盲源分离算法在大地电磁信号去噪中的应用

鉴于大地电磁信号的特点,大地电磁信号的去噪问题一直是研究的热点问题,而盲源分离技术是进行现代信号处理的有力工具。阐述了大地电磁信号的特点和它的噪声分类,利用盲源分离算法维持信号频率不变性的特点,并结合大地电磁信号的频谱特征,提出利用盲源分离算法来对大地电磁信号进行噪声分析和噪声去除。实验证明,无论是直接应用盲源分离算法来对大地电磁信号进行噪声去除,还是应用盲源分离对噪声进行分析后结合其他方法进行去噪处理,都能有效地去除噪声,减少脉冲干扰地影响,提高信号的整体平滑度。     

改进阈值的TI小波去噪法在MT去噪中的应用

在测量电场和磁场分量的过程中,由于地质因素、工频、人文干扰和其他外界因素以及观测系统所造成的干扰等,常常会使实际数据含有噪声,从而影响到视电阻率和相位的计算以及后续的正反演工作。为提高处理效果,在已有快速算法的基础上,将改进阈值的TI小波去噪法应用在大地电磁信号去噪中。利用该方法对大地电磁信号去噪,可以达到既有效去除噪声又较大程度地维持原始信号形态的目的。在对实测大地电磁数据进行去噪处理后的结果显示,该去噪方法使信号数据的突变现象得到有效的控制和减少,并使时间序列、视电阻率曲线和相位曲线的质量都有了明显的改善,因而具有较好的去噪效果。     

一种基于数字谐振器重构半航空瞬变电磁信号压制工频干扰的方法

半航空瞬变电磁(SATEM)结合地面瞬变电磁和航空瞬变电磁的优势,具有探测深度大、工作效率高、对地理条件的适应能力强等特点,特别适合河流、沼泽以及其他地面工作难以展开的地区。在城市地区瞬变电磁法容易受到工频50 Hz干扰及其谐波干扰,这种干扰会导致时间域晚期衰减曲线可能因工频电磁场背景叠加而扭曲,反演拟合这些扭曲的瞬变电磁响应时可能会得到错误结果。半航空瞬变电磁勘探系统虽然采用双极性同步采样抑制工频干扰,但该方法仅能消除部分工频干扰。这里提出了一种利用数字谐振器重构信号消除工频干扰的方法,以沱江水域半航空勘探结果为例,首先通过在理论信号中加入工频干扰模拟含噪信号,然后利用该方法对含噪信号进行消噪处理实验,实验证明该方法在消除干扰的同时,能较好地保留有效信号。最后对实测数据消噪处理,结果表明该方法能有效地压制工频干扰。     

子空间增强在大地电磁信噪分离中的应用研究

为了提高强干扰地区大地电磁测深数据质量、保留大地电磁信号低频段的有用信息,压制大尺度强干扰已刻不容缓。针对矿集区典型的强干扰类型,引入子空间增强方法对大地电磁信号与强干扰进行信噪分离研究。通过计算机模拟常见的大尺度方波和充放电三角波干扰,讨论了子空间增强算法中帧长与特征值判别阈值的最优选取范围,给出了算法流程,并对矿集区实测大地电磁数据进行了信噪分离处理。实验结果表明:该方法是切实可行的,能有效剔除时间域序列中的大尺度强干扰,近源效应得到了有效压制;经处理后,重构的大地电磁信号中包含了更为丰富的细节成分,视电阻率曲线更为光滑、连续,低频段的大地电磁数据质量得到了明显改善。     

煤矿采空区探测中的瞬变电磁干扰压制

煤田瞬变电磁探测常在人文干扰较强的煤矿周边进行工作,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展处理解释工作.为消除野外数据中的电磁干扰,根据衰减曲线形态特征,利用曲线斜率的平均值及方差统计作为干扰判别机制,并参考邻近未受干扰的测点特性,可以快速简便地压制干扰,较好地恢复原始信号.使用该方法对理论数据与实测数据进行了处理解释,结果证明了方法的有效性.将该方法应用于煤矿采空区探测中,压制干扰后的曲线反演解释异常显示出与已知资料高度的一致性,得到了与实际相符的结果.     

矿集区大地电磁强干扰类型分析

根据安徽庐枞大地电磁资料,研究了各种干扰噪声对大地电磁测深资料影响的特点,并对几种常见的噪声干扰信号进行了频谱分析,展示了相关干扰信号的时间序列特征和典型视电阻率一相位曲线,将影响大地电磁测深资料的噪声干扰分为工频干扰噪声,地质噪声和其他外界、观测系统不稳定造成的干扰噪声,它们分别来自不同的场源。分析结果表明,地质噪声一般影响全频域,近场干扰主要影响高频的有限频率,而大功率用电系统的不稳定则主要影响低频。最后提出了消除或降低各种噪声干扰的一些建议。     

接地导线源航空瞬变电磁系统EEMD法去除传感器运动噪声

航空电磁系统观测值中不仅包含了地下介质的响应,还包含多种噪声成分,其中传感器运动噪声具有频率低、幅值大、非周期等特点,是航空电磁探测系统的主要噪声源之一。针对运动噪声的上述特点,利用EEMD方法对随机信号的分解能力,将航空电磁信号分解为多阶IMFs分量;利用IMFs某阶分量拟合传感器运动噪声,并从航空电磁信号中加以去除,从而获得去除运动噪声后的信号。本文利用EEMD方法对航空电磁仿真信号中运动噪声加以识别和去除,取得了良好的效果。通过与传统样条插值方法去噪效果的对比,表明EEMD法能够有效地去除线圈中的运动噪声,同时将该方法应用于山东某地无人机半航空瞬变电磁系统实测数据处理中,取得了良好的去噪效果。     

基于多结构元素形态滤波的大地电磁去噪

数学形态滤波是根据形态学原理创建的一种新型滤波方法,目前在信号处理的诸多领域得到成功运用。本文从形态滤波的基本原理出发,引入了一种多结构元素组成的滤波器用于大地电磁噪声消除。通过数值模拟展示了多结构元素滤波器的滤波效果,表明多结构元素滤波器在小尺度的范围内也有较好的滤波性能。同时,实测大地电磁信号的重构曲线和其视电阻率曲线显示多结构元素形态滤波对大地电磁噪声中的大尺度干扰噪声,如方波噪声和三角波噪声等,有较好的抑制作用,说明多结构元素形态滤波在大地电磁去噪中有较好的应用价值。     

卡尔曼滤波压制瞬变电磁干扰技术及应用

煤田瞬变电磁探测经常是在干扰较强的煤矿周边进行,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展解释工作。为消除野外数据中的这些电磁干扰,根据衰减曲线单向衰减的形态特征,通过应用卡尔曼滤波技术压制各种干扰,较好地恢复数据原始信号。通过对受到高压线电磁干扰的煤矿采空区实际探测数据进行该滤波方法的处理解释,对比滤波后数据与高压线断电后原测区重测的不受干扰的数据,得到了基本一致的效果,证明了该方法的有效性。      

EMD方法在长周期大地电磁测深资料去噪中的应用

在电磁干扰大的地区进行长周期大地电磁测量,如何有效地抑制各种电磁噪声,提高信噪比,从而保证数据质量,是长周期大地电磁资料采集与处理的核心问题。针对长周期大地电磁信号具有非线性、非平稳和非最小相位的特点,提出了利用经验模态分解(EMD)方法对长周期大地电磁信号进行噪声压制。讨论了EMD算法的具体实现流程,并将该算法应用于长周期大地电磁信号的噪声压制。实际应用结果表明,该方法可以有效地压制长周期大地电磁中的噪声。     

top-hat变换与庐枞矿集区大地电磁强干扰分离

作为一种非线性信号处理方法,基于数学形态学的广义形态滤波已经展现出其在大地电磁时间域信号去噪中的作用;然而,广义形态滤波在滤除大地电磁时间域信号中噪声波形的同时,也滤除了时间域信号中包含有用信息的缓变化。针对这一问题,提出一种基于数学形态学top-hat变换的大地电磁时间域噪声压制方案,利用top-hat变换对波峰和波谷的检测能力,采用直线型结构元素,对大地电磁时间域信号进行去噪。用该方法对庐枞矿集区大地电磁实测数据进行处理后,数据的标准差与曲线相似性参数都优于处理前数据,表明所提方法能够去除噪声波形并保留时间域信号的缓变化,恢复受噪声污染的大地电磁时间域信号,提高大地电磁视电阻率曲线的质量。     

基于变分模态分解算法的探地雷达信号去噪研究

探地雷达信号属于非平稳信号,容易受到干扰噪声影响导致探测能力降低.为了消除雷达信号的噪声,经验模态分解(EMD)、总体经验模态分解(EEMD)和完全总体经验模态分解(CEEMD)等方法被应用到雷达数据处理中.EMD虽然不断被改进,但仍存在一些不足,例如容易受到噪声干扰,存在模态混叠现象,依赖经验性等问题.因此笔者采用变...     

大地电磁勘探中的电力线工频干扰

大地电磁法勘探中,因电力线频率不单一,产生的工频干扰场量级大,给数据处理造成困难。为给削弱、压制干扰提供依据,进行了试验。在地表上方某一高度无限长直导线模拟输电线,推导、计算在其通以谐变电流时的电磁场值。计算结果表明：即使距离输电线500m处,其干扰场依然可以完全淹没目标信号;但该干扰场有固有特性和规律。通过探讨得出,在一个波长之外,电力线产生的电磁场为平面波转而成为有用信号,在一个波长之内,可以根据其电、磁场的方向性有选择地布极,以避免两个方向的视电阻率同时受到干扰。     

f-x域共偏移距道集的EEMD随机噪声压制方法

f-x域随机噪声压制方法面临着2个问题:叠前共炮点道集或CMP道集反射波同相轴为双曲线型,去噪同时会损害有效波;地震信号为复杂的非平稳信号,要求去噪方法具有自适应性。基于f-x EEMD的共偏移距道集随机噪声压制方法利用了共偏移距道集反射波同相轴为水平满足f-x域去噪假设条件和EEMD算法对非平稳信号的良好适应性,对f-x域每一个等频率切片做EEMD分解,并去除以高频随机噪声为主的第一个IMF分量,最后将f-x域数据反变换回t-x域,实现噪声分离。正演模拟和实际地震数据试算结果表明:该方法在压制随机噪声的同时,能够保持有效信号。      

海洋可控源电磁数据的畸变校正与合成孔径源信号增强方法

我国对海洋可控源电磁勘探方法的研究起步较晚,目前海洋采集数据的处理流程较为单一。在经典的数据处理流程中,仍缺乏针对由存储设备读写、船速和长线源源距变化等造成的畸变电磁响应的数据处理方法。本文针对存储设备运行造成的规则干扰提出一种基于功率谱分析的自动压制方法;对于船速和长线源源距变化的干扰建立了分时窗畸变校正流程;最后,结合合成孔径源技术进一步增强了有效信号的强度。实测数据处理结果表明,文中提出的畸变校正与信号增强方法,在提高电磁数据信噪比的同时,增强了来自海底地层的有效信号幅度。     

基于小波域的FastICA算法的非常规油气藏地震资料去噪

近年来,随着鄂尔多斯盆地苏里格气田开发规模的不断扩大,全数字三维地震得到广泛应用,数字检波器的高灵敏性使得地震资料噪声极其发育。因此,全数字三维地震资料叠前去噪是资料处理的关键。针对全数字三维地震资料的特点,结合盲信号分离技术的最新发展,特别是神经网络技术的最新发展应用到研究中来,建立适合于理论地震记录的盲信号分离的算法模型,对已知反射地震数据实施盲分离技术,将地震信号变换到小波域中,并用Fast ICA算法进行盲分离去噪,然后将去噪后的信号从小波域变换到时间域信号。试验结果表明,该方法得到的去噪效果较时间域内直接去噪效果好。