地震计自噪声的研究

仪器的固有噪声水平是地震计的关键技术指标。 如何降低仪器的自噪声是地震计设计中需要解决的重要问题。 本文分析了产生地震计自噪声的两个主要噪声源: 布朗热噪声和电子噪声(1/f噪声), 以及它们对地震计传递函数的影响。 分析了三种地震计所记录的地震台台基噪声, 并且通过试验来检验仪器噪声对地震计观测数据的影响。     

连续GPS观测中的相关噪声分析

分析了中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列中相关噪声的特性.利用最大似然估计反演了幂指数噪声的谱指数;考察了多种噪声模型,发现除闪烁噪声之外,约50%台站的东分量中的相关噪声可用"随机漫步噪声+一阶高斯-马尔可夫噪声"模型来描述,与其它分析机构产出的全球解并不一致,显示出处理策略的不同能够造成相关噪声的差异.白噪声和闪烁噪声的大小存在明显的地理分异,东南沿海台站的噪声要大于西北内陆台站.考虑相关噪声时,各站的速率估计方差要增大一个数量级以上,水平分量多在1mm/a以内,而垂向分量则较大.     

滇西数字地震仪台网的噪声

本文讨论了滇西数字地震仪台网噪声的来源、量级和卓越周期。给出由噪声水平确定的测震能力下限。估计了噪声对到时和谱的影响。     

瞬变电磁传感器的噪声特性

为了提高瞬变电磁(TEM)系统的灵敏度,增大探测深度,对瞬变电磁传感器的噪声特性进行了研究.建立了瞬变电磁传感器本底噪声模型,理论计算表明传感器本底噪声为带限白噪声,其谱密度在谐振频率点处最大,近似等于匹配电阻的热噪声.采用反向串联的小线圈替代TEM接收线圈以抑制环境噪声的影响,实现对本底噪声的测量,通过理论与实测的对比验证了本文噪声模型的正确.利用该噪声模型估算了自制TEM传感器的本底噪声为9.8 nV/m~2,分析了瞬态叠加和抽道叠加对本底噪声的改善,表明经瞬态叠加和抽道叠加后的本底噪声可达7.5 pV/m~2,远远低于环境噪声.通过建立屏蔽模型证明,对线圈进行屏蔽可以有效抑制环境噪声,显著提高传感器的灵敏度.     

噪声层析成像在壳幔结构研究中的现状与展望

噪声层析成像是一门最近发展起来的新技术, 用环境噪声为数据研究地球结构, 摆脱了对震源信号的依赖。 由于噪声资料含有丰富的短周期信息, 噪声层析成像技术的应用, 大大提高了对地壳浅层结构的分辨能力, 并可有效用于城市地下结构的研究。 本文通过对噪声成像的发展现状、 计算方法和研究进展等几个方面的综述, 分析了噪声层析成像的优缺点, 对噪声层析成像技术的发展方向进行了展望。 噪声资料结合地震面波和体波反演的各向异性研究, 有助于更准确地揭示壳幔结构和深部动力特征。 综合运用噪声分析技术与其它有源信号的分析技术, 将会促进对壳幔地震学参数动态变化和地震前后的物性变化的研究探索。     

汶川地震前后四川区域GPS时序特征演变及统计分析

为探索地震事件对GPS坐标时间序列的长周期影响,对汶川地震前后四川GPS观测网络长约10年的解算成果进行了多参数模型噪声特征分析.基于最大似然估计方法和频谱特性分析,提取了地震前后各测站坐标序列中的噪声分量,使用Λ-统计检验,得出"白噪声+闪烁噪声"模型可以作为四川GPS区域观测网络的最优噪声组合模型,同时,地震事件使得地震前后GPS噪声分量中的白噪声、闪烁噪声、随机游走噪声等发生显著改变,说明传统谱噪声分析中简单地将地震数据拼接在一起并进行统一处理的模式并不可取;使用共模误差分析方法、区域速度场变化趋势等信息对地震前后噪声模型的改变成因进行了初步的物理解析.     

玉树地震前后当地的噪声变化研究

2010年4月14日07时49分,青海省玉树县发生了MS7.3级地震.为了了解玉树地震前后玉树地震台的噪声水平有没有变化,我们对玉树地震台记录的噪声进行了两方面的研究,即分别计算噪声均方根值和噪声功率谱.研究表明,玉树台的高频噪声功率谱在2009年比2008年要高3～8dB.震前一个月左右,高频噪声开始有升高现象,震前半个月左右,高频噪声的功率谱能量显著升高,地震后,高频噪声经过继续急剧升高、开始慢慢回落、到回落到噪声模型水平三个阶段.噪声回落到2008年的噪声水平,明显低于地震前1个月的噪声水平,所以我们认为震前高频噪声升高与玉树地震有关,属于噪声异常.     

叠前三参数非高斯反演方法研究

针对地球物理反演中广泛采用的"噪声高斯分布假设",本文研究了叠前地震资料中噪声的非高斯分布特征,提出了针对非高斯噪声的地震叠前非高斯反演概念和思想,构造了能同时压制高斯和非高斯噪声的混合范数作为反演目标函数,采用改进的Powell算法进行求解,有效地抑制了叠前地震资料中的高斯和非高斯混合噪声.模型试算和实际地震数据的反演结果验证了方法的正确性和算法的可靠性.     

瞬变电磁低噪声前置放大器研制

为了增大瞬变电磁勘探深度,充分利用晚期道数据,针对瞬变信号频带宽等特点和低噪声运放放大电路的设计原则,通过对放大电路的噪声来源和降低噪声措施的研究,设计了基于超低噪声运算放大芯片LT1028的低噪声差分前置放大电路.建立模型对噪声进行计算和仿真,得出的单运放噪声和总噪声分别为3.2uVrms和4.53uVrms.对实际电路进行噪声测试,得到的噪声频谱图表明在0～100kHz的频率范围内,电路噪声在10～20uVrms之间,设计的差分前置放大电路具有很低的噪声水平,能够满足瞬变信号前置放大的需要.     

广义S变换域有色噪声与信号识别方法

为研究广义S变换域有色噪声与信号识别问题,首先推导白噪声在S变换和广义S变换下平均功率谱的统计规律,白噪声的平均功率谱与频率呈线性关系. 然后从理论上定性分析一般的有色噪声功率谱的分布特性,得出在广义S变换域有色噪声的功率谱服从自由度为2的χ2分布的规律, 并用Monte Carle方法进行了验证. 在上述工作基础上,本文提出了利用噪声和有效信号统计特性的差别,在广义S变换域中区分噪声和信号的方法,并用模型数据证明了方法的有效性.     

内蒙古地震烈度速报与预警工程基本站勘选仪器测试分析

利用内蒙古地震烈度速报与预警工程10个基本站仪器勘选的加速度记录数据,选取每个测试点24小时稳定记录的仪器记录噪声数据,计算其各自噪声功率谱和加速度噪声有效值(a RMS),结合加速度地震计本身的频率特性和自噪声功率谱,综合分析了各个测试点的噪声水平和噪声功率谱分布特征,得出10个测试点都满足基本站最大背景振动加速度噪声均方根值的噪声水平要求,实测的各个场地噪声功率谱在0.003~3Hz,基本反映的是加速度仪器的自噪声。总的来看,测试使用的加速度计本身的自噪声水平还是比较高的,如果单纯以基本站的噪声水平作为基本要求,使用该加速度计作为勘选地噪声水平测试仪器是可以的,但要在1~20Hz频带范围上考虑多个频点的噪声水平使用该仪器是不能全面评价的。     

云南地震数字遥测台网子台地动噪声分析

介绍了云南数字遥测台网的基本情况，阐述了地动噪声有效值和功率谱的计算方法。对选取的资料进行预处理后，计算分析了云南数字遥测台网全部子台的地动噪声水平，按地动噪声水平对子台进行了分类。指出了地动噪声分析对台网建设的作用。     

流动地震观测背景噪声的台基响应

大规模流动地震台阵技术发展为高分辨率深部结构成像提供了重要基础,背景噪声是影响流动地震观测质量的关键因素. 为掌握流动地震观测噪声规律,发展流动地震观测降噪技术, 编制流动地震观测技术规范, 我们开展了针对不同台基流动地震观测背景噪声的观测实验与分析. 其中,山西省临汾市五个地点架设了共22个对比观测台站, 进行了超过一年半的连续观测. 通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度, 研究了不同场地条件和环境噪声下流动地震观测台站的噪声特征及其台基响应,分析了不同台基处理方式对噪声的抑制效果. 结果表明:(1)高频人为噪声和长周期自然噪声是影响流动地震观测质量的主要噪声, 可以通过增加台基深度和改善台基处理方式等方法降低其影响; (2)增加台基深度能有效地降低长周期噪声和高频噪声, 2 m深坑能使高人为噪声台站各分量的高频频段和长周期频段分别降低5 dB和10 dB; (3)由于其不稳定性, 沙子台基的水平分量在长周期频段一般要高于摆墩台基5 dB, 流动地震观测中推荐使用摆墩台基; (4) 台站位置、台站内部温度和空气流动都是影响台站噪声的重要因素. 在此基础上提出了不同场地条件和噪声环境下的台基处理建议和适合国情的移动地震台阵台站建设参考方案, 有助于流动地震观测野外工作的标准化和规范化.     

提高海洋可控源电磁法信噪比的方法研究

海洋可控源电磁法(MCSEM)资料解释技术在过去几年时间里飞速发展,但是海底噪声的存在严重影响了海洋可控源电磁资料的解释精度.本文根据国内外文献总结了压制MCSEM噪声的两种方法:时域滤波方法和噪声估计方法.通过对模拟数据的处理,验证了这两种方法在压制噪声中的应用效果.结果表明:时域滤波和噪声估计方法能够较好的压制背景噪声,提高处理结果的信噪比.     

利用噪声HVSR方法探测近地表结构的可能性和局限性——以保定地区为例

近地表结构和构造探测是研究活动断层近地表特征和工程场地地震效应的关键环节.对于城市地区,丰富的噪声限制了常规地球物理勘探方法的应用,最近的研究表明,利用噪声也可用来反演近地表结构.我们在河北保定地区,布设了一条由二百多个观测点组成的密集地震噪声剖面,探索利用噪声探测近地表结构的可能性.用噪声水平和垂直向谱比法(HVSR...     

新疆地震台网对新疆呼图壁大容量气枪震源信号的接收能力及其影响因素分析

利用新疆地震台网资料和功率谱密度法,以台站噪声的功率谱密度中值曲线作为评估台站噪声水平的依据,对6个台站的噪声水平进行了评估。对比不同台站的功率谱密度和气枪震源信号的识别情况发现,通过2000次叠加,可以识别气枪震源信号的台站的噪声水平均低于无法识别气枪震源的台站,噪声功率谱密度最大差值为40dB,最小差值15dB。最后通过对噪声水平的评估,判断部分台站无法识别气枪震源信号的主要原因是台站噪声水平较高造成的。     

基于能量运算的磁共振信号尖峰噪声抑制方法

磁共振探测信号微弱,使用高灵敏度的核磁共振地下水探测仪,极易受到环境噪声干扰.其中,工频谐波噪声和尖峰噪声,是影响信号质量最严重的两类噪声.国内外研究表明,通过参考线圈的布设,依据探测线圈和参考线圈中噪声相关性,利用自适应参考对消算法,能够有效抑制工频谐波噪声.然而,尖峰噪声的存在严重影响了主通道与参考道的数据相关性,成为了参考对消算法应用的难题与障碍.为解决这一问题,本文提出磁共振信号中尖峰噪声的抑制方法,推导了能量域磁共振信号表达式,通过计算信号能量,可有效检测尖峰噪声并突出不易识别的小幅度尖峰噪声,采用基于中位数的绝对偏差法确定阈值,进而剔除尖峰噪声.为了验证去噪效果,与应用较广的统计叠加法进行对比研究.仿真结果表明,对于干扰幅度较大、持续时间较长的尖峰噪声,能量运算法和统计叠加法均能识别并剔除,且不损失有效的磁共振信号,标准差偏差控制在0.3%以内,可以满足实际应用的要求;对于小于信号幅度1.5倍的尖峰噪声,能量运算法可有效识别并剔除,而统计叠加法无法实现.针对多通道探测系统,使用能量运算法剔除尖峰噪声后,可明显提高主通道和参考道的数据相关性,为后续自适应参考对消算法的应用奠定了基础.实测数据处理结果进一步证明了本文方法的实用性.     

速度传感反馈地震计的环路噪声输出传递特性分析

反馈地震计自身的噪声输出决定了它的动态范围下限.反馈地震计的噪声主要由反馈环内有源器件产生.速度传感反馈地震计的环路参数和滤波类型将会影响环内不同位置的噪声输出传递函数.本文分析了4种一阶环路滤波器和零阶环路滤波器对环内噪声传递函数的影响,开环阻尼D1较小的一阶极点高通、一阶零点高通和双一阶环路滤波在抑制前向通道噪声输出方面具有潜力;一阶极点高通在抑制反向通道低端带外噪声输出方面有较好的性能.     

BP神经网络在地震噪声波形检测中的应用

为实现自动检测地震噪声波形是否异常,提出应用BP神经网络技术进行地震噪声波形检测.选取福建地震台网88个测震台站2018-2019年的地震噪声原始波形,计算波形的加速度功率谱密度(PSD)值作为神经网络的输入特征值,在MATLAB中构建BP神经网络进行学习训练和仿真测试.测试验证了训练后的BP神经网络模型具备了可靠的地震噪声波形是否异常的检测能力.应用BP神经网络检测地震噪声波形免去了人工判断的工作,实现全自动处理,提高了检测效率,为今后地震噪声波形质量自动监控提供了新的技术方法.     

南北地震带科学台阵台基噪声分析——以XRE、PKO、AXR台为例

地震信号中总是含有噪声的,了解噪声源和掌握噪声计算方法都是很重要的。本文以"中国地震科学台阵探测——南北地震带北段"项目台基勘选为例,详细介绍了台站的勘选标准、噪声的类型以及噪声功率谱的计算方法,并以勘选数据为基础选取了其中XRE、PKO、AXR台,采用PSD算法进行台基噪声计算分析。计算结果表明:以上三台均达到了流动台站的架设标准。