Question

信号的基本概念

Answer 1

信号是用来传输信息的，是信息的载体，是反映信息的物理量。一定的信号可以表达某种信息。如我国古代长城上的烽火台，就是利用烽火来传递边疆警报的，这种光信号的传输，构成了最原始的光通信系统;许多古城里的钟鼓楼，是利用击鼓鸣金来报送时刻或传达命令，这是声信号的传输;以后出现的电报、电话，将点、划、空不同的组合作为代码，传输字母或数字，或将声信号(语言)转变为电信号沿导线传送，这是最初的电信号传输;再后又致力于研究用电磁波传送无线电信号，实现了无线电通信、电视、电传等。

在地震勘探中，是利用爆炸、空气枪、电火花或重锤等作为震源，在地下介质中激发地震波(弹性波)。这种波在地下介质中传播，经过地层界面(波阻抗界面或速度界面)的透射、反射或折射，在地面或井中被检波器接收，转换成电信号(模拟的或数字的)记录在磁带上。通过模拟或数字信号处理，可以了解地壳的构造或岩性变化，达到寻找和勘探有用矿物或石油、天然气的目的。这里所用的是弹性波信号。

信号的类型多种多样，这些信号有的是相关的，有的是独立的，各有其不同的性质。但是信号都有一个共同的表现形式，即都是时间的函数。若将物理量与时间的变化关系描绘成图形，就是所谓的信号波形。信号只是消息或信息传输的一种形式，而信息则是信号的具体内容。因此我们所提取的地层介质的有效信息就寄寓在变化的波形之中。

图2-1-1就是一个实测的地震信号波形。该波形反映出两个反射层的反射。它将地面的振动信号通过检波器转换为电信号后，传输到地震仪的记录系统中。由于电信号具有更便于测量、传输、转换和处理等优点，因此，在地球物理勘探的实际数据采集中，均是通过专门仪器将非电信号转换为电信号进行传输。例如地震勘探的检波器就是将振动信号转换为电信号进行传输;地球物理勘探的瞬变电磁测量、探地雷达测量、质子磁力仪、数字重力仪，放射性勘探仪器等，也均是转换为电信号记录下来，并在接收端或经过处理后还原为原始的信息。将原始的信息结合地质资料进行分析研究，解释推断出地下岩土介质的性质和资源环境等分布情况，达到解决地质问题的目的。

图2-1-1 地震信号波形图

在地球物理勘探中，采集来的信号经常是多变量的函数。例如地震记录上，地震波形既是空间变量的函数(如波剖面图)，又是时间变量的函数(如由检波器接收到的随时间变化的振动图形);在磁法勘探中，沿剖面的磁场强度分布可表示为随空间x变化的一维函数f(x);磁场强度等值线图上就是变量x和y的二维函数f(x，y);活动图像信号可表示为空间变量x、y和时间变量t的函数f(x，y，t)，如三维地震勘探波形记录图。