Zaman ortamı polarizasyon süzgeçleri
Time domain polarization filters
Yazar: SÜLEYMAN HASAN BASA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MİTHAT FIRAT ÖZER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1994
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Filtreler = Filters ; Polarizasyon = Polarization

Özet:
Çok iyi bilindiği gibi, herbir sismik dalga türü belirli tanecik harekederine sahiptir. Simik dalgaların bu özellikleri üç bileşen sismogramlarda dalga fazlarının tanınmasında kullanılabilir. Bu özellikler, sinyal-gürültü oranının artırılmasında da temel bir yaklaşım oluşturabilir, örneğin, cisim dalgaları doğrusal polarizasyon gösterirken gürültüler daha çok eliptik olarak polarize olurlar. Gürültüler bazen doğrusal polarizasyon gösterseler de bunların yönlenmeleri rasgeledir. Polarizasyon süzgeçleri sinyal ve gürültünün bu özelliklerinden yararlanılarak geliştirilmiştir. Sismik dalgaların polarizasyonlarına ait bilgiler hem zaman hem de frekans ortamlarında elde edilebilir. Bu çalışmada hem sismik dalgaların polarizasyon analizinde hem de polarizasyon süzgeçlerinin düzenlenmesinde zaman ortamı yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşım seçilen bir uzunluktaki zaman penceresi içerisindeki veriye en küçük kareler an lamında en uygun elipsoidin belirlenmesine dayanır. Bunun için belirlenen zaman penceresi için kovaryans matrisi oluşturulur. Bu matrisin özdeğer ve özvektörlerinden doğrusallık, düzlemsellik, azimut ve geliş açısı gibi nitelikler hesaplanır. Daha sonra seçilen bir kaydırma aralığı için zaman penceresi kaydırılarak hesaplamalar sismogramların sonuna kadar tekrar lanır. Bu şekilde belirlenen polarizasyon nitelikleri, sismogramların içerdiği dalga fazlarının tanınması ve bunların varış zamanlarının duyarlı bir şekilde belirlenmesi gibi amaçlar için kullanılabilir. Zaman ortamı polarizasyon süzgeçleri için sismik dalgaların yukarıda belirtilen özelliklerden doğrusallık ve yön fonksiyonları hesaplanır. Bu fonksiyonlar ve sismogramlar çarpılarak süzülmüş izler elde edilir. Doğrusallık ve yön fonksiyonları kaydırılan zaman pencereleri için elde edildiğinden noktadan noktaya kazanç kontrol gibi davranırlar. Bu nedenle zaman ortamı polarizasyon süzgeçlemesi doğrusal olmayan süzgeç türüdür. Polarizasyon nitelikleri kaydırılan bir zaman penceresi için hesaplandığından, sonuçların duyarlılığı ve duraylılığı zaman penceresinin boyuna ve kaydırma miktarına bağlıdır. Bundan dolayı bu çalışmada önce bu parametrelerin seçimi için genel bir ölçüt bulunmaya çalışılmıştır. Bu amaçla, yöntem önce yapay verilere uygulanmıştır. Benzer şekilde, zaman ortamı polarizasyon süzgeci de yapay verilere uygulanarak süzgeç parametreleri için en uygun değerler belirlenmeye çalışılmıştır. Son olarak yakın alan ve uzak alan deprem verilerine uygulanarak sonuçlar tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Tanecik hareketi, polarizasyon analizi, polarizasyon süzgeçleri.

Abstract:
As well known, each type of seismic waves has a specific parade motion. This property of seismic waves could be used to identify the wave phases in three component seismo grams, and. to consturct the basic construction the approximation for enhance of the signal- noise ratio. For instance, noises generally have elliptic polarization while body waves show linear polarization. Noises some time may have linear polarization, but their direction is random. Polarization filters have been developed using these properties of signal and noise. Information of the seismic wave polarization can be obtain both in time and in fre quency domain. In this study, both to analyse of the seismic wave polarization and to design the polarization filters have been used the time domain approximation. This technique bases on to determine an ellipsoid that best fits the data points over the time window in least square sense. For this purpose, covariance matrix is obtained for the specified time window. The attributes such as rectilinearity, planarity, azimuth and incidence angles of waves are calculated from eigenvalues and eigenvectors of this matrix. After that, these calculations are repeated for windows that are moved for chosen the moving interval, until end of seismograms. The polarization attributes that are obtained as above could be used to determine the phases that are including seismograms and their arrival times. The rectilinearity and directivity functions calculate from polarization attributes of seismic waves to design the time domain polarization filters. The filtered traces obtain with multiplication of these functions and seismograms. Since rectilinearity and directivity func tions obtain for moving time windows, these functions act as a point by point gain control. For this reason, the polarization filtering is a non-linear filtering. Since polarization attributes are calculated for moving time window, sensitivity and stability of results are depend on length and moving interval of window. For this reason, in this study, firstly it has been tried to find a general criterion to choose these parameters. For this purpose, the technique firstly applied synthetic data. Similarly, the time domain polari zation filter applied synthetic data to determine the optimum filter parameters. Finally, both of these techniques applied local and far field earthquake data and discussed their results. Key Words: Particle motion, polarization analysis, polarization filters.