广义S变换时频域滤波在MT数据处理中的应用

短时傅里叶变换是建立在稳态信号基础之上,它仅能提供信号的频域信息,对信号的时间分辨能力差。这影响了它在大地电磁测深数据处理中的应用效果。S变换是一种优于短时傅立叶变换的时频分析方法,能够提供信号时-频域信息。利用S变换对大地电磁测深数据进行时频分析,有助于实现大地电磁测深数据噪声的时频-域滤波,从而提高大地电、磁分量数据的频谱分析精度。从广义S变换理论出发,分析了各类波形噪声的时-频域特征及其对大地电磁测深数据的影响。针对大地电磁测深数据处理特点,利用广义S变换得到时频谱,采用时频比值和门槛值方法,研究适合压制电磁噪声的时频滤波器和滤波方法。对实际大地电磁测深数据的处理结果表明这个方法提高了阻抗张量的估算质量,验证了该方法的有效性。     

基于频率域小波去噪的大地电磁信号工频干扰处理

大地电磁测深(Magnetotelluric,MT)在油气勘查中得到越来越多的应用,针对MT中日益严重的工频干扰,从频率域着手,结合小波阈值去噪方法,提出了基于频率域小波去噪的MT信号工频干扰处理方法。先对受噪的MT信号进行傅里叶变换,得到其实部和虚部,再用小波阈值去噪的方法对实部序列和虚部序列分别进行去噪处理,最后将去噪后的实部和虚部联合,进行反傅里叶变换得到去噪后的信号。给出了去噪方法的原理、步骤,并用仿真信号和实测大地电磁信号验证了其有效性。结果表明:频率域小波阈值去噪的大地电磁信号工频干扰处理方法是正确、有效的,能有效且自适应地压制大地电磁信号中的工频干扰,突出被工频干扰淹没了的有用信号的信息。     

大地电磁测深数据的时频分析

大地电磁测深(MT)数据表现出非线性、非平稳、非最小相位特征,不符合以Fourier变化为基础的传统谱分析的基本要求.为寻求更好的谱分析方法,把最新发展的Hilbert-Huang变换(HHT)引入到大地电磁测深数据的时频分析当中来,针对湖北宜万线实测的MT信号,与短时Fourier变换(STFT)、Winger-Ville分布(WVD)和小波变换(WT)进行了时频分析比较.比较分析表明:HHT方法克服了其它一些方法的缺陷,完全取消了窗函数的作用,其结果不受核函数影响与时频测不准原理限制,具有完全的局部时频特性和更好的时频聚集性.分析认为HHT是一种全新而更优越的分析与处理大地电磁测深信号的时频方法,能更好地提取信号的时频本质特征,用于指导生产勘测实践.     

基于广义S变换时频滤波的MT数据去噪

针对油气勘探中大地电磁(MT)数据易受各类干扰的污染,且信噪难以分离的问题,把基于广义S变换的时频滤波技术应用于MT数据处理中来,得到MT数据的S域时频分布,分析受噪MT数据在S域的时频分布特征,再在S变换时频域进行时频阈值去噪,并对滤波后的S域时频谱进行逆变换重构,分离得到去噪后的MT数据。给出了基于广义S域时频滤波的方法原理与应用步骤,对被污染的仿真和实测MT数据进行了时频阈值滤波,并与小波阈值去噪方法进行了比较研究。结果表明：基于广义S变换的时频滤波方法可有效抑制MT数据中的干扰,从噪声信号中分离出有效的大地电磁数据,且减少了人为参与,提高了MT勘测的数据质量。     

基于同步提取变换的地空频率域电磁信号幅度提取方法

地空频率域电磁法探测信号为多频非平稳信号,为了解决应用传统傅里叶变换方法提取其幅度时分辨率较差的问题,本文提出了基于同步提取变换(SET)的地空频域电磁信号幅度提取方法。该方法对电磁数据进行SET,得到高分辨率时频图,并利用能量算子使电磁数据时频谱能量更为集中;采用贪心算法提取脊线,得到时频图的高能量带;通过自回归模型自适应地补充了脊线中的0值,解决了由窗函数引起的端点效应问题。根据脊线位置的时频图复数值,得到各频率分量幅度随时间的变化,研究了不同信噪比情况下基于SET的地空频率域电磁信号幅度提取结果的准确性。结果表明:当信噪比≥10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差均小于5%;当信噪比<10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差在10%以内。提取效果良好。将此方法应用于新疆霍拉山隧道工程地空频率域电磁法探测中,成功提取了多频电磁信号各频率分量的幅度,与采用傅里叶变换提取非平稳信号幅度的方法相比,该方法有效地提高了幅度提取结果的分辨率。     

瞬变测深的S域研究

利用时频分析研究瞬变测深中的瞬变信号,已有多种方法给出了定性的结果。但更深入的获取瞬变测深中的地下信息,还需给出定量描述。本文利用S变换和广义S变换研究了瞬变测深信号,并与其他结果做了比较,给出了S变换下瞬时频率（IF）估计的方法。利用这种方法研究了瞬变测深,同时讨论了瞬变测深信号在S域的去噪问题。理论模型与实例均给出了理想的结果。      

人工源电磁技术在油气勘探中的应用

文章介绍了应用于油气勘探的几类人工源电磁法的基本情况,既包括目前国内已经普遍采用的固定源建场测深法(FTEM)、可控源音频大地电磁测深法(CSAMT),也包括正处于开发引进阶段的两分量时频电磁法、井地建场激电法,结合勘探实例重点对比了这几种方法的优缺点和应用前景,同时也就今后的发展方向进行了分析.     

自适应核时频分析方法的改进及应用

提高地震信号的时频分辨率是时频分析研究的重点,传统的线性时频分析方法(短时傅里叶变换、小波变换、S变换)时频分辨率不高,而双线性时频分析方法(如魏格纳分布)时频分辨率高,但存在严重的交叉项干扰。自适应核时频分析方法,属于双线性时频分布,计算过程中采用随时间变化的最优核函数,在保证高分辨率的前提下,压制信号模糊域的交叉项干扰,提高了时频谱的可读性。对比了四种时频分析方法对于线性调频信号的分析效果,并将聚焦性更好的自适应核方法应用于实际资料,并利用改进的自适应核时频分析方法在瞬时属性提取和谱分解识别断层的应用中进行了初步试验,计算效率明显提高且取得良好的效果。     

频率域电磁测深中的记录规则

首先讨论了频率域电磁测深中的记录规则,然后利用三维数值模拟结果作了具体分析。认为,在不考虑微弱的阴影效应时,将测深点作为频测记录点更为合理。野外试验对比说明了同样的结论。     

基于NSTFT-WVD变换的芦山M_S7.0级地震前后地球天然脉冲电磁场信号时频分析

本文针对地球天然脉冲电磁场(ENPEMF)信号的非平稳性特点,通过采用归一化STFT-WVD变换(NSTFT-WVD)提取芦山MS7.0地震前地表天然脉冲电磁场信号的时频特性,来研究大地震发生前地表天然脉冲磁场的时频特点。通过对线性调频信号分别进行Short-Time Fourier Transform(STFT)和WignerVille Distribution(WVD),对比分析两者时频聚集的优缺点,提出采用NSTFT-WVD变换方法,可得到时频聚集特性更优且可抑制交叉项的时频分析方法。结果表明,对于ENPEMF非平稳信号,NSTFT-WVD变换能较为真实地反映震前ENPEMF信号的时-频-能量谱的联合分布特性,即震前1~2天呈现较为明显的脉冲全频率段静默状态,通道2和通道3数据的震前时频表现基本一致,具有较好的临震前兆的特点。