的声能反射的响应的样本序列中的传感器偏移的方法。该方法可以包括使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波。样本序列可以包括下列项中的至少一项：i）按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii）按规则间隔获取的离散信号的离散样本；iii）一序列离散信号值。FIR滤波器可以近似于sinc频率型滤波器。对样本序列滤波可以包括使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。滤波器级的长度被配置为通过使该多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个空值在该多个滤波器级中的另一个滤波器级的其他两个空值之间对齐以使复合频率响应的峰值最小化来使与FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

本发明的软件方面可以包括其上具有计算机可读指令的至少一个非临时性的计算机程序产品，这些指令在由至少一个处理器执行时实施本文所描述的方法。

本公开内容的另一种实施例是一种包含非临时性的计算机可读介质的计算机程序产品，在该非临时性的计算机可读介质上布置有用于减轻代表地震传感器对来自地表的声能反射的响应的样本序列中的传感器偏移的计算机程序指令。指令可以包括用于使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波的指令。样本序列可以包括下列项中的至少一项：i）按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii）按规则间隔获取的离散信号的离散样本；以及iii）一序列离散信号值。FIR滤波器可以近似于sinc频率型滤波器。介质还可以将用于使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列的指令布置于其上。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。滤波器级的长度被配置为通过使该多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个空值在该多个滤波器级中的另一个滤波器级的其他两个空值之间对齐以使复合频率响应的峰值最小化来使与FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

本发明的某些特征的实例已经进行了相当广泛的总结，以便使下面的具体实施方式可以被更好地理解，并且以便使它们对本技术领域的贡献可以被认识到。

附图说明

为了详细理解本公开内容，应当参考以下结合附图进行的关于实施例的详细描述，在附图中对同样的元素赋以相同的编号，在附图中：

图1示出了根据本公开内容的一种实施例的地震勘测系统的示意图；

图2示出了根据本公开内容的一种实施例的无线地震勘测系统的示意图；

图3示出了用于说明根据本公开内容的实施例的逻辑系统的流程图；

图4A-4G示出了用于说明根据本公开内容的实施例的滤波器的作用的信号的图形化描述；

图5A-5C示出了根据本公开内容的实施例的实例地震信号；

图5D-5F示出了在偏移去除之前及偏移去除之后的信号段之间的比较；以及

图6示出了根据本公开内容的另一种实施例的方法的流程图。

具体实施方式

本公开内容涉及用于执行与地震数据采集相关的地震勘测活动的设备及方法。本公开内容可以在不同形式的实施例中实现。本文所示出的附图以及所提供的描述对应于本公开内容的某些具体实施例，以便解释本公开内容中所包含的概念，还要理解：本公开内容应当被认为是对本公开内容的原理的例示，而非旨在将本公开内容的范围限制于本文所示出的附图和描述。以下是对用于执行地震勘测的某些实施例的描述。

本公开内容的各方面使得能够在使来自传感器的信号的失真最小化的同时去除地震数据的直流成分。历史上，电路元件（例如，直流电容器）被用来去除直流偏移。连同以下的电阻性阻抗（resistive impledance）一起，这样的R-C滤波器展示出了接近于转角频率的相移。相变不与频率成线性关系，并因此是相位失真的来源。在更近的历史上，偏移通过简单的IIR滤波器（无限脉冲响应）来去除，简单的IIR滤波器还会引入相移，使得数据处理成问题。

最近，直流偏移已经基于每条记录进行了去除。当记录被连接以产生连续的数据（这在某些应用中是关键的）时，基于每条记录的去除在记录之间的过渡点处引入阶跃。一般地，本公开内容的实施例在以下情况下去除偏移：基本上没有相位失真，以及降至刚好于传统的地震频带以下的且包含可应用于微地震应用的所感兴趣的扩展频带的很小的振幅改变。

图1示出了线缆地震数据采集系统100的实施例。线缆地震数据采集系统100包括用于将声能波提供到地表之内的震源（未示出）以及按一定间距分布于地表上的多个互连的地震设备。该系统包括间隔开的地震传感器单元102的阵列（串）。地震传感器单元通过线缆耦接到至少一个地震设备。地震传感器单元响应于检测到的声能波的反射来给该多个地震设备提供地震信号。该系统还包括通过数据通信设备接收来自该多个地震设备中的一个或多个地震设备的遥测数据的中央记录系统。

地震传感器单元102可以包括（但不限于）地音探测器和水音探测器中的一个或多个。每个传感器102通常经由到地震数据采集设备（例如，远程采集模块（RAM）103）的线缆来耦接，并且数个数据采集设备和关联的传感器经由线缆110来耦接以形成线路或分组108。分组108然后经由线缆112耦接至线路分接头（例如，光纤分接头单元（FTU）104）。线缆112可以包括（但不限于）：（i）铜导线和（ii）纤维光缆中的一个或多个。数个FTU104及关联的线路112通常通过线缆（例如，通过所示出的基线线缆118）耦接到一起。基线线缆118包括纤维光缆。

RAM103可以被配置为记录由包括（但不限于）地音探测器和水音探测器在内的地震传感器102产生的模拟地震信号。RAM103可以被配置为将来自地震传感器102的模拟信号转换成数字信号。数字化信息然后可以被传输至FTU104。除了接收来自一个或多个地震传感器102的信号外，某些RAM103还被配置为转发来自分组108内的其他RAM103的信号。由RAM103传输的数字化信息可以用状态信息来增强。FTU104可以被配置为将数字化信息传输到中央记录系统（CRS）106。在某些实施例中，RAM103可以被配置为接收从CRS106下载的编程和/或参数信息。RAM103一般接收另一个设备（例如，电源单元（PSU）114或FTU104）的供电，但是，RAM103可以被配置为包含电池。

FTU104可以被配置为接收来自一个或多个RAM103的数字信息并且将该信息重传给CRS106。在某些实施例中，所重传的数字信息可以用FTU104的状态信息来增强。FTU104还可以被配置为给一个或多个RAM103供电。FTU104自身可以接收来自电池126或PSU114的供电。

在地震数据采集中所涉及的设备可以共同称为“地震设备”，这些设备可以包括（但不限于）：地震传感器102、RAM103、FTU104、CRS106及辅助设备116。

在某些实施例中，RAM103和/或FTU104可以被用作辅助设备116。辅助设备116可以被配置为作为定时设备或处理设备来操作。CRS106可以被定位于记录车或其他可比较的位置内。

在现场，传感器102可以间隔10-50米之间。每个FTU104通常执行某些信号处理，并且然后将所处理的信号存储为地震信息。FTU104可以与用作在CRS106与一个或多个FTU104之间的接口的单元104a中的一个并联或串联地耦接。该系统可以使用有线通信介质，例如，RS-232、以太网、USB等。在图1的线缆系统中，数据通常由RAM103转发至下一个RAM103并且在该数据到达CRS106之前经过数个FTU104。

在典型的配置中，多个RAM103可以按规则间隔（例如12@55米）来布置并且连接至接收器的电缆线路。接收器的电缆线路还可以连接至FTU104。FTU104可以布置于接收器的线路电缆112与基线纤维光缆118的相交点。FTU104可以经由基线纤维缆118连接至其他FTU104和/或CRS106。

在无线的实施例中，FTU104可以使用射频传输与CRS106通信并且通常受带宽所限。在传统的无线地震数据采集系统中，影响数据质量的属性（物理的或地震的）劣化通常通过在记录之后立即监控（打印和查看）引爆（震源激发）记录来检测。

参照图2，图中示出了根据本公开内容的一种实施例的无线地震数据采集系统200的表示。系统200包括与形成用于地震数据采集的阵列（分布）210的多个无线场站单元（FSU）或传感器站208中的每一个进行数据通信的中央控制器或控制单元（CU）202。中央控制器202与FSU之间的无线通信可以是直接双向无线通信或者经由中间单元，例如，中继单元（RU）（未示出）。每个传感器站208包括感测地震能量的一个或多个传感器212。传感器212可以是任意适合的地震传感器（包括地音探测器）以及一个或多个分量加速度计。

本文所使用的直接通信指的是如图2中的虚线箭头所示的个体化数据流。无线通信系统可以是VHF、UHF、WiFi或其他无线电通信系统。数据流可以是双向的，以允许下列项中的一项或多项：命令和控制指令从中央控制器202传输到每个无线传感器站208；以及状态信号、操作条件和/或选出的预处理的地震信息从每个无线传感器站208传输至中央控制器202。通信可以采用由传输器站208和中央控制器202分别通过合适的天线203和204传输及接收的无线电信号的形式。

在活动模式中，系统200使用一个或多个地震能量源206在地震分布内的已知位置产生具有已知特性（例如，幅度、频率等）的地震能量，以将地震能量传递到地层内。代表性的地震能量源以编号206i来指示。源206i的激发（或更通常所说，“引爆”或“点火”）可以由移动单元270在局部发起。

在其他实施例中，一旦部署于现场，传输器站208就可以是自主的。某些传输器站可以包括用于确定位置的或者获取时序信息的GPS电路。此类单元可以为了扩展的记录而包含足够大的存储器（例如，16GB或更大）。在某些情形中，在不需要与引爆事件同步的情况下采用连续的记录。

在某些实施例中，在引爆完成之后，传输器站可以被采集并被传递到中央位置，以进行数据检索。数据检索也可以通过处理传感器并检索数据的方式在现场执行。在两种情况下，数据检索都可以经由有线或无线连接或者它们的结合来执行。在某些情况下，样本数据可以从传感器站中去除，以便例如测试数据质量以确保设备性能或定位或者预览所测量区域的特性。

本公开内容的各方面包括用于地震数据的偏移去除的系统、设备及方法。本文所讨论的偏移去除处理对立于来自传感器/仪器系统的可变偏移，不损害记录的低频信号成分。此外，该方法避免产生影响信号频段的偏移变化的谐波。假设偏移处理的频率成分位于所考虑的传感器/仪器的具有实用意义的信号频率以下。

要确保数据完整性，本文所讨论的方法实施例保留所期望的数据的相位特性不改变。该处理针对所考虑的记录类别的连续的应用来配置。因而，使用零相移滤波器。连续的在此用来意指无限期的，与预定期限的应用（例如，具有与源事件相关的期限的面向源事件的应用）相对。

该方法被配置为使用具有有限存储器零相位行为的数字处理来应用于连续的数据。本公开内容的实施例包括时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器。本文所使用的此类FIR滤波器的一个实例可以包括矩形滤波器级的卷积。

本公开内容的FIR滤波器可以被实现为一系列矩形滤波器级。这些滤波器级中的一个或多个可以近似于sinc滤波器。sinc滤波器在此用来意指去除给定带宽以上的全部频率分量，避免修改低频响应并且具有线性相位的理想化滤波器。sinc滤波器的脉冲响应可以近似于频域内的sinc函数（例如，sinc（x）=sin（x）/x，sinc（x）=sin（πx）/πx，等），并且其时间响应可以是矩形函数。sinc函数可以被描述为振幅衰变为1/x的正弦波。

本公开内容的sinc滤波器在时间上是矩形的。因而，它可以称为sinc频率型滤波器。在本公开内容的实施例中，sinc滤波器可以是不同长度的滤波器的合成。滤波器的长度可以被配置为使空值与峰值交错并且使输出的纹波最小化。例如，频率最低（时间最长）的空值可以依据所期望的通带低转角来选择，并且可以选择较高的频率空值以使其落在最低频率级的前两个空值之间，以便例如使在复合频率响应的转角频率附近的峰值最小化。虽然在数学上等价的系统可以根据本公开内容的实施例来实现，但是将FIR滤波器实现为一系列简单的滤波器可以促进设计、实现和测试。

sinc函数的开窗可以被用来避免在正的和负的时间方向上的无限脉冲响应，这可以是sinc函数的特性。窗函数可以被用来将滤波器裁剪为理想形状（限制FIR滤波器的长度）。所希望的是引入用于避免产生有害的频谱扩展（或溢出）的窗函数。众所周知的窗函数包括Dirichlet、Bartlett、Hamm和Hanning。

而且，上述算法的脉冲响应可能是有问题的。算法的检查表明：在平均窗内的任何地方的单个脉冲促使响应处于窗口的中间。因而，响应的时间延迟不是恒定的，并且仅在脉冲发生于窗口的中央时为零。如果窗平均相对于信号是小的，则差异受信号所支配，但是结果将不是线性相位。

也可以使用矩形（例如，Dirichlet）窗，例如，矩形波串窗函数（boxcar windowfunction）。将矩形波串函数用于滤波器的脉冲响应会导致滑动平均滤波器。该窗构成了低通滤波器，虽然高通滤波器是所期望的，所以根据本公开内容的实施例的滤波器级可以通过从单位数（unity）中减去矩形波串变换来构造。

图3示出了用于说明根据本公开内容的实施例的逻辑系统的流程图。该逻辑系统实现了滤波器链，并且包括一系列节点302、304，每个节点代表数据存储元件。滤波器链实现了应用于输入系统的样本的滤波器系列。滤波器是具有不同长度的sinc滤波器。该方法使用Z变换来说明。当平衡方程被形成于Z变换域内时，它们能够使用众所周知的方法（例如，在Prentice-Hall International公司1975年出版的Oppenheim和Schafer的DigitalSignal Processing（《数字信号处理》）的第二章中描述的方法）来求解以建立系统的频率响应。

样本被顺序引入系统内。每个样本首先被输入节点302（x_n）。从该节点302起，样本前进通过系统，每次移动一个节点302。随着每个附加的样本被依次输入节点302（x_n），占用每个节点302的样本被移至下一节点，使得在节点302（x_n）内的样本被移至节点302（x_n-1），在节点302（x_n-1）内的样本被移至节点302（x_n-2），等等。因而，“n”是最近输入的样本的索引，“n-1”是在其之前的样本，并且“n-Nspf1”是所保留的最久样本。

每个样本都在其从一个节点移至下一节点时被处理。也就是，在样本从一个节点移至另一节点时对样本执行动作306。动作包括比例因子和延迟中的至少一个。没有标签的线路是所暗示的正全同操作（positive identity operation），即，比例因子为+1，没有延迟。虚线示出了具有单位增益（1）的节点的延续--样本延迟在它们之间。在节点之间的任何延迟被标示于箭头上方；例如，“z-1”指示一个样本延迟。

“Nspf1”是滤波器级1的每个滤波器的样本间隔的数量，并且类似地，“Nspf2”是滤波器级2的每个滤波器的样本间隔的数量。每个滤波器的样本间隔的数量是在滤波器链中的总的时间延迟。

每个节点302、304必须具有至少一个输入和至少一个输出。对于多个输入，输入值相加以产生合成的节点值。例如，如果所期望的是差值，而不是两个输入之和，则一个输入具有负的比例因子。

动作306从输入到输出按顺序地执行。如果流程分裂成以后将合并起来的并行通路，则每个支路的总延迟是相同的。这通过以同样的索引来识别节点而变得清晰。

对于节点304（A1）和304（A2），具有单位增益和单位延迟的节点输出流程线路作为到同一节点的输入而循环回来。因而，304（A1）和304（A2）是累加器。对累加器总数有贡献的在图3的滤波器链内的节点302的数量是比在对给定的累加器有贡献的节点之间的流程图内的延迟算子的数量（z-1）大1。304（A1）的输出值的序列被以贡献节点（对于304（A1）为Nspf1+1）并且被存储于存储器位置308（a_n）中的数量按比例缩小，下标“n”标引缩放的第一累加器值的流。

304（A2）的按比例缩小的输出被示出为存储于节点310（O_index）内，并且作为运行的平均偏移值使用。偏移值的序列构成了由统调的滤波器实现的低通滤波器的输出。

值“y_index”是最终的输出样本流，偏移通过从输入“x_index”中减去“O_index”来去除。注意，当最新的数据输入样本具有索引“n”时，在引入新样本之后的处理步骤的结局导致与具有索引“n-f_Del”的样本关联的输出，其中“f_Del”是滤波器组延迟。

该流程图示没有指定实际的实现方式。例如，输入样本系列被示为FIFO（先进先出型移位寄存器），但也可以被实现为环形缓冲器。任何在数学上等价的处理都可以替代这里所实现的处理。

下面的描述使用伪代码示例来示出根据本公开内容的计算机实施例。下面的描述假定环形缓冲器被用来实现图3所示出的两个FIFO函数。

在采集初始的输入样本之前，所有的处理寄存器位置都被设定为零。当启动周期将清洗可能从前一动作（包括加电时的复位）保留下来的任何非零值时，初始化确保累加器将不会增加到超过根据实际数据样本所预料的值。初始化变量可以是非易失性的，使得在中断服务内的变化在后续的中断中继续存在。下面的伪代码示例可以更好地说明典型的软件实现方式。

以上代码清除了输入环和第二级环并且初始化了输入环和滤波器环的环指针。值“n”是样本索引。假定当在寄存器DataIn内新的样本可用时发生中断，下面的基于中断的伪代码实现方式可以是示例性的。

代码步骤“A1=A1-xiRp;”以过时的值来减小累加器。代码步骤“A1=A1+DataIn;”以新的数据值来增加累加器。“XiRp=DataIn;”存储新的数据样本以便将来使用。“iRp=（iRp+1）modulo（Nspf1+1）;”使输入环指针递增，为环大小定模。

代码步骤“dca1=A1/（Nspf1+1）;”根据第一滤波器的累加器计算DC均值。代码步骤“A2=A2-afRp;”使第二累加器减小均值环的过时的值。代码步骤“A2=A2+dca1;”使累加器增加来自第一滤波器的新的均值。代码步骤“afRp=dca1;”存储来自第一滤波器的新的均值以便将来使用。代码步骤“fRp=（fRp+1）modulo（Nspf2+1）;”使滤波器环指针递增，为环大小定模。在代码步骤中

if n>=fDel,

{OffsetOutn-fDel=A2/(Nspf2+1);

Yn-fDel=xn-fDel-OffsetOutn-fDel;},

第一fDel数据样本在不产生输出的情况下装载环和累加器，随后是数据的输出。

代码然后使输入样本计数器递增。该中断服务在采样继续进行时无限重复。注意，第一fDel样本输出将不会是真正进行了偏移校正的，虽然如果实际的偏移在零附近开始的话它们可以是有用的。还要注意，由给定的中断服务产生的输出样本与较早的输入样本fDel样本间隔关联。但是在“if”语句中的索引调整使得滤波器为零延迟。

由本文所讨论的实施例产生的信号校正可以使用下面的示例来说明。连续格式的记录可以被设定为60,000个样本。在0.25mil的采样下，记录将是15秒长，这对于窄的低通滤波器的实现方式是足够的。估计采样率可以被设定为8ms。要取得所产生的频谱的低频端的分辨率，单位样本系列之后可以跟随零填充。记录长度可以是120秒，样本间隔为15毫秒，从而导致每条记录8000个样本。将滤波器长度配置为15秒，结果是每个滤波器1000个样本（每个滤波器的样本数=滤波器长度/样本间隔）。

滤波器长度（按时间计） =15s

记录长度 =8*滤波器长度 =120s

样本间隔 =15ms

每条记录的样本数 =记录长度/样本间隔 =8000

（Nspr）

每个滤波器的样本数 =滤波器长度/样本间隔 =1000

（Nspf1）

图4A示出了以这些参数实现的滤波器的第一低通滤波器响应的相对幅度。适合的滤波器级使用从单位数（unity）减去的滤波器来构造。图4B示出了滤波器级的第一通过滤波器响应，示出了关于频率的相对幅度。存在显著的纹波。要减少通带中的纹波，第二滤波器被引入以消除第一通过的纹波峰值，尤其是在0.1Hz处的纹波峰值。滤波器长度（按时间计）被配置为10.5秒，导致每个滤波器为700个样本。图4C示出了以这些参数实现的滤波器的第二低通滤波器响应的相对幅度，与第一低通滤波器响应的相对幅度比较。图4D显示了示出关于频率的相对幅度的组合的滤波器响应。参照图4E，在复合的滤波器中基本上不存在纹波，因为所参与的滤波器的空值和峰值被交错并从而漂移被交错。当两个级被级联时，第一纹波峰值相对之前的0.2稍微高出0.003。

信号的平滑度通过在低转角附近的幅度的表来进一步说明。

表1

如图4F所示，二通矩形（Dirichlet）窗的卷积在两个矩形的长度不同时产生梯形窗（trapazoidal window）。但是，如果窗的长度相等则产生三角形（Bartlett）窗。多通方案的一个好处在于不需要相乘来达到锥形。长度的差异在低通部分内实现了大量的空值。注意，在第一频谱中，低通抑制频带在其以下具有刚好在0.1Hz以下的旁瓣峰，振幅相对于DC响应稍微高出0.2。第二滤波器被配置为使得当两个被级联时，其第一空值点抑制该第一级峰值。

参照图4G，示出了高通脉冲响应，很明显：高通FIR的直接实现方式将需要变化的幅度的许多项，并且比二通卷积复杂得多，以获得用于从数据流减除的低通。

虽然在所描述的实施例仅示出了两个级，但是有可能通过增加连续的级来继续减少纹波，导致用于最终算法的任何数量的级。但是，对于许多应用，所详细示出的双级方案可以是足够的。

图5A-5C示出了在水平安置的仅存在环境噪声的传感器的三个启动周期的第一分钟内的实例地震信号。样本间隔是1毫秒。信号被缩放为Defloat，+120dB。记录包括60,000个样本。使用图3的滤波器对信号滤波，使用15秒的第一级长度以及10.5秒的第二级长度，样本间隔为2毫秒，导致去除了直流偏移的改进的信号。图5D-5F示出了与在偏移去除之后的离散信号相比的在偏移去除之前的离散信号段。注意，图5E和5F示出了分离的振幅轴偏移以提供每个信号更清晰的识别。

图6示出了根据本公开内容的一种实施例的用于执行地震勘测的流程图600。步骤610可以包括接收来自至少一个地震传感器的信号。信号可以表示来自地表的声能反射，并且可以被直接或间接地接收。信号可以包括未知的直流（DC）偏移。

步骤620可以包括将信号转换成样本序列。每个样本可以用位串来表示。将信号转换成样本序列可以使用采样电路来实施。采样电路可以包括模拟-数字采样电路和/或数字采样电路。数字采样电路可以被配置为对离散信号进行采样，该采样可以包括提供离散信号值的序列。除了用于采样离散信号的电路外，模拟-数字采样电路还可以包括配置为将来自地震传感器的模拟信号转换成离散信号的模拟-数字转换器。在两种情况下，采样电路都可以被配置为提供样本序列，该样本序列为离散的（例如，数字或逐位）形式。

例如，步骤610可以通过在模拟-数字转换器（“ADC”）处接收来自与模拟-数字转换器电通信的至少一个地震传感器的模拟信号的方式实施。在某些实施例中，传感器可以是传感器单元（通常称为“数字传感器”）的一部分。这样的传感器单元可以是自给式的，因为它传递离散信号。传感器单元可以具有与模拟传感器一起集成于传感器单元内的ADC电路，或者传感器可以是原生数字的，如同在某些微机电加速度计等中那样。因而，在传感器感测出模拟值（例如，加速度）时，集成电路可以在将数字位流作为电路的输出来传递之前执行步骤610和/或620，或者这些步骤可以使用在FTU304内的或者在系统内的其他位置的电路来执行。在其他实施例中，可以对来自传感器的原生数字信号进行采样。系统可以包括测量传感器（例如，换能器）与用于将物理运动转换成离散的（例如，数字化的）电子数据的支持电路的任意组合。这可以应用于模拟传感器以及原生数字传感器。

步骤630可以包括：通过使用时间上对称的有限脉冲响应（FIR）滤波器对样本序列滤波来减轻代表地震信号的样本序列中的传感器偏移。FIR滤波器可以近似于sinc频率型滤波器。对样本序列滤波可以通过使用时间上为矩形的多个滤波器级来处理样本序列的方式实施。该多个滤波器级中的一个滤波器级的长度可以不同于该多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度。该多个滤波器级的长度可以被配置为通过使该多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个峰值与该多个滤波器级中的另一个滤波器级的至少一个空值对齐来使与FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

可任选的步骤605可以包括由震源产生声能。其他可任选的步骤可以包括存储或发送已滤波的样本。例如，所压缩的地震数据可以被直接或间接发送到记录计算机。

本文所使用的术语非临时性的计算机可读介质包括仅除了临时性的传播信号之外的所有计算机可读介质。非临时性的计算机可读介质可以包括下列项中的至少一项：（i）ROM，（ii）EPROM，（iii）EEPROM，（iv）闪存，以及（v）光盘。

本文使用了与本公开内容的“软件方面”有关的部分公开内容。这些方面可以包括实现于非临时性的计算机可读介质产品之上或之内的计算机程序指令或其他逻辑，这些程序指令或其他逻辑在由至少一个处理器执行时会促使该至少一个处理器执行本文所描述的方法。这些方面包括关于通常编码于多种介质上的逻辑、软件或软件实现的方面的详细说明书和权利要求书，所述介质包括（但不限于）：计算机可读介质、机器可读介质、程序存储介质或计算机程序产品。此类介质可以由信息处理设备来处理、读取、感测和/或解释。本领域技术人员应当意识到，此类介质可以采取各种形式，例如，卡、磁带、磁盘（例如，软盘或硬盘）和光盘（例如，光盘只读存储器（“CD-ROM”）或数字通用（或视频）光盘（“DVD”））。本文所公开的任何实施例都仅用于说明，而不是用于限制本公开内容或权利要求书的范围。

本文所使用的术语“信息处理设备”、“处理器”、“计算机”或“控制器”包括（但不限于）：发送、接收、操纵、转换、计算、调制、转置、传送、存储或者使用信息的任何设备。在本公开内容的几个非限制性方面，信息处理设备包括执行用于执行各种方法的所编程的指令的计算机。

术语“地震设备”意指在地震分布中使用的任何设备，包括（但不限于）：传感器、传感器站、接收器、发送器、电源、控制单元等。本文所使用的基本上没有偏移意指：所输送的数据的偏移是相对信号足够小的，以至不明显，例如，小于传感器/仪器噪声基底。原生数字指的是传感器在不首先提供模拟信号的情况下提供数字信号。

本文的公开内容是参照特定的实施例和处理给出的，用于说明概念和方法。这样的特定实施例和处理并非旨在限制本公开内容或权利要求书的范围。在权利要求书与弃权声明之内的所有此类修改都意图为本公开内容的一部分。

虽然以上的公开内容涉及本公开内容的一种模式的实施例，但是各种修改对本领域技术人员是显然的。意指以上公开内容所包含的所有变型。

Claims (12)

1.一种用于执行地震勘测的系统，包括：

至少一个地震传感器，被配置为响应于来自地表的声能的反射而提供信号，所述信号包括直流(DC)偏移；以及

至少一个处理器，被配置为：

通过使用由时间上为矩形的有限脉冲响应FIR滤波器组成的多个滤波器级对代表所述信号的样本序列滤波来从所述样本序列中减轻传感器偏移，并且其中：

所述多个滤波器级中的一个滤波器级的长度不同于所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度，以及

其中所述滤波器级的长度被配置为通过使所述多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个峰值与所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的至少一个空值对齐来使复合频率响应的峰值最小化，而使与所述FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本序列包括下列项中的至少一项：i)按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii)按规则间隔获取的离散信号的离散样本；iii)离散信号的一系列值。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述FIR滤波器近似于sinc频率型滤波器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个地震传感器包括地音探测器。

5.一种用于执行地震勘测的方法，包括：

接收来自至少一个地震传感器的信号，所述信号指示来自地表的声能的反射并且包括直流(DC)偏移；以及

通过使用由时间上为矩形的有限脉冲响应FIR滤波器组成的多个滤波器级对代表地震信号的样本序列滤波来从所述样本序列中减轻传感器偏移，并且其中：

所述多个滤波器级中的一个滤波器级的长度不同于所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度，以及

其中所述滤波器级的长度被配置为通过使所述多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个峰值与所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的至少一个空值对齐来使复合频率响应的峰值最小化，而使与所述FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述样本序列包括下列项中的至少一项：i)按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii)按规则间隔获取的离散信号的离散样本；iii)离散信号的一系列值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述FIR滤波器近似于sinc频率型滤波器。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述信号是模拟信号，所述方法还包括：

将所述模拟信号转换成包含所述样本序列的离散信号。

9.根据权利要求5所述的方法，还包括由震源产生所述声能。

10.一种用于从代表地震传感器对来自地表的声能的反射的响应的样本序列中减轻传感器偏移的方法，包括：

使用由时间上为矩形的有限脉冲响应FIR滤波器组成的多个滤波器级对所述样本序列滤波，并且其中：

所述多个滤波器级中的一个滤波器级的长度不同于所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的长度，以及

其中所述滤波器级的长度被配置为通过使所述多个滤波器级中的一个滤波器级的至少一个峰值与所述多个滤波器级中的另一个滤波器级的至少一个空值对齐来使复合频率响应的峰值最小化，而使与所述FIR滤波器关联的脉冲响应的信号纹波最小化。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述样本序列包括下列项中的至少一项：i)按规则间隔获取的模拟信号的离散样本；ii)按规则间隔获取的离散信号的离散样本；iii)离散信号的一系列值。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述FIR滤波器近似于sinc频率型滤波器。